基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法及系统，属于流域水资源优化配置和遥感技术领域

【技术实现步骤摘要】
基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种水资源配置分析决策方法，特别涉及一种基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法及系统，属于流域水资源优化配置和遥感

。

技术介绍

[0002]水资源优化配置是指在一个特定流域或区域内，以有效
、
公平和可持续的原则，对有限的
、
不同形式的水资源，通过工程与非工程措施在各用水户之间进行的科学分配
。
水资源优化配置是实现水资源合理开发利用的基础，是水资源可持续利用的根本保证，具有重要的战略意义
。
[0003]我国水资源配置研究起步较晚，但发展迅速，在水资源优化配置研究方面也取得了较多成果，先是以经济和社会综合效益最大为目标，构建受水区水资源优化配置模型，并求出最优解进行配置；后来又将生态等综合效益考虑进去，以经济
、
社会和生态环境综合效益为最大目标，确定目标函数和配水系数，依据水资源模拟系统中的数据条件组成水资源优化配置的约束条件，对用水总量控制的水资源优化配置模型进行求解，如专利
CN 107944603 A
，
CN 109598408 A。
但随着经济社会持续发展，新问题不断出现，如多目标
、
多水源
、
多部门的水资源优化配置问题，在优化模型的构建过程中，优化模型中的一些系统参数可能更复杂，考虑的方面可能更综合
。
[0004]随着遥感技术的发展，利用空间遥感技术来观测一个大面积区域是具有时空连续性的，即便是观测站点较少，也可以从遥感观测中获取连续数据，遥感技术的利用和地理信息系统的发展使获取更多空间信息成为可能
。
专利
CN 116681262 A
公开了一种利用遥感影像数据提取研究区的生态植被覆盖情况，根据植被蒸腾多年平均空间分布图计算研究区域内生态植被的最低生态需水量和最适宜生态需水量；构建水资源优化配置模型，通过双目标优化和条件约束，求解得目标
。
该方法实现了遥感技术与效益最大化水资源配置模型的结合，有效降低人力物力的投入，充分考虑生态需水量的空间变异性，但该方法在生态需水量分析时全面分析了水体蒸发
、
土壤蒸发及冰雪蒸发等要素，而对于供水量分析时却忽视了冰雪蒸发消融时所产生的水量再补给
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述不足而提供一种基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法，该方法以遥感数据作为驱动，弥补了流域水资源供给计算中对冰雪融水估算的不足，同时以经济效益
、
生态效益
、
社会效益为目标，通过供水用水次序系数计算优化配置权重构建配置模型，提高水资源配置分析决策的准确性
。
[0006]本专利技术采取的技术方案为：基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法，包括步骤如下：
S1. 获取包含覆盖范围完全相同的一对不同时序
DEM
影像数据和冰川的矢量边界线数据，预处理；
S2.
利用
DEM
影像中高程与坡度和坡向的关系获取各个影像的坡度和坡向值，根据二维平面内相同地区的两个非相同时序
DEM
数据的高程差值与坡度的函数关系并将其扩展到三维空间内，得到三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式，计算高程差，基于坡度对高程差进行归一化处理；
S3. 设置
x、y、z
分别代表两个非相同时序
DEM
数据在东西方向
、
南北方向和垂直方向三个方向上的偏移量，用共参数计算和表示
x、y、z
，并基于共参数代入三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式得到带有
x、y、z
表示的
DEM
自动化配准公式，将生成时间较早的
DEM
影像数据视为基准
DEM
影像数据，将生成时间较晚的
DEM
影像数据视为待配准
DEM
影像数据；
S4. 将排除不稳定地形后的非冰川区高程差值数据及对应的坡度和坡向数据带入
DEM
自动化配准公式中进行曲线拟合，计算参数
x、y、z
，分别将待配准
DEM
影像数据的冰川区和非冰川区两部分同时向东方向移动
x,
向北方向移动
y
，向上方向移动
z
，完成两个非相同时序
DEM
影像数据的配准；
S5. 对两个非相同时序
DEM
数据的高程差进行残差校正；
S6. 利用冰川区残差校正后的两个非相同时序
DEM
