一种水文水资源特征空间变异性识别系统

1.本发明属于水文水资源分析技术领域，尤其涉及一种水文水资源特征空间变异性识别系统。


背景技术：

2.目前，信息时代的不断发展使得越来越多的智能化水文监测站被建立并完善，水文数据资料覆盖也愈加全面，海量的水文历史数据和实时数据被采集并存储至数据库中。这些水文数据拥有数量大、类别杂、更新快等特点，同时，它们受到季节气候、地貌特征、水文规律等诸多条件影响，隐藏了很多有价值的规律和信息。如何从水文大数据中挖掘出更多实用的、有价值的信息，以提高水文预测的精度，为水文监测站提供有用的早期预测和预警信息越来越受到关注。
3.然而现有技术针对水文数据的处理过多关注于水文特征参数的尺度层面，针对水文参数的空间分布或空间变异识别采集的数据较为片面，分析识别结果不准确。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术采集的数据较为片面，分析识别结果不准确。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水文水资源特征空间变异性识别系统。
6.本发明是这样实现的，一种水文水资源特征空间变异性识别系统，所述水文水资源特征空间变异性识别系统包括：
7.水文特征参数采集模块，与中央控制模块连接，用于利用设置于各个观测点的观测设备采集区域内水资源的相关水文特征参数；
8.水文分布图构建模块，与中央控制模块连接，用于基于水资源分布的区域空间特征与各个观测点的位置数据以及预处理后的水文特征参数构建水文分布图；
9.水文特征参数曲线生成模块，与中央控制模块连接，用于基于预处理后的水文特征参数生成水文特征参数曲线；
10.数据统计分析模块，与中央控制模块连接，用于对预处理后的水文特征参数进行分析；
11.空间分析模型，与中央控制模块连接，用于利用确定的最优拟合模型确定水文参数的空间分布特征；
12.水文特征空间变异识别模块，与中央控制模块连接，用于基于得到的水文特征参数、水文分布图、水文特征参数曲线、数据分析结果以及水文参数的空间分布特征进行水文特征空间变异识别。
13.进一步，所述水文水资源特征空间变异性识别系统还包括：
14.基础信息采集模块，与中央控制模块连接，用于获取区域内的水资源的相关信息；
15.分布图构建模块，与中央控制模块连接，用于基于获取的水资源的相关信息确定水资源的分布图；
16.观测点确定模块，与中央控制模块连接，用于基于确定的水资源的分布图进行观测区域的划分，并确定观测点；
17.中央控制模块，与基础信息采集模块、分布图构建模块、观测点确定模块、水文特征参数采集模块、数据处理模块、水文分布图构建模块、拟合模型确定模块、水文特征参数曲线生成模块、数据统计分析模块、空间分析模型、水文特征空间变异识别模块以及输出模块连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；
18.数据处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的相关水文特征参数进行预处理；
19.拟合模型确定模块，与中央控制模块连接，用于基于预处理后的水文特征参数以及其他相关数据确定水文参数与空间区域的最优拟合模型；
20.输出模块，与中央控制模块连接，用于输出得到的水文特征参数、水文分布图、水文特征参数曲线、数据分析结果、水文参数的空间分布特征以及水文特征空间变异识别结果。
21.进一步，所述水资源的相关信息包括：水资源的类型、流量、流向、所处区域地理位置、所处区域的地形地貌、所述区域的气候、植被、土壤数据以及其他相关数据。
22.进一步，所述数据处理模块对采集的相关水文特征参数进行预处理包括：
23.首先，对采集的水文特征参数进行清洗处理，并对清洗后的数据进行检验处理；
24.其次，通过检验的数据进行归一化处理，将归一化处理后的数据按照参数类型进行分类处理，得到预处理后的数据。
25.进一步，所述对采集的水文特征参数进行清洗处理包括：对采集的水文参数进行去重、去噪、异常值处理、缺失值处理。
26.进一步，所述异常值处理、缺失值处理包括：对异常值或缺失值数据进行清除或插值填充处理。
27.进一步，所述检验处理包括：正态性检验、趋势分析检验以及各向异性检验。
28.本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
29.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
30.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
31.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
32.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
33.本发明综合考虑了多种水文参数结合水资源的分布或地形特征整体进行了分析，保证识别结果的准确性；同时本发明基于分布图、水文分布图、参数变化曲线进行数据的分析，可视化程度高，且更加直观可靠。
