一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，涉及水文水资源技术领域，包括以下步骤:获取有数据的雨量站序列并判断雨量站序列Sta是否存在于历史数据库中的雨量站序列集合Stas；若存在，则直接获取历史数据中该Sta对应的泰森多边形划分方案Vor，否则重新基于待测的雨量站序列Sta进行泰森多边形的划分，计算待测区域的面雨量。本方法根据实际报数的雨量站网生成泰森多边形，则两个缺数的雨量站则被自动的忽略掉，其代表的区域被并入其他多边形内，通过各雨量站权重乘以各雨量站监测雨量，得到时段t内面雨量计算结果，可信度更高。

A calculation method of area rainfall based on dynamic adjustment of Tyson polygon

【技术实现步骤摘要】
一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法
本专利技术涉及水文水资源
，尤其涉及一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法。
技术介绍
面雨量是描述整个区域(流域)内单位面积上的平均降水量的物理量，能较客观地反映整个区域(流域)的降水情况。面雨量是水文模型的重要输入，对于计算洪水过程与水资源量具有重要意义。泰森多边形又叫冯洛诺伊图(Voronoidiagram)，得名于GeorgyVoronoi，是由一组由连接两邻点线段的垂直平分线组成的连续多边形组成。一个泰森多边形内的任一点到构成该多边形的控制点的距离小于到其他多边形控制点的距离。泰森多边形是对空间平面的一种剖分，其特点是多边形内的任何位置离该多边形的样点(如居民点)的距离最近，离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内含且仅包含一个样点。由于泰森多边形在空间剖分上的等分性特征，因此可用于解决最近点、最小封闭圆等问题，以及许多空间分析问题，如邻接、接近度和可达性分析等。泰森多边形法是荷兰气象学家A.H.Thiessen提出的一种由分散的雨量站观测值计算面平均雨量的方法，在当前水文分析计算、水文情报预报等工作中广泛应用。该方法是以雨量站之间连线的垂直平分线，把计算区域划分为若干个多边形，然后以各个多边形的面积为权重，计算各站雨量的加权平均值，以作为区域面平均雨量。目前，基于固定泰森多边形计算面雨量是最常用的面雨量计算方法之一，具有精度较高，物理意义明确，计算简便等优势。该方法需要根据雨量站网的空间分布，将一个区域(流域)划分为大小不同的n个泰森多边形，每个泰森多边形内部只包含并且一定包含一个雨量站，计第i个泰森多边形的面积为Si，第i个雨量站某一时段监测的雨量为Pi，则该时段流域上的面雨量其中P为流域面雨量，n为流域上雨量站的数量，该方法广泛应用于面雨量计算与水文预报中，在实际的水利业务中发挥了重要作用。但每个雨量站所在泰森多边形的面积是事先计算的，并且固定不变的，这对于运行状况良好的雨量站网(各雨量站均能非常及时的将各时段的观测雨量发送至数据中心)，是没有影响的。但在实际业务运行过程中，仍然存在一些不能稳定运行的情况，如雨量站受雷击损坏导致某些时段不能正常报数等。在这种情况下，基于固定泰森多边形划分的面雨量计算方法就会发生较大的误差，如某个雨量站某一时段的监测数据无法及时上报，系统为了计算出正常结果，一般会跳过该雨量站(将其所在的泰森多边形面积赋值为0)，或者将该雨量站监测的降水量赋值为0。为了解决该技术问题，提出了一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，在计算每个时段的面雨量前，判断是否存在某些雨量站未发送监测数值，若存在这种情况，则根据正常工作的雨量站，重新分割泰森多边形，并重新计算每个雨量站所在泰森多边形的面积。在此基础上，根据重新计算的泰森多边形面积来计算面雨量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，包括以下步骤:S1，获取某一时段各雨量站降水观测值P＝{P1，P2，P3......Pn},其中n为有数据的雨量站个数；S2，获取有数据的雨量站序列Sta＝{Sta1，Sta2.......Stan},其中n为有数据的雨量站个数；S3，判断雨量站序列Sta是否存在于历史数据库中的雨量站序列集合Stas；若存在，则直接获取历史数据中该Sta对应的泰森多边形划分方案Vor，并跳转至步骤S6；否则跳转步骤S4；S4，重新基于待测的雨量站序列Sta进行泰森多边形的划分，形成泰森多边形划分方案Vor’；S5，将新设计的泰森多边形划分方案添加至历史数据库中的泰森多边形划分方案集Vors；S6，利用Vor’或者Vor计算待测区域的面雨量。优选地，步骤S2和步骤S3之间还包括：获取历史上出现过的泰森多边形划分方案Vors所涉及的面雨量序列集合Stas，这里的Vors是用于计算当前区域面雨量的，历史上出现过的划分方案的集合，Stas是指Vors中的每一种划分方案所分别包含的雨量站序列的集合。优选地，步骤S4中具体包括：S41，针对雨量站的离散点构建Delaunay三角网，对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的；S42，找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来；S43，对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之；S44，根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。优选地，步骤S43中的对离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序的具体步骤是：设某个离散点为o，找出以o为顶点的一个三角形，设为A；取三角形A除o以外的另一顶点，设为a，则另一个顶点也可找出，即为f；则下一个三角形必然是以of为边的，即为三角形F；三角形F的另一顶点为e，则下一三角形是以oe为边的；如此重复进行，直到回到oa边。优选地，步骤S6中计算待测区域的面雨量的公式具体为：其中，Si为第i个泰森多边形的面积，Pi为第i个雨量站某一时段监测的雨量，P为该时段流域上的面雨量，n为流域上雨量站的数量，i∈[1,6]。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，本方法根据实际报数的雨量站网生成泰森多边形，则两个缺数的雨量站则被自动的忽略掉，其代表的区域被并入其他多边形内，通过各雨量站权重乘以各雨量站监测雨量，得到时段t内面雨量计算结果，其可信度更高。附图说明图1是本专利技术中提供的基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法流程图；图2是实施例中所有雨量站正常报数时的泰森多边形划分示意图；图3是实施例中雨量站数据缺失时的泰森多边形划分示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例本实施例中提供一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，如图1所示，包括以下步骤：S1，获取某一时段各雨量站降水观测值P＝{P1，P2，P3......Pn},其中n为有数据的雨量站个数；S2，获取有数据的雨量站序列Sta＝{Sta1，Sta2.......Stan},其中n为有数据的雨量站个数；获取历史上出现过的泰森多边形划分方案Vors所涉及的面雨量序列集合Stas，这里的Vors是用于计算当前区域面雨量的，历史上出现过的划分方案的集合，Stas是指Vors中的每一种划分方案所分别包含的雨量站序列的集合。S3，判断雨量站序列Sta是否存在于历史数据库中的雨量站序列集合Stas；若存在，则直接获取历史数据中该St本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，其特征在于，包括以下步骤:/nS1，获取某一时段各雨量站降水观测值P＝{P

