流量相似性分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种流量相似性分析方法及装置，用于提供一种较好的分析水文过程相似性的方式。该方法包括：确定第一流量过程线的反转次数；计算所述第一流量过程线的分形维数；根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，所述相似距离用于指示所述第一流量过程线与所述第二流量过程线之间的相似性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水文分析领域，具体涉及一种流量相似性分析方法及装置。
技术介绍
在水文预报和生态调度中，常常会对水文过程相似性进行研究，提高流量相似性判断的精度对于加强防洪安全和发展生态水利具有重大意义。流量过程是时间序列过程，目前，关于时间序列相似性的度量研究方法主要包括：欧式距离、闵可夫斯基距离、包络线距离和DTW(DynamicTimeWarpingDistance，动态时间弯曲距离)。这些方法多集中于研究两个时间序列间的距离，需要对两个时间序列变量间的差值加以处理后进行累计。然而，这种累计方式可能存在局部微小的偏差，进而可能积累成为整个序列较大的误差，并且在时间序列较长的情况下，对于序列间仅存在个别大偏差的辨识度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种流量相似性分析方法及装置，用于提供一种较好的分析水文过程相似性的方式。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种流量相似性分析方法，包括：确定第一流量过程线的反转次数；计算所述第一流量过程线的分形维数；根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，所述相似距离用于指示所述第一流量过程线与所述第二流量过程线之间的相似性。可选的，所述根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，包括：根据所述反转次数与所述分形维数，以及所述第二流量过程线的反转次数与分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离。可选的，所述确定第一流量过程线的反转次数，包括：将所述第一流量过程线解析为N个点，其中，N为正整数；根据所述N个点中每相邻的三个点的坐标确定所述第一流量过程线是否发生反转，并确定发生反转的反转次数。可选的，在所述计算所述第一流量过程线的分形维数之前，还包括：将由所述第一流量过程线解析得到的每个点进行归一化处理。可选的，所述计算所述第一流量过程线的分形维数，包括：通过正方形网格覆盖所述第一流量过程线M次，并记录每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的数量，得到M个数量值，其中，每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的边长不同，M为正整数；将所述M个数量值转换为M个重对数坐标点，并通过自然裂点法求出相应的无标度域；在所述无标度域内通过线性回归模型计算斜率，以得到所述第一流量过程线的分形维数。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种流量相似性分析装置，包括：第一确定模块，用于确定第一流量过程线的反转次数；计算模块，用于计算所述第一流量过程线的分形维数；第二确定模块，用于根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，所述相似距离用于指示所述第一流量过程线与所述第二流量过程线之间的相似性。可选的，所述第二确定模块包括：第二确定子模块，用于根据所述反转次数与所述分形维数，以及所述第二流量过程线的反转次数与分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离。可选的，所述第一确定模块包括：解析模块，用于将所述第一流量过程线解析为N个点，其中，N为正整数；第一确定子模块，用于根据所述N个点中每相邻的三个点的坐标确定所述第一流量过程线是否发生反转，并确定发生反转的反转次数。可选的，所述装置还包括：处理模块，用于在所述计算所述第一流量过程线的分形维数之前，将由所述第一流量过程线解析得到的每个点进行归一化处理。可选的，所述计算模块包括：覆盖模块，用于通过正方形网格覆盖所述第一流量过程线M次，并记录每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的数量，得到M个数量值，其中，每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的边长不同，M为正整数；求取模块，用于将所述M个数量值转换为M个重对数坐标点，并通过自然裂点法求出相应的无标度域；计算子模块，用于在所述无标度域内通过线性回归模型计算斜率，以得到所述第一流量过程线的分形维数。本专利技术实施例中，可以直接通过流量过程线的反转次数和流量过程线的分形维数来计算流量过程线之间的相似距离，进而对流量过程线间的相似性进行分析。通过这样的方式，无需累计时间序列变量间的差值，进而能够减小误差的发生，同时也可以较为准确地计算流量过程线间的相似距离，实施起来也较为简单、易行。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据一示例性实施例示出的一种流量相似性分析方法的流程图。