34.第二、把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
35.本发明识别效率高、准确度高，且智能化程度高，能够进行不同区域水资源的空间变异分析。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供的水文水资源特征空间变异性识别系统结构示意图。
37.图2是本发明实施例提供的数据处理模块对采集的相关水文特征参数进行预处理的流程图。
38.图中：1、基础信息采集模块；2、分布图构建模块；3、观测点确定模块；4、水文特征参数采集模块；5、中央控制模块；6、数据处理模块；7、水文分布图构建模块；8、拟合模型确定模块；9、水文特征参数曲线生成模块；10、数据统计分析模块；11、空间分析模型；12、水文特征空间变异识别模块；13、输出模块。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
41.如图1所示，本发明实施例提供的水文水资源特征空间变异性识别系统包括：
42.基础信息采集模块1，与中央控制模块5连接，用于获取区域内的水资源的相关信息；
43.分布图构建模块2，与中央控制模块5连接，用于基于获取的水资源的相关信息确定水资源的分布图；
44.观测点确定模块3，与中央控制模块5连接，用于基于确定的水资源的分布图进行观测区域的划分，并确定观测点；
45.水文特征参数采集模块4，与中央控制模块5连接，用于利用设置于各个观测点的观测设备采集区域内水资源的相关水文特征参数；
46.中央控制模块5，与基础信息采集模块1、分布图构建模块2、观测点确定模块3、水文特征参数采集模块4、数据处理模块6、水文分布图构建模块7、拟合模型确定模块8、水文特征参数曲线生成模块9、数据统计分析模块10、空间分析模型11、水文特征空间变异识别模块12以及输出模块13连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；
47.数据处理模块6，与中央控制模块5连接，用于对采集的相关水文特征参数进行预处理；
48.水文分布图构建模块7，与中央控制模块5连接，用于基于水资源分布的区域空间
特征与各个观测点的位置数据以及预处理后的水文特征参数构建水文分布图；
49.拟合模型确定模块8，与中央控制模块5连接，用于基于预处理后的水文特征参数以及其他相关数据确定水文参数与空间区域的最优拟合模型；
50.水文特征参数曲线生成模块9，与中央控制模块5连接，用于基于预处理后的水文特征参数生成水文特征参数曲线；
51.数据统计分析模块10，与中央控制模块5连接，用于对预处理后的水文特征参数进行分析；
52.空间分析模型11，与中央控制模块5连接，用于利用确定的最优拟合模型确定水文参数的空间分布特征；
53.水文特征空间变异识别模块12，与中央控制模块5连接，用于基于得到的水文特征参数、水文分布图、水文特征参数曲线、数据分析结果以及水文参数的空间分布特征进行水文特征空间变异识别；
54.输出模块13，与中央控制模块5连接，用于输出得到的水文特征参数、水文分布图、水文特征参数曲线、数据分析结果、水文参数的空间分布特征以及水文特征空间变异识别结果。
55.本发明实施例提供的水资源的相关信息包括：水资源的类型、流量、流向、所处区域地理位置、所处区域的地形地貌、所述区域的气候、植被、土壤数据以及其他相关数据。
56.如图2所示，本发明实施例提供的数据处理模块对采集的相关水文特征参数进行预处理包括：
57.s101，对采集的水文特征参数进行清洗处理，并对清洗后的数据进行检验处理；
58.s102，通过检验的数据进行归一化处理，将归一化处理后的数据按照参数类型进行分类处理，得到预处理后的数据。
59.本发明实施例提供的对采集的水文特征参数进行清洗处理包括：对采集的水文参数进行去重、去噪、异常值处理、缺失值处理。
60.本发明实施例提供的异常值处理、缺失值处理包括：对异常值或缺失值数据进行清除或插值填充处理。
61.本发明实施例提供的检验处理包括：正态性检验、趋势分析检验以及各向异性检验。
62.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
63.本发明实施例提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
64.本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
65.本发明实施例提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述水文水资源特征空间变异性识别系统。
66.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系
统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合来实现。
67.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。