基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法及装置。该方法在获取建立的洪湖流域的包括可执行文件的SWAT模型和相应流域中气象站点在所需时间段内采集的气象数据后，采用SUFI2方法，基于所需时间段之前洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的各参数的参数范围进行迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含模型参数的当前SWAT模型；基于所需时间段内的气象数据和当前SWAT模型执行可执行文件，得到洪湖流域的水质污染数据；基于预设的计算机编程语言python，对水质污染数据进行渲染，生成水质污染数据的结果展示图。该方法基于python实现了多系统平台的自动业务化运行与评估结果的展示。运行与评估结果的展示。运行与评估结果的展示。

【技术实现步骤摘要】
基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法及装置


[0001]本申请涉及数据处理
，具体而言，涉及一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法及装置。

技术介绍

[0002]SWAT（Soil and WaterAssessment Tool）模型对区域水文与营养物定量描述使用最多和最为有利的工具，被广泛运用于研究流域面源污染评价与水文水资源评价。
[0003]现有通用的SWAT模型，基本上是通过ArcSWAT的界面化操作输入处理好的需要模拟时期的天气数据，然后，通过ArcSWAT的界面交互进行模拟时期、预热时间设置、模拟结果输出步长等，模型模拟需要安装ArcGIS商业软件。但是，因为ArcSWAT不支持Linux系统，该方法无法满足在Linux的服务器上进行自动化调度的需求，具有极大的局限性。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法及装置，用以解决了现有技术存在的上述问题，不依赖第三方ArcSWAT的情况下实现洪湖流域水质污染的评估结果，并基于python实现了多系统平台的自动业务化运行与评估结果的展示。
[0005]第一方面，提供了一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染模拟方法，该方法可以包括：获取建立的洪湖流域的SWAT模型、相应流域中气象站点在所需时间段内采集的气象数据和所需时间段之前采集的气象数据；所述SWAT模型包括可执行文件；采用SUFI2方法，基于所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含所述模型参数的当前SWAT模型；所述目标数据包括径流大小、总磷含量和总氮含量；将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据；基于预设的计算机编程语言python，对所述水质污染数据进行渲染，生成所述水质污染数据的结果展示图。
[0006]在一个可选的实现中，采用SUFI2方法，基于所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含所述模型参数的当前SWAT模型，包括：按照SUFI2 算法的运行要求，预先设定各参数范围、模拟次数和目标运行函数；获取所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值；采用SUFI2方法，基于所述所需时间段之前洪湖流域中目标数据的实测值，对预先
设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到所述各参数范围对应的迭代结果；基于预设模拟次数的迭代结果，确定调整后的各参数；将调整后的各参数确定为SWAT模型的模型参数，以及将包含所述模型参数的SWAT模型确定为当前SWAT模型。
[0007]在一个可选的实现中，基于预设模拟次数的迭代结果，确定调整后的各参数，包括：基于预设模拟次数的迭代结果中的各参数，获取相应模拟次数的候选SWAT模型；基于设置的相同输入数据，得到相应模拟次数的候选SWAT模型输出的相应目标数据的模拟值；计算预设模拟次数对应的目标数据的模拟值和实测值的相关系数和纳什效率系数；将满足预设要求的相关系数和纳什效率系数对应的各参数，确定为调整后的各参数。
[0008]在一个可选的实现中，将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据之前，所述方法还包括：将设置的xml格式的所需时间段、预热时间段、模拟结果输出时间步长存储在第一调用文件中；将所需时间段内采集的气象数据存储在第二调用文件中。
[0009]在一个可选的实现中，将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据，包括：获取所述当前SWAT模型所在的当前系统平台的平台类型；若所述可执行文件的文件类型属于所述平台类型可执行的文件类型，则将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型在调用所述第一调用文件和所述第二调用文件中的数据后，执行所述可执行文件，得到满足所述模拟结果输出时间步长的所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据。
