【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据同化，具体为基于数据同化技术的水动力模拟方法、系统及存储介质。
技术介绍
1、随着城市化的发展和全球气候变暖，许多城市的现有城市地下排水管网水动力模型由于在建新城市时的规划和设计不合理，从而导致城市暴雨洪涝灾害频发，并对其之后的改造优化过程异常困难。
2、公布号为cn115795763a的中国专利技术申请公开了一种水动力模拟方法、装置及设备，该模型为：预先集成在预设地理信息系统g i s桌面应用程序中，基于暴雨洪水管理模型swmm引擎的g i s分析插件；该方法包括：获取输入的预设地理区域的g i s数据，并将gi s数据转换为模型输入文件；根据模型输入文件，调用swmm引擎对应的动态链接库进行模拟分析，得到输出结果。由此，本申请提供的水动力模拟方法，实现了排水管网水动力模型的至少两个以上的方案的分析比较并提高了验证结果的准确性及精确性，降低了成本，同时也减少了人力物力的投入。
3、但是现有的水动力模拟技术不便基于数据同化技术实现提高水动力模型的实时性、准确性和适应性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于数据同化技术的水动力模拟方法、系统及存储介质，解决了现有技术不便基于数据同化技术实现提高水动力模型的实时性、准确性和适应性的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于数据同化技术的水动力模拟方法，包括以下步骤：获取水动力模型所需的实测数据，并对水动力模型所需的实测数据进行预处理；
3、进一步地，获取水动力模型所需的实测数据，并对水动力模型所需的实测数据进行预处理的过程如下：基于设定的采样时间间隔对水体进行实测，获取每个采样点的观测数据；对观测数据中的各同类实测参数进行预处理，所述预处理包括删除异常值和补入缺失值；将预处理后的若干个连续的采样点的观测数据中的各同类实测参数分别进行融合处理获得各类参数的阶段性观测值；整合各阶段性观测值获得观测数据。
4、进一步地，对观测数据中的各同类实测参数进行预处理的过程如下：分别计算各类实测参数的每个观测值的异常指数，计算公式为：式中，i为实测参数种类的编号，i＝1,2,3,...,n，n为实测参数种类的总个数，j为每类实测参数中的观测值的编号，j＝1,2,3,...,m，m为每类实测参数中的观测值的总个数，xij为第i类实测参数中的第j个观测值；判断各类实测参数的每个观测值的异常指数是否大于设定的异常判断阈值，若是则将对应的观测值删除；遍历各类实测参数各个观测点的观测值，查看是否有缺失值，若是则基于线性差值的方法补入缺失值。
5、进一步地，将预处理后的若干个连续的采样点的观测数据中的各同类实测参数分别进行融合处理获得各类参数的阶段性观测值的过程如下：将各同类实测参数按照采样时间顺序进行排列，获得各同类实测参数队列；将按照采样时间顺序进行排列得到的各同类实测参数队列按照设定的间隔均分为若干个融合数据段；对各同类实测参数的各融合数据段分别进行融合处理获得各同类实测参数的各阶段性观测值。
6、进一步地，基于更新后的状态变量和预处理后的实测数据对水动力模型进行评估验证，获得水动力模型的模拟准确性指数的过程如下：获取水动力模型的多次模拟结果；基于设定的采样时间间隔对每次的模拟结果进行数据采集，获取各模拟结果的各采样点的模拟数据，所述模拟数据包括各类模拟参数；将各模拟结果中的若干连续的采样点的模拟数据中的各同类模拟参数分别进行融合获得各类参数的阶段性模拟值；整合各模拟结果的各类参数的阶段性模拟值获得各模拟结果的验证数据；将各模拟结果的验证数据中的各参数的阶段性模拟值与观测数据中的各类参数的阶段性观测值分别进行对比，获取各参数的偏差评估值；为各参数的偏差评估值分配权重并计算水动力模型的模拟准确性指数。
7、进一步地，模拟准确性指数的计算公式如下：式中，sai为模拟准确性指数，a为偏差评估值的编号，a＝1,2,3,...,a，a为偏差评估值的总个数，ya为第a个参数的偏差评估值，λa为与ya对应的第a个参数的偏差评估值的权重因子。
8、进一步地，获取各参数的偏差评估值的过程如下：获取各模拟结果的验证数据中的各参数的阶段性模拟值与观测数据中的各类参数的阶段性观测值；获取设定的各参数的阶段性模拟值与对应的各类参数的阶段性观测值的允许偏差值；基于各参数的阶段性模拟值、各类参数的阶段性观测值以及个参数的允许偏差值计算得到各参数的偏差评估值。
9、基于数据同化技术的水动力模拟方法系统，包括实测数据获取子系统、模型状态变量更新子系统以及模型准确性评估子系统，其中：所述实测数据获取子系统即用于获取水动力模型所需的实测数据，并对水动力模型所需的实测数据进行预处理；所述模型状态变量更新子系统即用于对预处理后的水动力模型所需的实测数据进行数据同化后，融入至水动力模型，更新水动力模型的状态变量；所述模型准确性评估子系统即用于基于更新后的状态变量和预处理后的实测数据对水动力模型进行评估验证，获得水动力模型的模拟准确性指数，并判断模拟准确性指数是否大于设定的判断阈值，若是则对水动力模型进行调整。
10、进一步地，所述模型准确性评估子系统包括模拟数据获取模块、模拟数据处理模块和准确性指数计算模块，其中：所述模拟数据获取模块即用于获取水动力模型的多次模拟结果，基于设定的采样时间间隔对每次的模拟结果进行数据采集，获取各模拟结果的各采样点的模拟数据；所述模拟数据处理模块即用于将各模拟结果中的若干连续的采样点的模拟数据中的各同类模拟参数分别进行融合获得各类参数的阶段性模拟值，整合各模拟结果的各类参数的阶段性模拟值获得各模拟结果的验证数据；所述准确性指数计算模块即用于将各模拟结果的验证数据中的各参数的阶段性模拟值与观测数据中的各类参数的阶段性观测值分别进行对比，获取各参数的偏差评估值，为各参数的偏差评估值分配权重并计算水动力模型的模拟准确性指数。
11、一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法。
12、本专利技术具有以下有益效果：
13、(1)、该基于数据同化技术的水动力模拟方法，数据同化技术可以将实测数据融入水动力模型中，实现模型与实际观测数据的有效结合，提高了水动力模型的实时性、准确性和适应性，使模型能够更好地反映实际水体动力学变化。
14、(2)、该基于数据同化技术的水动力模拟方法，通过对连续采样点的阶段性观测值进行融合处理，减小了数据的瞬时波动，提高了模型对整体趋势的捕捉能力，通过将多次模拟结果融合、计算阶段性模拟值、对比观测数据，全面评估了水动力模型的性能，使用模拟准确本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，获取水动力模型所需的实测数据，并对水动力模型所需的实测数据进行预处理的过程如下：
3.根据权利要求2所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，对观测数据中的各同类实测参数进行预处理的过程如下：
4.根据权利要求2所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，将预处理后的若干个连续的采样点的观测数据中的各同类实测参数分别进行融合处理获得各类参数的阶段性观测值的过程如下：
5.根据权利要求4所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，基于更新后的状态变量和预处理后的实测数据对水动力模型进行评估验证，获得水动力模型的模拟准确性指数的过程如下：
6.根据权利要求5所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，模拟准确性指数的计算公式如下：
7.根据权利要求5所述的基于数据同化技术的水动力模拟方法，其特征在于，获取各参数的偏差评估值的过程如下：
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