一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术请求保护一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法和系统，提取水旱灾害待仿真数据；通过水旱灾害待仿真数据确定仿真模型，得到仿真模型数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据；通过分割成不同的历史干旱地区和历史洪涝地区；得到每个地区的地形和水下地形特征与特征向量；分析每个不同的地区的特征向量差异值；将小于门限值的历史干旱地区和历史洪涝地区归于近似地区；提取近似地区的历史水下地形数据值；通过历史水下地形数据值得到校验指标；通过校验指标和水下地形仿真应急仿真，得到应急仿真数据。该方案可以有效对各地区的水旱灾害情况进行精准仿真预测，充分考虑水下地形特点，准确预测地区水旱灾害防控策略。略。略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法和系统


[0001]本专利技术属于数字孪生仿真领域，具体的，涉及一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]我国智慧水利行业处于探索阶段，行业保持稳定增长。目前，我国水利企业较多，但大部分仍处于智慧水利建设基础阶段（单一业务信息化阶段），仅有少数规模较大企业处于行业多业务领域的信息化，因此我国智慧水利尚处于初步的探索阶段，同时行业具有极大发展潜力。
[0003]利用数字孪生技术进行水旱灾害防治，构建水文、水情等大数据库，建立水文模型，模拟仿真，预演进行灾害评估，增强现实感和预报能力，为政府科学的指导防汛救灾工作提供数据支撑。数字孪生技术在防洪领域已经有了初步的应用，也是防洪“四预”应用的重要支撑技术，同时防洪“四预”应用领域的数字孪生技术研究也存在一定难度。目前来说，防洪“四预”应用领域的数字孪生技术还处于概念阶段，相关边界和规范尚不明晰，数字孪生技术的应用较少，在调度控制、智能决策等方面的应用尚需进一步研究和发展。因此，随着信息技术、人工智能技术和虚拟现实技术的发展，数字孪生技术在各个领域的应用正在迅速发展，数字孪生技术的“先行仿真，后在现实世界执行”的功能，大大节省了工业设计、决策指挥等方面试错的成本，产生了实际的生产效益，因而数字孪生技术的研究也具有现实的生产应用价值。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术第一方面，本专利技术请求保护一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法，包括：提取水旱灾害待仿真数据；通过所述水旱灾害待仿真数据确定仿真模型，得到仿真模型数据；通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据；将所述应急仿真数据依据时序顺序进行展示；所述通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据，还包括：将历史旱涝地区网格分割为M个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区；得到每个历史干旱地区和历史洪涝地区的地形和水下地形特征，得到特征向量；分析每个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区的特征向量差异值；将小于特征向量差异值门限值的历史干旱地区和历史洪涝地区归于近似地区；提取近似地区的历史水下地形数据值；通过所述历史水下地形数据值得到校验指标；
通过所述校验指标和水下地形仿真应急仿真，得到应急仿真数据。
[0005]进一步的，所述仿真模型包括通过水下浮泥厚度进行水下地形仿真分析、通过河道横断面进行水下地形仿真分析、通过预设算法结合水下浮泥厚度和河道横断面进行水下地形仿真分析中的一种。
[0006]进一步地，所述通过预设算法结合水下浮泥厚度和河道横断面进行水下地形仿真分析具体为：将水下浮泥厚度分析得到的仿真分析应急仿真乘以水下浮泥厚度权重，加上将河道横断面分析得到的仿真分析应急仿真乘以河道横断面权重；所述水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的和为1。
[0007]进一步地，提取水下地形仿真数据的实时观测数据和仿真数据；将所述实时观测数据和仿真数据进行分析，得到差异度；确定所述差异度是否大于预设的差异度门限值；如果大于，则进行水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的重新分配。
[0008]进一步地，所述进行水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的重新分配，具体为：提取第j天的观测数据与仿真数据；得到在p天中的差异度，具体为：；得到所述水下浮泥厚度模式下的权重，具体为：；得到所述河道横断面模式下的权重，具体为：；其中，为水下浮泥厚度模式下的权重，为河道横断面模式下的权重；为水下浮泥厚度模式下的差异度，为河道横断面模式下的差异度。
[0009]根据本专利技术第二方面，本专利技术请求保护一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真系统，该系统包括：存储器、分析器，所述存储器中包括基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法程序，所述基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法程序被所述分析器执行时实现如下步骤：提取水旱灾害待仿真数据；通过所述水旱灾害待仿真数据确定仿真模型，得到仿真模型数据；通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据；将所述应急仿真数据依据时序顺序进行展示；所述通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到