[0010]在一个可选的实现中，基于预设的计算机编程语言python，对所述水质污染数据进行渲染，生成所述水质污染数据的结果展示图，包括：将得到的水质污染数据转换为shapefile数据格式；获取需要制图的子流域或河道参数，制作或选择对应的渲染方案和制图模板；通过python中QGIS的mapping函数，对所述shapefile数据格式的水质污染数据进行渲染，生成所述水质污染数据的结果展示图。
[0011]在一个可选的实现中，所述各参数包括径流曲线数、土壤层有效水容量、土壤饱和水力传导度、土壤蒸发补偿系数、浅层地下水再蒸发系数、浅层含水层再蒸发或渗透到深层含水层的阈值深度、浅层含水层产生基流的阈值深度、主河道河床有效水力传导度、基流alpha因子、曼宁坡面漫流n值、USLE方程保持措施因子、地下径流延迟时间和每种土地利用类型的最大冠层储存量。
[0012]第二方面，提供了一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染模拟装置，该装置可以包括：获取单元，用于获取建立的洪湖流域的SWAT模型、相应流域中气象站点在所需时间段内采集的气象数据和所需时间段之前采集的气象数据；所述SWAT模型包括可执行文件；调整单元，用于采用SUFI2方法，基于所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含所述模型参数的当前SWAT模型；所述目标数据包括径流大小、总磷含量和总氮含量；所述获取单元，还用于将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据；生成单元，用于基于预设的计算机编程语言python，对所述水质污染数据进行渲染，生成所述水质污染数据的结果展示图。
[0013]第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。
[0014]第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。
[0015]本申请实施例提供的基于SWAT模型的洪湖流域水质污染评估方法在获取建立的洪湖流域的包括可执行文件的SWA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SWAT模型的洪湖流域水质污染模拟方法，其特征在于，所述方法包括：获取建立的洪湖流域的SWAT模型、相应流域中气象站点在所需时间段内采集的气象数据和所需时间段之前采集的气象数据；所述SWAT模型包括可执行文件；采用SUFI2方法，基于所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含所述模型参数的当前SWAT模型；所述目标数据包括径流大小、总磷含量和总氮含量；将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据；基于预设的计算机编程语言python，对所述水质污染数据进行渲染，生成所述水质污染数据的结果展示图。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用SUFI2方法，基于所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到SWAT模型的模型参数和包含所述模型参数的当前SWAT模型，包括：按照SUFI2算法的运行要求，预先设定各参数范围、模拟次数和目标运行函数；获取所需时间段之前采集的气象数据对应的洪湖流域中目标数据的实测值；采用SUFI2方法，基于所述所需时间段之前洪湖流域中目标数据的实测值，对预先设定的与SWAT模型相关的各参数的参数范围进行预设模拟次数的迭代调整，得到所述各参数范围对应的迭代结果；基于预设模拟次数的迭代结果，确定调整后的各参数；将调整后的各参数确定为SWAT模型的模型参数，以及将包含所述模型参数的SWAT模型确定为当前SWAT模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于预设模拟次数的迭代结果，确定调整后的各参数，包括：基于预设模拟次数的迭代结果中的各参数，获取相应模拟次数的候选SWAT模型；基于设置的相同输入数据，得到相应模拟次数的候选SWAT模型输出的相应目标数据的模拟值；计算预设模拟次数对应的目标数据的模拟值和实测值的相关系数和纳什效率系数；将满足预设要求的相关系数和纳什效率系数对应的各参数，确定为调整后的各参数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染数据之前，所述方法还包括：将设置的xml格式的所需时间段、预热时间段、模拟结果输出时间步长存储在第一调用文件中；将所需时间段内采集的气象数据存储在第二调用文件中。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述所需时间段内的气象数据输入所述当前SWAT模型，以使所述当前SWAT模型执行所述可执行文件，得到所述所需时间段内洪湖流域的水质污染...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱静颖，肖雪纯，王宇翔，吝静，徐欢，
申请(专利权)人：航天宏图信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：