一种基于图遥感技术与三维GIS系统的电站水量预测方法与流程

本申请涉及水电站安全，尤其涉及一种基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法。

背景技术：

1、水电站是重要的清洁能源，水电站的安全稳定运行至关重要。水电站的运行不像火电站，其安全稳定运行容易受自然因素影响，特别的例如在雨季，容易出现河流水位的猛涨，对水电站的安全运行造成影响。

2、现有的电站水量预测主要依靠结合历史天气数据以及历史水位数据进行对比分析，还有结合部分水文监测点来完成预测，但结合历史天气数据以及历史水位数据来分析，需要依靠专家经验的判断，而结合部分水文监测点的方式灵敏度不够，在获得监测点数据的情况，已经是来水之后，给予水电站调度反应的时间较少。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，用以结合图遥感技术与三维gis系统来实现对电站水量的提前预估，增加水电站安全运行的反应时间，保证水电站安全可靠运行。

2、本申请实施例提出一种基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，包括：

3、基于图像遥感数据，建立目标电站流域以及关联区域的三维gis模型；

4、基于所述三维gis模型，计算标准水位下目标电站流域的模拟流量，并基于所述模拟流量确定标准水位下的标准流量与所述模拟流量之间的比例关系；

5、获取未来的预测周期内的天气数据；

6、提取所述天气数据中的降雨相关信息，根据所述降雨相关信息以及所述比例关系，以及所建立的三维gis模型，进行流量模拟；

7、根据所述流量模拟结果基于所述缩放比例进行放大，并基于所述目标电站流域当前的流量数据，预测所述目标电站流域未来的预测周期的水量信息。

8、可选的，基于图像遥感数据，建立目标电站流域以及关联区域的三维gis模型是基于用户在地图数据选定的区域信息所确定的目标电站流域以及关联区域的地理范围来实现的，其中用户地图数据选定的区域信息大于目标电站流域以及关联区域的边界；

9、基于图像遥感数据，建立目标电站流域以及关联区域的三维gis模型还包括识别出所述三维gis模型中的目标电站流域区域，以及以所述目标电站流域区域为基准，将所述三维gis模型除目标电站流域区域外的区域分割为表面积相近的多个第一网格。

10、可选的，将所述三维gis模型分割为多个大小相同的第一网格之后还包括：

11、选取与所识别的目标电站流域区域临接的多层第一网格；

12、在统一的视角下，基于所述三维gis模型以及选取的多层第一网格，判断各第一网格的面积变化趋势，以确定出目标电站流域区域的多个可疑入水口；

13、对于任一可疑入水口，以所述可疑入水口为起点，判断与所述可疑入水口连续的各第一网格的面积变化趋势，以基于所述任一可疑入水口识别出相应的树状支流关系；以及，

14、基于与所述任一可疑入水口的树状支流关系关联的第一网格，确定出相应树状支流关系的边界。

15、可选的，在统一的视角下，基于所述三维gis模型以及选取的多层第一网格，判断各第一网格的面积变化趋势，以确定出目标电站流域区域的多个可疑入水口包括：

16、按照目标电站流域的方向，所选取的多层第一网格在统一视角下的面积、由大变小后变大，且基于所述三维gis模型地形特征表现为凹陷，则确定为可疑入水口；

17、对于任一可疑入水口，以所述可疑入水口为起点，判断与所述可疑入水口连续的各第一网格的面积变化趋势，以识别所述任一可疑入水口的树状支流关系包括：

18、基于所述任一可疑入水口，在目标电站流域的方向，左右选取指定数量阈值的第一网格为起点，判断与所述可疑入水口连续的各第一网格的面积变化趋势为由大变小后变大，且基于所述三维gis模型地形特征表现为凹陷，则根据变小部分的第一网格确定为相应的支流部分；以及，

19、在确定出相应的支流部分之后，以相应的支流部分作为中间位置，在目标电站流域的方向，重复选取指定数量阈值的第一网格，以识别所述任一可疑入水口的树状支流关系。

20、可选的，基于与所述任一可疑入水口的树状支流关系关联的第一网格，确定出相应树状支流关系的边界包括：

21、在统一视角下，以识别的所述任一可疑入水口的树状支流关系为基准，判断树状支流关系两侧的第一网格的面积变化趋势；

22、在判断树状支流关系两侧的第一网格的面积由大变小后变大，且基于所述三维gis模型地形特征表现为外凸的情况下，则根据由小变大部分的第一网格确定为相应的边界；以及，

