地下水位预测方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种地下水位预测方法、装置及电子设备，包括：获取待预测区域的第一物理模型计算值；其中，上述第一物理模型计算值基于预设的第一地下水值特征计算得到；将上述第一地下水值特征以及上述第一物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值；根据上述第一物理模型计算值以及上述剩余误差预测值，确定上述待预测区域的地下水位预测值。该方法通过预设的剩余误差预测模型对剩余误差预测值进行预测，从而将建模过程中产生的系统误差和随机误差进行精确量化计算，提升了地下水位的预测精度。提升了地下水位的预测精度。提升了地下水位的预测精度。

【技术实现步骤摘要】
地下水位预测方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及水文地质
，尤其是涉及一种地下水位预测方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]传统的地下水位预测方法通常包括下述步骤：首先，确定待预测区域。分析上述待预测区域的气象、地理、水文、水文地质等自然条件资料和灌溉、开采等人为活动数据，建立上述待预测区域水文地质概念模型。然后，基于预设的渗流连续性方程，将水文地质概念模型转化为地下水数学模型，设定边界条件、初始条件及水文地质参数。应用有限元、有限差分等数值方法，求解上述地下水数学模型，求得上述待预测区域地下水位值。
[0003]然而上述地下水数学模型在水位预测精度方面遇到了瓶颈，因建模过程中产生的系统误差和随机误差难以精确量化，导致现有的地下水位预测方法的预测精度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种地下水位预测方法、装置及电子设备，以提升地下水位预测方法的预测精度。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种地下水位预测方法，其中，包括：获取待预测区域的第一物理模型计算值；其中，上述第一物理模型计算值基于预设的第一地下水值特征计算得到；将上述第一地下水值特征以及上述第一物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值；根据上述第一物理模型计算值以及上述剩余误差预测值，确定上述待预测区域的地下水位预测值。
[0006]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，将上述地下水值特征以及上述物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值的步骤之前，上述方法还包括：获取待预测区域地下水位观测值和第二物理模型计算值；上述第二物理模型计算值基于预设的第二地下水值特征计算得到；计算上述地下水位观测值以及上述第二物理模型计算值的剩余误差值；上述剩余误差预测模型通过下述方式训练得到：获取预设的训练数据集和验证数据集；上述训练数据集和上述验证数据集均包括上述剩余误差值对应的上述第二地下水值特征以及第二地下水值衍生特征；其中，上述第二地下水值衍生特征基于预设的特征衍生软件对上述第二地下水值特征进行衍生得到；根据上述训练数据集训练预设的初始模型组，直至满足预设的训练结束条件，得到训练好的待验证模型组以及上述待验证模型组对应的训练误差；其中，上述初始模型组包括多个初始模型；上述多个初始模型中每个初始模型均基于不同类型的树模型构建；根据上述验证数据集验证上述待验证模型组，直至满足预设的验证结束条件，得到验证后的中间模型组以及上述中间模型组对应的验证误差；根据上述训练误差和上述验证误差，从上述中间模型组中确定剩余误差预测模型。
[0007]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种
可能的实施方式，其中，计算上述地下水位观测值以及上述第二物理模型计算值的剩余误差值的步骤，包括：将上述第二物理模型计算值和上述地下水位观测值的差，确定为上述剩余误差值。
[0008]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述多个初始模型的类型包括：XGBoost模型、LightGBM模型以及CatBoost模型。
[0009]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据上述训练误差和上述验证误差，从上述中间模型组中确定剩余误差预测模型的步骤包括：在上述中间模型组中筛选上述训练误差和上述验证误差均满足预设要求的中间模型；根据上述满足预设要求的中间模型，确定剩余误差预测模型。
[0010]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据上述满足预设要求的中间模型，确定剩余误差预测模型的步骤，包括：基于预设的加权平均规则将上述中间模型进行加权处理，得到加权后的中间模型；根据上述加权后的中间模型，确定上述剩余误差预测模型。
