基于云计算的水文模拟系统的制作方法

xiaoxiao2021-2-28  185

基于云计算的水文模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水文模拟技术领域,尤其涉及一种基于云计算的水文模拟系统。
【背景技术】
[0002]水文学是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律。而流域水文模拟和预测是水文学研究的主要内容之一,也是相关交叉学科的研究基础,具有重要的理论价值,且在山洪预警、区域水资源量估算等生产实践中具有重要的应用价值。
[0003]如今,流域水文模拟和预报是基于水文模型系统进行的,然而水文模型经历了从“黑箱”模型,到概念性的集总式模型,再到分布式模型的发展,但其计算都是在一台主机上进行的,数据前后处理、结果图表展示等步骤都需要人工完成,并且参数也需要手动或自动率定,不仅需要耗费大量人工工作量,且模拟精度较低。

【发明内容】

[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此,本发明的一个目的在于提出一种基于云计算的水文模拟系统,能够通过云计算节约本地计算资源购置成本,降低普遍用户使用复杂水文模型的工作量,可有效提高先进水文模拟技术的推广应用效率。同时,最大限度减少不同用户的重复工作,有效提升实际工作中水文预报的精度。
[0006]为了实现上述目的,本发明实施例的基于云计算的水文模拟系统,包括:模拟区域定义模块,所述模拟区域定义模块用于根据用户需要计算的水文站点在地图上划出的区域范围提取流域范围;模型参数和驱动数据库模块,所述模型参数和驱动数据库模块用于根据所述模拟区域定义模块提取的所述流域范围从预先存储在云端中的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集;模型计算引擎模块,所述模型计算引擎模块用于调用水文模型对所述模型驱动数据和所述参数数据进行率定,并根据所述模型计算所需输入文件,在所述云端中计算出相应的结果;以及,结果展示和共享模块,所述结果展示和共享模块用于根据所述模型计算引擎模块计算的所述结果生成相应的图表,并将所述模型驱动数据和所述参数数据的率定等结果共享至所述云端中的数据库,以及更新所述数据库中的相应数据。
[0007]根据本发明实施例的基于云计算的水文模拟系统,通过模拟区域定义模块提取用户需要计算的水文站点在地图上划出的区域范围内的流域范围,并通过模型参数和驱动数据库模块将模拟区域定义模块提取的流域范围从预先存储在云端中的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集,而后模型计算引擎模块通过调用水文模型对模型驱动数据和参数数据进行率定,并根据模型计算所需输入文件,并在云端中计算出相应的结果,最后结果展示和共享模块根据用于根据模型计算引擎模块计算的结果生成相应的图表,并将模型驱动数据和参数数据的率定等结果共享至云端中的数据库,以及更新数据库中的相应数据。因此,该系统能够通过云计算节约本地计算资源购置成本,降低普遍用户使用复杂水文模型的工作量,可有效提高先进水文模拟技术的推广应用效率。同时,通过非隐私数据和率定参数在云系统的共享,最大限度减少不同用户的重复工作,有效提升实际工作中水文预报的精度。
[0008]另外,根据本发明上述基于云计算的水文模拟系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]在本发明的一个实施例中,所述模型运算参数集是从存储在所述云端中的数据库中的模型计算所需的参数中获取的。
[0010]在本发明的一个实施例中,所述参数数据包括土壤数据、土地利用数据,降水、气温、蒸散发等气象数据以及归一化植被指数、叶面积指数等数据。
[0011]在本发明的一个实施例中,所述图表包括累计水量平衡检验图、季节性径流成分变化图、季节性水量平衡图等图表。
[0012]本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明一个实施例的基于云计算的水文模拟系统的方框示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0015]下面参考附图描述根据本发明实施例的基于云计算的水文模拟系统。
[0016]图1是根据本发明一个实施例的基于云计算的水文模拟系统的示意图。如图1所示,该基于云计算的水文模拟系统包括:模拟区域定义模块100、模型参数和驱动数据库模块200、模型计算引擎模块300和结果展示和共享模块400。
[0017]其中,模拟区域定义模块100,用于根据用户需要计算的水文站点在地图上划出的区域范围提取流域范围。
[0018]在具体的实施例中,例如:用户根据自己需要计算的水文站点,在网站中的地图上划出矩形的区域范围,而后系统在云端划分出计算所需要的流域范围,无需繁杂的人工操作,就可得到流域范围,从而提高效率,节约资源。
[0019]模型参数和驱动数据库模块200,用于根据模拟区域定义模块100提取的流域范围从预先存储在云端中的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集。其中,模型计算所需输入文件可为多个,模型运算参数可以是从存储在云端中的数据库中的模型计算所需的参数中获取的。
[0020]在本发明的实施例中,预先存储在云端中的数据库中的模型运算所需的数据可以是水文模型模拟的初始化参数数据。
