【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理，具体为一种基于数字孪生的水库可视化数据监管控制系统及方法。
技术介绍
1、随着水文信息化的发展，涌现出众多水库监测系统，逐渐实现水文数据的分析和管 理。由于其大多采取传统水库监测方法，即通过设置水文监测站点，采用专业的仪器测量水量、水环境等参数，测量结果较为精确，但存在着对大区域监测过程复杂、信息传递不稳定、设备损耗较大等缺点，越来越难以满足水库参数快速获取的要求。因此，需要寻找一种高效的水库监测手段，及时获取水库的动态变化。
2、现有技术cn109710672b通过安装不同的设备并通过多层管理系统对水库的实时监测，但是由于目前的监测设备存在着对大区域监测过程复杂、信息传递不稳定的不足，会导致监测信息存在误差，不足以满足实际需要。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于数字孪生的水库可视化数据监管控制系统及方法，具备监测过程简单、信息传递稳定等优点，解决了水库参数快速获取的问题。
2、为解决上述水库参数快速获取的技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、本实施例公开一种水库数据监管控制方法，具体包括以下步骤：
4、s1、在水库周围设置q个控制点并在每个控制点上安装三维激光拍摄装置；
5、s2、基于各个控制点安装的三维激光拍摄装置对水库以及水库周围环境的拍摄，实时构建水库的三维模型；
6、s3、基于实时拍摄的水库图像数据，通过sar图像分割算法计算当前水库水位面积
7、s4、基于当前水库水位面积以及建立的水库的三维模型推测水库库容；
8、s5、基于水库渗透量计算方式并结合实时监测的水库数据实时估算单位时间内水库的渗透量；并基于建立的水库的三维模型、单位时间内水库的渗透量以及水库库容天气情况预测水库水位变化情况；
9、s6、基于水库水位变化情况采取相应措施对水库进行管理。
10、优选地，所述在水库周围设置q个控制点并在每个控制点上安装三维激光拍摄装置步骤包括:
11、s11、基于设置的控制点，对q个控制点进行编号q1，q2，……，qq；
12、s12、以控制点q1为坐标原点，根据q1坐标建立三维控制坐标系，并基于控制点q1确定其他各个控制点的坐标；
13、s13、将各个控制点的坐标保存在系统的数据库内。
14、优选地，所述通过sar图像分割算法计算当前水库水位面积，水位面积为水库当前水位下水面表面积包括以下步骤：
15、s31、通过模糊均值算法实现图像目标与背景的分离；
16、s32、对分离后的图像目标进行优化。
17、优选地，所述通过模糊均值算法实现图像目标与背景的分离包括：
18、设定图像的总像素点的个数为n，将其分为a类，a为每个类的中心点，µij表示点j属于第i类，则目标函数式（1）和约束条件式（2）表示：
19、（1），
20、（2），其中，m为模糊指数，ai表示第i类的中心点，xj表示采集的样本点，||(xj-ai)||2表示点j到第i类中心点ai的距离，j表示目标函数；
21、对同类的像素进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离；
22、对同类的像素进行迭代聚类运算包括：
23、基于初始设定的每个类的中心点，计算类中随机点到类中心点的距离；
24、根据约束条件不断调整每个类的中心点，不断迭代，直至所有类中点不再变化，迭代停止；
25、进一步地，通过寻找每个样本点对应的目标函数的最小值，完成对图像中像素点的分类，从而实现图像目标与背景的分离；
26、基于聚类算法更新的聚类中心ai和聚类矩阵µij如式（3），式（4）所示：
27、（3），
28、（4），
29、其中，ak表示第k类的中心点；d(xjai)表示点j到第i类中心点ai的距离，d(xjak)表示点j到第k类中心点ak的距离。
30、优选地，所述基于当前水库水位面积以及建立的水库的三维模型推测水库库容包括：
31、设定地球上两个点经纬度分别为c(lat1,lng1)和d(lat2,lng2)，地球的半径为r，两点之间的距离为dl；
32、（9），
33、设定图像对应的四个点的经纬度坐标为c(lat1,lng1)，d(lat2,lng2)，e(lat3,lng3)，f(lat4,lng4),根据两点间的距离公式可计算出cd之间距离为dl1，de之间的距离为dl2；则图像对于的水库区域的实际面积s1如公式（10）所示：
34、（10），
35、设定图像的尺寸大小为h×w，其对应的面积大小为s2，图像上每个像素点实际对应的大小p，根据图像上的尺寸大小与实际对应的面积比值获得，图上面积s2和实际大小p如公式（11）、公式（12）所示：
36、（11），
37、（12），
38、水库面积s为水域像素点个数乘每个像素点所代表的实际大小，计算公式如式（13）所示：
39、（13），
40、其中，sum表示水域像素点个数，s表示水库面积；
41、通过棱台公式推算水库库容；
42、棱台公式：
43、（14），
44、其中，si表示第i层等高线所量的面积，si-1表示第i层上一层登高线所量的面积，△h表示等高距，vi表示第i层等高线所推算的库容。
45、优选地，所述基于水库渗透量计算并结合实时监测的水库数据计算时间段内水库的渗透量包括：
46、基于水量平衡公式实时估算水库渗透量计算方法：
47、其中，v入库表示水库入库水量，由水库的入库河流水文站测量得到；v库降表示库面降水总量，由水库雨量站测量得到；v库出表示水库出库水量，包括水库泄水量、工农业用水和调水量，由水库坝下水文站监测得到；v库蒸表示水库水面蒸发量，从水库周边水面蒸发站监测得到；v库容差表示一段时间内水库库容的变化量，例如由于自然环境变化导致水库库容的变化；
48、设定每过半年通过水库渗透量计算公式计算水库渗透量，并基于计算水库渗透量对实时估算水库渗透量进行比较修正；
49、水库渗透量计算公式：
50、其中，q表示水库渗透量，q i表示水库分区的渗透量，z表示分区数；ki表示各区水量交换层渗透系数，gi表示水库各区面积；△hi表示水库水位与地下水位的差值；li表示各区的形心到地下水的水位观测井的距离；
51、根据计算水库渗透量，设定水库渗透量误差阈值，当实时估算的水库渗透量与计算水库渗透量的差值在误差范围内，则继续估算过程，当实时估算的水库渗透量与计算水库渗透量的差值超过误差阈本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水库数据监管控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述在水库周围设置q个控制点并在每个控制点上安装三维激光拍摄装置步骤包括:
3.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述通过SAR图像分割算法计算当前水库水位面积，水位面积为水库当前水位下水面表面积包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述通过模糊均值算法实现图像目标与背景的分离包括：
5.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述基于当前水库水位面积以及建立的水库的三维模型推测水库库容包括：
6.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述基于水库渗透量计算方式并结合实时监测的水库数据实时估算单位时间内水库的渗透量包括：
7.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述基于建立的水库的三维模型、单位时间内水库的渗透量、水库库容以及天气情况预测水库水位变化情况包括：
<...【技术特征摘要】
1.一种水库数据监管控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述在水库周围设置q个控制点并在每个控制点上安装三维激光拍摄装置步骤包括:
3.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述通过sar图像分割算法计算当前水库水位面积，水位面积为水库当前水位下水面表面积包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述通过模糊均值算法实现图像目标与背景的分离包括：
5.根据权利要求1所述的一种水库数据监管控制方法，其特征在于，所述基于当前水库水位面积以及建立的水库的三维模型推测水库库容包括：
6.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张福银，孔淑芬，
申请(专利权)人：山东圣瑞信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。