图2是根据一示例性实施例示出的第一流量过程线的示意图。图3是根据一示例性实施例示出的一种流量相似性分析装置的框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是根据一示例性实施例示出的一种流量相似性分析方法的流程图，如图1所示，该流量相似性分析方法可以应用于计算机中，包括以下步骤。步骤S11：确定第一流量过程线的反转次数。步骤S12：计算第一流量过程线的分形维数。步骤S13：根据反转次数与分形维数，确定第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，相似距离用于指示第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似性。流量过程线，例如可以是洪水过程线等一些能够用于进行水文分析的流量过程线，本专利技术实施例对于流量过程线所指示的究竟是何种流量不作限定。本专利技术实施例中，可以通过流量过程线的反转次数和分形维数来获取流量过程线间的相似距离。对于步骤S11和步骤S12的执行顺序，本专利技术实施例不作限定，可以先执行步骤S11再执行步骤S12，或者也可以先执行步骤S12再执行步骤S11，或者还可以是步骤S11和步骤S12同时执行。流量过程线即为直角坐标系中，根据流量过程，以时间t为横坐标，以流量q为纵坐标得到曲线。第一流量过程线可以是需要进行相似性分析的任意一条流量过程线，例如，第一流量过程线可以是如图2所示的流量过程线，等等。反转次数即为流量过程线上发生转折的次数。例如，请继续参见图2所示的第一流量过程线，可以看出第一流量过程线上，在A、B、C、D、和E这五个点的位置发生了转折，那么可以确定第一流量过程线的反转次数为5次。可选的，对于确定第一流量过程线的反转次数的方式，本专利技术实施例不作限定，例如，可以将第一流量过程线解析为N个点，根据N个点中每相邻的三个点的坐标确定第一流量过程线是否发生反转，并确定发生反转的反转次数。解析过程可以包括将第一流量过程线解析为由若干点连接组成，设共有N个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为1，2，…，N，此时N≥2，第k个控制点坐标为(tk，qk)，k＝1，2，…，N。每相邻的三个点的坐标比如为(tk-1，qk-1)、(tk，qk)、(tk+1，qk+1)，如果qk-1＞qk且qk+1＞qk，或qk-1＜qk且qk+1＜qk，则可以认为第一流量过程线发生了反转，记录第一流量过程线反转1次，依次推求得到第一流量过程线的反转次数。可选的，在计算第一流量过程线的分形维数之前，还可以将由第一流量过程线解析得到的每个点进行归一化处理。例如，对第一流量过程线上的第k个控制点(tk，qk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流量相似性分析方法，其特征在于，包括：确定第一流量过程线的反转次数；计算所述第一流量过程线的分形维数；根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，所述相似距离用于指示所述第一流量过程线与所述第二流量过程线之间的相似性。

【技术特征摘要】
1.一种流量相似性分析方法，其特征在于，包括：确定第一流量过程线的反转次数；计算所述第一流量过程线的分形维数；根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，其中，所述相似距离用于指示所述第一流量过程线与所述第二流量过程线之间的相似性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反转次数与所述分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离，包括：根据所述反转次数与所述分形维数，以及所述第二流量过程线的反转次数与分形维数，确定所述第一流量过程线与第二流量过程线之间的相似距离。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定第一流量过程线的反转次数，包括：将所述第一流量过程线解析为N个点，其中，N为正整数；根据所述N个点中每相邻的三个点的坐标确定所述第一流量过程线是否发生反转，并确定发生反转的反转次数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算所述第一流量过程线的分形维数之前，还包括：将由所述第一流量过程线解析得到的每个点进行归一化处理。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一流量过程线的分形维数，包括：通过正方形网格覆盖所述第一流量过程线M次，并记录每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的数量，得到M个数量值，其中，每次覆盖所述第一流量过程线的正方形的边长不同，M为正整数；将所述M个数量值转换为M个重对数坐标点，并通过自然裂点法求出相应的无标度域；在所述无标度域内通过线性回归模型计算斜率，以得到所述第一流量过程线的分形维数。6.一种流量相似性分析装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳鹏，刘玲花，刘来胜，吴雷祥，霍炜洁，李振海，程东升，毛战坡，李国强，邹晓雯，李昂，余晓，李昆，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11