23、为相应树状支流关系确定出覆盖相应支流的第一网格的数量，以根据第一网格的数量确定出相应支流的面积，其中为覆盖支流的第一网格的数量，为第一网格的面积。

24、可选的，还包括：

25、根据所述三维gis模型，判断所述目标电站流域是否存在未被划入任一树状支流的区域；

26、若存在未被划入任一树状支流的遗留区域，则确定相应的遗留区域的边界，并确定相应的遗留区域的面积；以及，

27、为任一遗留区域，配置相应的雨量留存阈值。

28、可选的，提取所述天气数据中的降雨相关信息，根据所述降雨相关信息以及所述比例关系，以及所建立的三维gis模型，进行流量模拟包括：

29、将获取的降雨相关信息，按照所述比例关系进行缩小，以获得模拟降雨量；

30、基于所述模拟降雨量以及所确定的各支流的面积，确定出落入相应支流的模拟降雨量，为模拟的支流的模拟降雨强度，为采样时长。

31、可选的，根据所述流量模拟结果基于所述缩放比例进行放大，并基于所述目标电站流域当前的流量数据，预测所述目标电站流域未来的预测周期的水量信息包括：

32、基于所获取的预测周期内的天气数据，计算各遗留区域的模拟降雨量，为模拟的遗留区域的模拟降雨强度；

33、判断任一遗留区域的模拟降雨量是否超过相应的雨量留存阈值，若超过，则将该任一遗留区域超过雨量留存阈值的部分流量、计入相邻树状支流的模拟降雨量；

34、累加各树状支流的模拟降雨量，并基于所述缩放比例进行放大，以确定出所述目标电站流域的来水流量；

35、根据所确定的所述目标电站流域的来水流量，以及监控的当前的流量数据，对所述目标电站流域未来的预测周期的水量信息进行预测。

36、本申请的方法结合图遥感技术与三维gis系统来进行流量模拟，从而实现对电站水量的提前预估，增加水电站安全运行的反应时间，保证水电站安全可靠运行。

37、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，基于图像遥感数据，建立目标电站流域以及关联区域的三维gis模型是基于用户在地图数据选定的区域信息所确定的目标电站流域以及关联区域的地理范围来实现的，其中用户地图数据选定的区域信息大于目标电站流域以及关联区域的边界；

3.如权利要求2所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，将所述三维gis模型分割为多个大小相同的第一网格之后还包括：

4.如权利要求3所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，在统一的视角下，基于所述三维gis模型以及选取的多层第一网格，判断各第一网格的面积变化趋势，以确定出目标电站流域区域的多个可疑入水口包括：

6.如权利要求5所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，还包括：

7.如权利要求6所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，基于与所述任一可疑入水口的树状支流关系关联的第一网格，确定出相应树状支流关系的边界包括：

8.如权利要求7所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，还包括：

9.如权利要求8所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，提取所述天气数据中的降雨相关信息，根据所述降雨相关信息以及所述比例关系，以及所建立的三维gis模型，进行流量模拟包括：

10.如权利要求9所述的基于图遥感技术与三维gis系统的电站水量预测方法，其特征在于，根据所述流量模拟结果基于所述缩放比例进行放大，并基于所述目标电站流域当前的流量数据，预测所述目标电站流域未来的预测周期的水量信息包括：

技术总结
本申请公开了一种基于图遥感技术与三维GIS系统的电站水量预测方法，包括基于图像遥感数据，建立目标电站流域以及关联区域的三维GIS模型；基于三维GIS模型，计算标准水位下目标电站流域的模拟流量，并基于模拟流量确定标准水位下的标准流量与模拟流量之间的比例关系；提取未来的预测周期的天气数据中的降雨相关信息，根据降雨相关信息以及比例关系，以及所建立的三维GIS模型，进行流量模拟；根据流量模拟结果基于缩放比例进行放大，预测目标电站流域未来的预测周期的水量信息。本申请的方法结合图遥感技术与三维GIS系统来实现对电站水量的提前预估，增加水电站安全运行的反应时间，保证水电站安全可靠运行。

技术研发人员：陈智梁,王娟,魏苗,葛瑜,徐奕,周论
受保护的技术使用者：国家能源集团新疆吉林台水电开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6