【技术特征摘要】
1.一种基于泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1，获取某一时段各雨量站降水观测值P＝{P1，P2，P3……Pn},其中n为有数据的雨量站个数；
S2，获取有数据的雨量站序列Sta＝{Sta1，Sta2…….Stan},其中n为有数据的雨量站个数；
S3，判断雨量站序列Sta是否存在于历史数据库中的雨量站序列集合Stas；若存在，则直接获取历史数据中该Sta对应的泰森多边形划分方案Vor，并跳转至步骤S6；否则跳转步骤S4；
S4，重新基于待测的雨量站序列Sta进行泰森多边形的划分，形成泰森多边形划分方案Vor’；
S5，将新设计的泰森多边形划分方案添加至历史数据库中的泰森多边形划分方案集Vors；
S6，利用Vor’或者Vor计算待测区域的面雨量。


2.根据权利要求1所述的机遇泰森多边形动态调整的面雨量计算方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3之间还包括：
获取历史上出现过的泰森多边形划分方案Vors所涉及的面雨量序列集合Stas，这里的Vors是用于计算当前区域面雨量的，历史上出现过的划分方案的集合，Stas是指Vors中的每一种划分方案所分别包含的雨量站序列的集合。


3.根据权利要求1所述的基于泰森多边形动态调整的面雨量计...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明祥，赵勇，王浩，蒋云钟，肖伟华，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11