数据的高程差值计算冰雪消融量；
S7. 根据冰雪消融量计算冰雪融水对地表水
W
a
和地下水
W
b
资源的补给量，得到补给后的地表水和地下水的供水量；
S8. 需水量预测；
S9. 构建水资源优化配置模型：以经济效益
、
社会效益
、
生态效益为目标建立目标函数和约束条件，通过供水
、
用水次序系数计算优化配置权重构建配置模型
。
[0007]上述方法中，步骤
S2
中高程与坡度
、
坡向之间的函数关系，利用
33
计算窗口采用拟合曲面法，可分别利用如下公式计算坡度
、
坡向： 式（一），式（二），式（三），式（四），式中
α
为坡度，
β
为坡向，
dx
为
X
方向上的高程增量，
dy
为
Y
方向上的高程增量，
x
size
和
y
size
分别为
X
和
Y
方向上的空间分辨率，
e
i
为
33
的
DEM
影像窗口内第
i
个像元的高程值
。
[0008]步骤
S2
中三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式（五），式中
dh
为相同地区不同时序的
DEM
数据
DEM1和
DEM2的高程差，其中
DEM1为生成时间较晚的
DEM
影像数据并视为待配准
DEM
影像数据，
DEM2为生成时间较早的
DEM
影像数据并视为基准
DEM
影像数据，
α
和
β
分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法，其特征是，包括步骤如下：
S1. 获取包含覆盖范围完全相同的一对不同时序
DEM
影像数据和冰川的矢量边界线数据，预处理；
S2.
利用
DEM
影像中高程与坡度和坡向的关系获取各个影像的坡度和坡向值，根据二维平面内相同地区的两个非相同时序
DEM
数据的高程差值与坡度的函数关系并将其扩展到三维空间内，得到三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式，计算高程差，基于坡度对高程差进行归一化处理；
S3. 设置
x、y、z
分别代表两个非相同时序
DEM
数据在东西方向
、
南北方向和垂直方向三个方向上的偏移量，用共参数计算和表示
x、y、z
，并基于共参数代入三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式得到带有
x、y、z
表示的
DEM
自动化配准公式，将生成时间较早的
DEM
影像数据视为基准
DEM
影像数据，将生成时间较晚的
DEM
影像数据视为待配准
DEM
影像数据；
S4. 将排除不稳定地形后的非冰川区高程差值数据及对应的坡度和坡向数据带入
DEM
自动化配准公式中进行曲线拟合，计算参数
x、y、z
，分别将待配准
DEM
影像数据的冰川区和非冰川区两部分同时向东方向移动
x,
向北方向移动
y
，向上方向移动
z
，完成两个非相同时序
DEM
影像数据的配准；
S5. 对两个非相同时序
DEM
数据的高程差进行残差校正；
S6. 利用冰川区残差校正后的两个非相同时序
DEM
数据的高程差值计算冰雪消融量；
S7. 根据冰雪消融量计算冰雪融水对地表水
W
a
和地下水
W
b
资源的补给量，得到补给后的地表水和地下水的供水量；
S8. 需水量预测；
S9. 构建水资源优化配置模型：以经济效益
、
社会效益
、
生态效益为目标建立目标函数和约束条件，通过供水
、
用水次序系数计算优化配置权重构建配置模型
。2.
根据权利要求1所述的基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法，其特征是，步骤
S2
中高程与坡度
、
坡向之间的函数关系，利用
33
计算窗口采用拟合曲面法，可分别利用如下公式计算坡度
、
坡向：，，，，式中
α
为坡度，
β
为坡向，
dx
为
X
方向上的高程增量，
dy
为
Y
方向上的高程增量，
x
size
和
y
size
分别为
X
和
Y
方向上的空间分辨率，
e
i
为
33
的
DEM
影像窗口内第
i
个像元的高程值
。3.
根据权利要求1所述的基于供给与消耗的区域水资源配置分析决策方法，其特征是，步骤
S2
中三维空间高程差与坡度
、
坡向的关系式为： ，式中
dh
为相同地区不同时序的
DEM
数据
DEM1和
DEM2的高程差，其中
DEM1为生成时间较晚
的
DEM
影像数据并视为待配准
DE...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙启玉，甄帅，张一新，王华昌，王玉娥，刘玉峰，
申请(专利权)人：山东锋士信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：