一种水文地质勘探水位观测方法与流程

本发明涉及液位测量，具体涉及一种水文地质勘探水位观测方法。

背景技术：

1、水文地质勘探的核心任务之一就是对地下水位进行观测和分析。地下水位观测通过在地下井或钻孔等位置安装水位观测装置，定期记录地下水位的高度变化。这些观测数据可以提供地下水位的分布情况，以及随时间变化的趋势。通过水位观测，可以了解地下水系统的水位动态变化，进而揭示地下水的补给源、补给量、补给方式等信息。

2、现有技术利用激光测距仪定点进行地下水位的观测，但是这种情况下仅对静态地下水位监测有效，而水文地质勘探的过程中经常遇见存在地下暗河的场景，这种场景下因为监测点位的水流为流动水流，受到各种外界环境影响下，实时水位存在波动变化，进而在利用水文地质勘探装置进行水位监测时出现较大的误差，导致水位的观测结果不够准确。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种水文地质勘探水位观测方法。

2、本发明的一种水文地质勘探水位观测方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种水文地质勘探水位观测方法，该方法包括以下步骤：

4、采集水位监测点的水位数据；对水位数据进行拟合得到水位数据曲线；对水位数据曲线进行分解得到水位数据曲线的若干imf分量和残差项；

5、根据每个imf分量和残差项中对应时刻的数据值得到每个imf分量的若干正向局部范围；结合正向局部范围在残差项中对应的局部范围内的数据值，得到每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值；获取每个imf分量的若干负向局部范围；结合负向局部范围在残差项中对应的局部范围内的数据值，得到每个imf分量的每个负向局部范围的负向误差估计值；

6、根据每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值，得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类；根据第一影响正向误差类和第二影响正向误差类中imf分量的正向局部范围的正向误差估计值，得到残差项的综合正向误差值；获取残差项的综合负向误差值；

7、根据残差项的综合正向误差值和综合负向误差值得到水位补偿值；根据水位补偿值和残差项的数据值均值得到实际水位值。

8、进一步地，所述根据每个imf分量和残差项中对应时刻的数据值得到每个imf分量的若干正向局部范围，包括的具体步骤如下：

9、

10、式中，为第n个imf分量中第s个时刻的数据值，为残差项中第s个时刻的数据值，为第n个imf分量中第s个时刻数据值的正向误差系数；

11、在第n个imf分量中获取连续时刻数据值的正向误差系数是1的多个分量区间，将每个分量区间作为第n个imf分量的正向局部范围。

12、进一步地，所述得到每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值，包括的具体步骤如下：

13、将第n个imf分量的任意一个正向局部范围，记为目标正向局部范围；

14、

15、式中，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第个时刻的数据值，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第t个时刻的数据值，为取绝对值，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第t个时刻的时刻值，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第个时刻的时刻值，为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第t个时刻的数据值，为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第个时刻的数据值，为以自然常数为底的指数函数，为目标正向局部范围内时刻的个数，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第t个时刻的限制修订权值；

16、根据正向局部范围内每个时刻的限制修订权值得到每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值。

17、进一步地，所述根据正向局部范围内每个时刻的限制修订权值得到每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值，包括的具体步骤如下：

18、

19、式中，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第t个时刻的限制修订权值，为第n个imf分量的目标正向局部范围内第t个时刻的数据值，为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第t个时刻的数据值，为取绝对值，为目标正向局部范围内时刻的个数，为第n个imf分量的目标正向局部范围的正向误差估计值。

20、进一步地，所述获取每个imf分量的若干负向局部范围的具体方法如下：

21、

22、式中，为第n个imf分量中第c个时刻的数据值，为残差项中第c个时刻的数据值，为第n个imf分量中第c个时刻数据值的负向误差系数；

23、在第n个imf分量中获取连续时刻数据值的负向误差系数是1的多个分量区间，将每个分量区间作为第n个imf分量的负向局部范围。

24、进一步地，所述根据每个imf分量的每个正向局部范围的正向误差估计值，得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类，包括的具体步骤如下：

25、

26、式中，为第n个imf分量的第i个正向局部范围的正向误差估计值，为第n个imf分量的正向局部范围的个数，为所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的最大值，为所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的最小值，为第n个imf分量的分类因子；

27、若，将第n个imf分量作为第一影响正向误差类中的一个imf分量，若，将第n个imf分量作为第二影响正向误差类中的一个imf分量，对所有imf分量的分类因子进行判断，最终得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类。

28、进一步地，所述根据第一影响正向误差类和第二影响正向误差类中imf分量的正向局部范围的正向误差估计值，得到残差项的综合正向误差值，包括的具体步骤如下：

29、

30、式中，为第二影响正向误差类中imf分量的个数，为水位数据曲线的imf分量的总个数，为第二影响正向误差类中所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的方差，为第一影响正向误差类中imf分量的个数，为第一影响正向误差类中所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的方差，为sigmoid函数，为第二影响正向误差类中所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的均值，为第一影响正向误差类中所有imf分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的均值，为避免分母为0的超参数，为残差项的综合正向误差值。

31、进一步地，所述根据残差项的综合正向误差值和综合负向误差值得到水位补偿值，包括的具体步骤如下：

32、将残差项的综合正向误差值减去残差项的综合负向误差值的结果作为水位补偿值。

33、进一步地，所述根据水位补偿值和残差项的数据值均值得到实际水位值，包括的具体步骤如下：

34、将残差项中所有时刻的数据值的均值减去水位补偿值的结果作为实际水位值。

35、进一步地，所述对水位数据曲线进行分解得到水位数据曲线的若干imf分量和残差项，包括的具体步骤如下：

36、将水位数据曲线输入到emd分解算法中，输出得到水位数据曲线的若干imf分量和残差项。

37、本发明的技术方案的有益效果是：本发明在利用地质勘探水位装置采集到水位监测点的水位数据后，通过对水位数据进行分解，得到地下水水位受到误差影响的初始值，通过对水位数据曲线分解得到的若干imf分量和残差项进行分析，得到水位初始值的综合正向误差值和综合负向误差值，其中综合正向误差值和综合负向误差值分别考虑到地下水的浪涌影响和潮落影响，减少这两种情况下地下水的水流波动影响对实际水位观测的影响，并通过误差分析得到水位补偿值，进而通过水位补偿值对水位初始值进行修正得到地下水的实际水位值，使得水文地质勘测水位的观测结果更加准确。