洪水全自动在线滚动趋势预报方法及装置、电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种洪水全自动在线滚动趋势预报方法及装置、电子设备，包括：S1：在洪水期，获取目标河流上水位感知数据和监控视频，其中每个视频的视野内设置有与之对应的特征设施；S2：从视频中提取出实时水位线，根据特征设施生成尺度标尺L

【技术实现步骤摘要】
洪水全自动在线滚动趋势预报方法及装置、电子设备


[0001]本申请涉及河道水情趋势预测
，具体涉及一种洪水全自动在线滚动趋势预报方法及装置、电子设备。

技术介绍

[0002]随着国民经济快速增长的同时，洪水灾害导致的各种损失和风险也逐渐增加，简单快速估算河流沿程水位，有利于防灾救灾快速反应，有效提高流域和区域的防灾减灾能力。
[0003]目前对河流沿程洪水位预报主要是采用水文水动力模型进行洪水演进模拟预测，计算河流的沿程水位；而水文水动力模型的构建需要详尽的大量数据才能实施，模型需要的河道断面地形数据、上边界流量过程、下边界水位过程、河道糙率参数、初始条件等资料只能预先设计或假定，而在实际的洪水过程中，这些数据是实时变化的，传统模型中对实时数据难以及时更新，导致预报精度受限，同时模型的应用对使用人员要求较高，非一般工程技术人员能够掌握，计算参数的确定对预报人员经验依赖度较高，水位预报的可靠度在实际应用中受到限制，难以满足洪水实时滚动预报调度要求。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请实施例提供一种洪水全自动在线滚动趋势预报方法及装置、电子设备。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种洪水全自动在线滚动趋势预报方法，包括：
[0006]S1：在洪水期，获取目标河流上沿程水位站采集的水位数据，获取目标河流上沿程分布的一个或多个视频监控装置采集的实时监控视频，其中每个所述视频监控装置的视野内设置有与之对应的特征设施；
[0007]S2：从所述实时监控视频中提取出实时监控视频所在河流断面位置的水位线，根据所述实时监控视频中的特征设施，生成尺度标尺L
标
，根据所述水位线和标尺，按同倍比放大法估算出当前时刻特征设施所在河道断面的水位；
[0008]S3：从所述断面的水位中获取n个最新连续的水位数据构成水位数据序列Z，根据所述水位数据序列Z，计算水位涨率序列X；对n个水位数据作紧邻均值处理，得到水位背景值序列Z，对水位背景值序列Z和水位涨率序列X建立相关关系，构建该断面水位预报模型进行水位趋势预报和最高洪水位预报；
[0009]S4：通过S2计算最新时刻特征设施所在河道断面的水位，将水位替换水位数据序列Z中最后的水位数据，去除最早的水位数据，形成新的水位动态序列Z
’
，利用新的水位动态序列Z
’
对所述水位预报模型进行更新迭代形成断面滚动趋势预报模型并进行水位预报和最高洪水位预报；
[0010]S5：对各视频监控装置采集的实时监控视频分别执行S2
‑
S4，得到沿程洪水位滚动
[0030][0031]对方程(2)离散化得到水位时间响应序列即水位趋势预报模型为：
[0032][0033]由方程(3)可知，水位最大值即洪峰水位为：
[0034]对方程(2)求导得到水位涨率趋势预报方程为：
[0035][0036]对方程(4)离散化得到水位涨率预报方程为：
[0037][0038]对所述水位预报模型(3)进行残差校正，当式中的k＝0，1，2，...n
‑
1时，求得的为拟合值，大于等于n时为预测值，当取k＝n时，直接得到下一时刻的水位预报值Z
n+1
；对预报序列与水位序列Z
i
进行比较，求得残差序列Δz
i
＝|Z
预报i
‑
Z
i
|,k＝1,2,...n
‑
1，并计算其平均值作为水位预报模型预报值的修正值此时预报值修正为：
[0039]Z
预n+1
＝Z
n+1
+ΔZ
修正
ꢀꢀ
(6)
[0040]对式(6)进行后验差检验，当满足精度要求时，预报值直接采用，当不满足时直接取X
n
＝X
n
‑1，即假设涨率不变进行下一时刻水位预测，此时z
预n+1
＝z
n
+x
n
.D＝z
n
+x
n
.Δt；
[0041]对水位涨率预报方程进行涨率预报得到X
预n
，当X
预n
≥X
n
‑1时，水位还在加速上涨；当X
预n
＜X
n
‑1认为水位上涨减缓。
[0042]进一步地，还包括：
[0043]获取目标河流上沿程水位站和视频监控装置的地理坐标，并将所述地理坐标定位到电子地图上；
[0044]将各视频监控装置处的沿程洪水预报水位标注在电子地图上。
[0045]进一步地，还包括：
[0046]将沿程洪水预报水位与岸线高程进行比较，当二者之差小于允许值，即|Z
岸
‑
Z
预n+1
|≤ΔZ
允
时，且X
预n
≥X
n
‑1认为该视频监控装置所在河段存在漫堤风险并及时发出预警。
[0047]根据本申请实施例的第二方面，提供一种洪水全自动在线滚动趋势预报装置，包括：
[0048]获取模块，用于在洪水期，获取目标河流上沿程水位站采集的水位数据，获取目标河流上沿程分布的一个或多个视频监控装置采集的实时监控视频，其中每个所述视频监控装置的视野内设置有与之对应的特征设施；