[0021]其中,在本发明的一个实施例中,参数数据可包括土壤数据、土地利用数据,降水、气温、蒸散发等气象数据以及归一化植被指数、叶面积指数等数据。
[0022]具体而言,模型参数和驱动数据库模块200根据预设置的接口,接收模拟区域定义模块100提取的流域范围,并根据上述流域范围从预先存储在云端中的模型运算所需数据的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并根据用户需求和提取的数据系统自动生成相关的模型计算所需输入文件与模型运算参数集。该方式实现了人机“协作”,可自动完成数据前后的处理工作,从而大大减少人工工作量。
[0023]模型计算引擎模块300,用于调用水文模型对模型驱动数据和参数数据进行率定,并根据模型计算所需输入文件,在云端中计算出相应的结果。
[0024]在本发明的实施例中,通过模型计算引擎模块300预设置的接口连接云端中的模型参数数据库,并对从预先存储在云端中的模型 运算所需数据中提取的数据进行率定,得到更优的参数数据。
[0025]结果展示和共享模块400,用于根据模型计算引擎模块计算的结果生成相应的图表,并将模型驱动数据和参数数据的率定等结果共享至云端中的数据库,以及更新数据库中的相应数据。
[0026]其中,在本发明的一个实施例中,图表包括累计水量平衡检验图、季节性径流成分变化图、季节性水量平衡图等图表。
[0027]根据本发明实施例的基于云计算的水文模拟系统,通过模拟区域定义模块提取用户需要计算的水文站点在地图上划出的区域范围内的流域范围,并通过模型参数和驱动数据库模块将模拟区域定义模块提取的流域范围从预先存储在云端中的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集,而后模型计算引擎模块通过调用水文模型对模型驱动数据和参数数据进行率定,并根据模型计算所需输入文件,并在云端中计算出相应的结果,最后结果展示和共享模块根据用于根据模型计算引擎模块计算的结果生成相应的图表,并将模型驱动数据和参数数据的率定等结果共享至云端中的数据库,以及更新数据库中的相应数据。因此,该系统能够通过云计算节约本地计算资源购置成本,降低普遍用户使用复杂水文模型的工作量,可有效提高先进水文模拟技术的推广应用效率。同时,通过非隐私数据和率定参数在云系统的共享,最大限度减少不同用户的重复工作,有效提升实际工作中水文预报的精度。
[0028]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0030]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0032]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0033]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种基于云计算的水文模拟系统,其特征在于,包括: 模拟区域定义模块,所述模拟区域定义模块用于根据用户需要计算的水文站点在地图上划出的区域范围提取流域范围; 模型参数和驱动数据库模块,所述模型参数和驱动数据库模块用于根据所述模拟区域定义模块提取的所述流域范围从预先存储在云端中的数据库中提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集; 模型计算引擎模块,所述模型计算引擎模块用于调用水文模型对所述模型驱动数据和所述参数数据进行率定,并根据所述模型计算所需输入文件,在所述云端中计算出相应的结果;以及, 结果展示和共享模块,所述结果展示和共享模块用于根据所述模型计算引擎模块计算的所述结果生成相应的图表,并将所述模型驱动数据和所述参数数据的率定等结果共享至所述云端中的数据库,以及更新所述数据库中的相应数据。2.根据权利要求1所述的云计算的水文模拟系统,其特征在于,所述模型运算参数集是从存储在所述云端中的数据库中的模型计算所需的参数中获取的。3.根据权利要求1所述的云计算的水文模拟系统,其特征在于,所述参数数据包括土壤数据、土地利用数据,降水、气温、蒸散发等气象数据以及归一化植被指数、叶面积指数等数据。4.根据权利要求1所述的云计算的水文模拟系统,其特征在于,所述图表包括累计水量平衡检验图、季节性径流成分变化图、季节性水量平衡图等图表。
【专利摘要】本发明公开了一种基于云计算的水文模拟系统,包括:模拟区域定义模块、模型参数和驱动数据库模块、模型计算引擎模块和结果展示和共享模块,其中,模型参数和驱动数据库模块根据模拟区域定义模块提取的流域范围提取模型驱动数据与参数数据,并生成模型计算所需输入文件与模型运算参数集,而后模型计算引擎模块对提取的数据进行率定,并在云端中计算出相应的结果,最后结果展示和共享模块生成相应的图表,并更新数据库中的相应数据。该系统通过云计算节约本地计算资源购置成本,降低普遍用户使用复杂水文模型的工作量,可有效提高先进水文模拟技术的推广应用效率。同时,最大限度减少不同用户的重复工作,有效提升实际工作中水文预报的精度。
【IPC分类】G06F17/30
【公开号】CN105488104
【申请号】CN201510809584
【发明人】田富强, 胡宏昌, 徐冉
【申请人】清华大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月19日

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