[0011]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，计算待预测区域地下水位的第一物理模型计算值的步骤，包括：将上述第一地下水值特征转化后输入预设的MODFLOW程序中，输出待预测区域地下水位的上述第一物理模型计算值。
[0012]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，根据上述第一物理模型计算值以及上述剩余误差预测值，确定上述待预测区域的地下水位预测值的步骤，包括：将上述第一物理模型计算值和上述剩余误差预测值的和，确定为上述待预测区域的地下水位预测值。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一种地下水位预测装置，其中，包括：数据获取模块，用于获取待预测区域的第一物理模型计算值；其中，上述第一物理模型计算值基于预设的第一地下水值特征计算得到；剩余误差预测模块，用于将上述第一地下水值特征以及上述第一物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值；地下水位计算模块，用于根据上述第一物理模型计算值以及上述剩余误差预测值，确定上述待预测区域的地下水位预测值。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，其中，上述电子设备包括处理器和存储器，上述存储器存储有能够被上述处理器执行的机器可执行指令，上述处理器执行上述机器可执行指令以实现第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式任一项的地下水位预测方法。
[0015]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0016]本专利技术实施例提供的地下水位预测方法、装置及电子设备，包括：获取待预测区域的第一物理模型计算值；其中，上述第一物理模型计算值基于预设的第一地下水值特征计算得到；将上述第一地下水值特征以及上述第一物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值；根据上述第一物理模型计算值以及上述剩余误差预测值，确定上述待预测区域的地下水位预测值。该方法通过预设的剩余误差预测模型对剩余误差预测值进行预测，从而将建模过程中产生的系统误差和随机误差进行精确量化计算，提升了地下水位的预测精度。
[0017]本实施例公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
[0018]为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种地下水位预测方法的流程示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的另一种地下水位预测方法流程示意图；
[0022]图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水位预测方法，其特征在于，包括：获取待预测区域的第一物理模型计算值；其中，所述第一物理模型计算值基于预设的第一地下水值特征计算得到；将所述第一地下水值特征以及所述第一物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值；根据所述第一物理模型计算值以及所述剩余误差预测值，确定所述待预测区域的地下水位预测值。2.根据权利要求1所述的地下水位预测方法，其特征在于，将所述地下水值特征以及所述物理模型计算值输入预先训练好的剩余误差预测模型中，输出剩余误差预测值的步骤之前，所述方法还包括：获取待预测区域地下水位观测值和第二物理模型计算值；所述第二物理模型计算值基于预设的第二地下水值特征计算得到；计算所述地下水位观测值以及所述第二物理模型计算值的剩余误差值；所述剩余误差预测模型通过下述方式训练得到：获取预设的训练数据集和验证数据集；所述训练数据集和所述验证数据集均包括所述剩余误差值对应的所述第二地下水值特征以及第二地下水值衍生特征；其中，所述第二地下水值衍生特征基于预设的特征衍生软件对所述第二地下水值特征进行衍生得到；根据所述训练数据集训练预设的初始模型组，直至满足预设的训练结束条件，得到训练好的待验证模型组以及所述待验证模型组对应的训练误差；其中，所述初始模型组包括多个初始模型；所述多个初始模型中每个初始模型均基于不同类型的树模型构建；根据所述验证数据集验证所述待验证模型组，直至满足预设的验证结束条件，得到验证后的中间模型组以及所述中间模型组对应的验证误差；根据所述训练误差和所述验证误差，从所述中间模型组中确定剩余误差预测模型。3.根据权利要求2所述的地下水位预测方法，其特征在于，计算所述地下水位观测值以及所述第二物理模型计算值的剩余误差值的步骤，包括：将所述第二物理模型计算值和所述地下水位观测值的差，确定为所述剩余误差值。4.根据权利要求2所述的地下水位预测方法，其特征在于，所述多个初始模型的类型包括：XGB...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元，张丹，
申请(专利权)人：北京市生态环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：