[0049]断面实时水位识别估算模块，用于从所述实时监控视频中提取出实时监控视频所在河流断面位置的水位线，根据所述实时监控视频中的特征设施，生成尺度标尺L
标
，根据所述水位线和标尺，按同倍比放大法估算出当前时刻特征设施所在河道断面的水位；
[0050]断面水位预报模块，用于获取n个最新连续的水位数据构成水位数据序列Z，根据所述水位数据序列Z，计算水位涨率序列X；对n个水位数据作紧邻均值处理，得到水位背景值序列Z，对水位背景值序列Z和水位涨率序列X建立相关关系，构建水位预报模型进行水位预报和最高洪水位预报；
[0051]断面水位滚动预报更新迭代模块，用于通过水位估算模块计算下一时刻特征设施所在河道断面的水位，将水位替换水位数据序列Z中最新的水位数据，去除最旧的水位数据，形成新的水位动态序列Z
’
，利用新的水位动态序列Z
’
对所述水位预报模型进行更新迭代并进行水位预报和最高洪水位预报；
[0052]全程水位滚动预报模块，用于对各视频监控装置采集的实时监控视频分别执行水位估算模块到更新迭代模块，得到沿程洪水预报水位。
[0053]根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，其特征在于，包括：
[0054]一个或多个处理器；
[0055]存储器，用于存储一个或多个程序；
[0056]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种洪水全自动在线滚动趋势预报方法，其特征在于，包括：S1：在洪水期，获取目标河流上沿程水位站采集的水位数据，获取目标河流上沿程分布的一个或多个视频监控装置采集的实时监控视频，其中每个所述视频监控装置的视野内设置有与之对应的特征设施；S2：从所述实时监控视频中提取出实时监控视频所在河流断面位置的水位线，根据所述实时监控视频中的特征设施，生成尺度标尺L
标
，根据所述水位线和标尺，按同倍比放大法估算出当前时刻特征设施所在河道断面的水位；S3：从所述断面的水位中获取n个最新连续的水位数据构成水位数据序列Z，根据所述水位数据序列Z，计算水位涨率序列X；对n个水位数据作紧邻均值处理，得到水位背景值序列Z，对水位背景值序列Z和水位涨率序列X建立相关关系，构建该断面水位预报模型进行水位趋势预报和最高洪水位预报；S4：通过S2计算最新时刻特征设施所在河道断面的水位，将水位替换水位数据序列Z中最后的水位数据，去除最早的水位数据，形成新的水位动态序列Z
’
，利用新的水位动态序列Z
’
对所述水位预报模型进行更新迭代形成断面滚动趋势预报模型并进行水位预报和最高洪水位预报；S5：对各视频监控装置采集的实时监控视频分别执行S2
‑
S4，得到沿程洪水位滚动预报水位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述实时监控视频中提取出实时监控视频所在河流断面位置的水位线，根据所述实时监控视频中的特征设施，生成尺度标尺L
标
，根据所述水位线和标尺，按同倍比放大法估算出当前时刻特征设施所在河道断面的水位，包括：根据水位站的水位采样频率，从所述实时监控视频中提取同时刻的视频图像，从所述视频图像中提取出水体与堤防交界线，作为该实时监控视频所在河流断面位置的水位线，量测堤防岸线与所述水位线间的垂直距离H
岸
‑
水
；根据所述视频图像量测视频监控装置绑定的特征设施H
实
在所述视频图像上的高度，生成尺度标尺L
标
，其中H
实
为特征设施实际高度，H
图
为特征设施在视频图像上的高度；
ɑ
为修正系数；按同倍比放大法估算出当前时刻特征设施所在河道断面的水位Z
识别t
；H
实(岸
‑
水)
＝H
图(岸
‑
水)
*L
标
Z
识别t
＝Z
岸
‑
H
实(岸
‑
水)
其中Z
岸
为岸线高程，H
图(岸
‑
水)
为视频图像上岸边到时水面的距离，H
实(岸
‑
水)
为实际的岸边到水面的距离，L为特征设施实际高度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取n个最新连续的水位识别估算数据Z
识别t
构成水位数据序列Z，根据所述水位数据序列Z，计算水位涨率序列X，包括：获取n个最新连续的水位数据Z
识别t
构成水位数据序列Z，Z＝(Z1，Z2，
…
，Z
n
)，Z1为第1个时刻的水位数据，Z2为第2个时刻的水位数据，Z
n
为第n个时刻的水位数据；对所述水位数据序列Z内的水位数据进行两两求差，得到水位增量序列DZ，DZ＝(Z2‑
Z1，Z3‑
Z2，
…
，Z
n
‑
Z
n
‑1)；
对所述水位增量序列DZ除以两两间隔时间D，D＝β.Δt，β为正整数，得到水位涨率序列X，4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对n个水位数据作紧邻均值处理，得到水位背景值序列Z，包括：针对平原河网，水位背景值序列针对山区河流，水位背景值序列Z＝(Z2，
…
，Z
n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立松，殷腾箐，饶丹丹，吴辉，朱雄斌，郑国，张笑楠，王云翔，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院浙江省海洋规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：