应急仿真数据，还包括：将历史旱涝地区网格分割为M个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区；得到每个历史干旱地区和历史洪涝地区的地形和水下地形特征，得到特征向量；分析每个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区的特征向量差异值；将小于特征向量差异值门限值的历史干旱地区和历史洪涝地区归于近似地区；提取近似地区的历史水下地形数据值；通过所述历史水下地形数据值得到校验指标；通过所述校验指标和水下地形仿真应急仿真，得到应急仿真数据。
[0010]进一步地，所述通过预设算法结合水下浮泥厚度和河道横断面进行水下地形仿真分析具体为：将水下浮泥厚度分析得到的仿真分析应急仿真乘以水下浮泥厚度权重，加上将河道横断面分析得到的仿真分析应急仿真乘以河道横断面权重；所述水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的和为1。
[0011]本专利技术请求保护一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法和系统，提取水旱灾害待仿真数据；通过水旱灾害待仿真数据确定仿真模型，得到仿真模型数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据；通过分割成不同的历史干旱地区和历史洪涝地区；得到每个地区的地形和水下地形特征与特征向量；分析每个不同的地区的特征向量差异值；将小于门限值的历史干旱地区和历史洪涝地区归于近似地区；提取近似地区的历史水下地形数据值；通过历史水下地形数据值得到校验指标；通过校验指标和水下地形仿真应急仿真，得到应急仿真数据。该方案可以有效对各地区的水旱灾害情况进行精准仿真预测，充分考虑水下地形特点，准确预测地区水旱灾害防控策略。
附图说明
[0012]图1为本专利技术所涉及的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法的工作流程图；图2为本专利技术所涉及的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法的第二工作流程图；图3为本专利技术所涉及的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法的第三工作流程图；图4为本专利技术所涉及的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真系统的结构模块图。
具体实施方式
[0013]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0014]利用数字孪生技术进行水旱灾害防治，构建水文、水情等大数据库，建立水文模型，模拟仿真，预演进行灾害评估，增强现实感和预报能力，为政府科学的指导防汛救灾工作提供数据支撑。因此，数字孪生技术是防洪“四预”应用区别于传统水利信息化应用的重
要技术手段之一，也是本专利技术的创新点。
[0015]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0016]图1示出了本专利技术一种基于数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法，其特征在于，包括：提取水旱灾害待仿真数据；通过所述水旱灾害待仿真数据确定仿真模型，得到仿真模型数据；通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据；将所述应急仿真数据依据时序顺序进行展示；所述通过所述仿真模型数据和水旱灾害待仿真数据进行水下地形仿真分析，得到应急仿真数据，还包括：将历史旱涝地区网格分割为M个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区；得到每个历史干旱地区和历史洪涝地区的地形和水下地形特征，得到特征向量；分析每个不同的历史干旱地区和历史洪涝地区的特征向量差异值；将小于特征向量差异值门限值的历史干旱地区和历史洪涝地区归于近似地区；提取近似地区的历史水下地形数据值；通过所述历史水下地形数据值得到校验指标；通过所述校验指标和水下地形仿真应急仿真，得到应急仿真数据。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法，其特征在于，所述仿真模型包括通过水下浮泥厚度进行水下地形仿真分析、通过河道横断面进行水下地形仿真分析、通过预设算法结合水下浮泥厚度和河道横断面进行水下地形仿真分析中的一种。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法，其特征在于，所述通过预设算法结合水下浮泥厚度和河道横断面进行水下地形仿真分析具体为：将水下浮泥厚度分析得到的仿真分析应急仿真乘以水下浮泥厚度权重，加上将河道横断面分析得到的仿真分析应急仿真乘以河道横断面权重；所述水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的和为1。4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的水旱灾害应急仿真方法，其特征在于，还包括：提取水下地形仿真数据的实时观测数据和仿真数据；将所述实时观测数据和仿真数据进行分析，得到差异度；确定所述差异度是否大于预设的差异度门限值；如果大于，则进行水下浮泥厚度权重与河道横断面权重的重新分配。5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘凯，沈欣，储守成，刘军，罗坚，李为，蒋星，
申请(专利权)人：汇杰设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：