水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本公开涉及一种水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质。其中，水上污染物输运预测方法包括：获取第一目标时刻的初始污染物浓度数据和初始背景流场数据；通过模型参数预测模型，基于初始污染物浓度数据和初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值；根据水上污染物输运预测模型，基于初始污染物浓度数据、初始背景流场数据和模型参数最优值进行输运预测，得到第二目标时刻的目标污染物浓度结果。根据本公开实施例，能够提高水上污染物输运预测模型的预测效果和预测精度。物输运预测模型的预测效果和预测精度。物输运预测模型的预测效果和预测精度。

【技术实现步骤摘要】
水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质


[0001]本公开涉及环境模拟预测领域，尤其涉及一种水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]水上污染事故是常见的水上突发性事故，一旦发生，将会造成巨大的人员伤亡，严重破坏生态环境，给国家带来不可估量的经济损失，而水上污染物输运过程的模拟预测是事故应急处置的重要手段。
[0003]对于水上污染物事故的模拟，一般采用数学模型刻画其对流扩散过程，采用数值模拟手段来预测其在水体中的输运过程，比如，一种海上溢油的三维模拟方法及装置(CN 112016226 B)、水下溢油运动数值模拟方法及水下溢油行为模拟系统(CN 108268751 A)等。但是，水上污染物输运过程的模拟预报能力，取决于对流扩散方程的求解精度高低，如何有效求解模拟海洋污染物扩散模型控制方程，以及提高水上污染物扩散模型模拟精度是首先需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质。
[0005]第一方面，本公开提供了一种水上污染物输运预测方法，包括：
[0006]获取第一目标时刻的初始污染物浓度数据和初始背景流场数据；
[0007]通过模型参数预测模型，基于初始污染物浓度数据和初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值；
[0008]根据水上污染物输运预测模型，基于初始污染物浓度数据、初始背景流场数据和模型参数最优值进行输运预测，得到第二目标时刻的目标污染物浓度结果。
[0009]第二方面，本公开提供了一种水上污染物输运预测装置，包括：
[0010]数据获取模块，用于获取第一目标时刻的初始污染物浓度数据和初始背景流场数据；
[0011]第一处理模块，用于通过模型参数预测模型，基于初始污染物浓度数据和初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值；
[0012]第二处理模块，用于根据水上污染物输运预测模型，基于初始污染物浓度数据、初始背景流场数据和模型参数最优值进行输运预测，得到第二目标时刻的目标污染物浓度结果。
[0013]第三方面，本公开提供了一种水上污染物输运预测设备，包括：
[0014]处理器；
[0015]存储器，用于存储可执行指令；
[0016]其中，处理器用于从存储器中读取可执行指令，并执行可执行指令以实现第一方
面的水上污染物输运预测方法。
[0017]第四方面，本公开提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器实现第一方面的水上污染物输运预测方法。
[0018]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0019]本公开实施例的水上污染物输运预测方法、装置、设备及介质，能够获取第一目标时刻的初始污染物浓度数据和初始背景流场数据，接着通过模型参数预测模型，基于初始污染物浓度数据和初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值，最后根据水上污染物输运预测模型，基于初始污染物浓度数据、初始背景流场数据和模型参数最优值进行输运预测，得到第二目标时刻的目标污染物浓度结果，由此，能够先通过模型参数预测模型得到模型参数最优值，接着根据水上污染物输运预测模型得到目标污染物浓度结果，从而能够提高水上污染物输运预测模型的预测效果和预测精度。
附图说明
[0020]结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
[0021]图1为本公开实施例提供的一种水上污染物输运预测方法的流程示意图；
[0022]图2为本公开实施例提供的一种水上污染物输运预测装置的结构示意图；
[0023]图3为本公开实施例提供的一种水上污染物输运预测设备的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0025]应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
[0026]本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
[0027]需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
[0028]需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
[0029]本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
[0030]水上污染事故是常见的水上突发性事故，一旦发生，将会造成巨大的人员伤亡，严
重破坏生态环境，给国家带来不可估量的经济损失，而水上污染物输运过程的模拟预测是事故应急处置的重要手段。
[0031]对于水上污染物事故的模拟，一般采用数学模型刻画其对流扩散过程，采用数值模拟手段来预测其在水体中的输运过程，比如，一种海上溢油的三维模拟方法及装置(CN 112016226 B)、水下溢油运动数值模拟方法及水下溢油行为模拟系统(CN 108268751 A)等。一般的模拟方法里，将污染物视为由一群不同大小的油粒子构成的油团，进行粒子定义，求取粒子的运动速度、迁移位移和扩散位移来确定粒子在t时刻的位置，进而确定污染物的扩散范围和浓度分布。模拟污染物事故的模型也可以用经典的三维对流扩散方程，解对流扩散模型一般有“拉格朗日粒子追踪方法”和“质量守恒改进的欧拉
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拉格朗日积分方法”等，其计算方法更符合水下污染物的运动机制，可更真实地再现水下污染物的运动特征，进一步提高水下污染物扩散范围及浓度分布计算的可靠性。
[0032]“拉格朗日粒子追踪方法”是根据t时刻所有污染物粒子的空间位置，确定出污染物分布区域的外包络范围及纵断面和横断面的外包络线，获得污染物的扩散范围数据；通过计算水体内每个网格单元内污染物的含量，获得污染物在水体内的浓度分布数据。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水上污染物输运预测方法，其特征在于，包括：获取第一目标时刻的初始污染物浓度数据和初始背景流场数据；通过模型参数预测模型，基于所述初始污染物浓度数据和所述初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值；根据水上污染物输运预测模型，基于所述初始污染物浓度数据、所述初始背景流场数据和所述模型参数最优值进行输运预测，得到第二目标时刻的目标污染物浓度结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始污染物浓度数据为第一目标时刻目标区域内所有空间位置处的污染物浓度数据，由所述水上污染物输运预测模型模拟预测得到；所述初始背景流场数据为第一目标时刻目标区域内所有空间位置处的流场数据，由海洋动力学模型模拟预测得到。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于三维对流扩散方程，按照质量守恒的特征线法构建所述水上污染物输运预测模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过模型参数预测模型，基于所述初始污染物浓度数据和所述初始背景流场数据进行模型参数预测，得到模型参数最优值之前，所述方法还包括：通过伴随同化方法，得到优化后的时空变化模型参数；基于所述时空变化模型参数、所述初始污染物浓度数据和所述初始背景流场数据，对待训练的模型参数预测模型进行模型训练，得到所述模型参数预测模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述得到优化后的时空变化模型参数，包括：通过增加惩罚函数项和正则化项，对所述时空变化模型参数进行参数优化处理，并采用降尺度局地化策略，得到预设目标时段内优化后的时空变化模型参数。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟林，王道胜，秦浩，李琰，牛茜如，陈文锐，苏翰祥，夏清泉，董俊，夏博强，黄志彬，
申请(专利权)人：深圳市朗诚科技股份有限公司中海油信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：