本發(fā)明涉及地下水超采區(qū)預測領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法及應用平臺。

背景技術(shù)：

1、地下水動態(tài)預測技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從定性到定量、從一維到三維、從穩(wěn)定到非穩(wěn)定的過程。早期，地下水動態(tài)預測主要依賴于解析法，如達西定律、裘布衣方程、泰斯公式等，這些方法適用于幾何形狀規(guī)則、條件簡單、邊界單一的研究區(qū)。然而，隨著地下水系統(tǒng)的復雜性增加，這些方法逐漸顯露出局限性。

2、20世紀中期以后，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，地下水動態(tài)預測模型逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)值模擬方法。數(shù)值模擬方法通過構(gòu)建地下水系統(tǒng)的數(shù)學模型，利用計算機進行求解，能夠更準確地模擬地下水系統(tǒng)的動態(tài)變化過程。同時，地下水動態(tài)預測方法也逐步發(fā)展為確定性模型和隨機性模型兩大類，以適應不同條件下的預測需求。

3、地下水動態(tài)預測模型在數(shù)值模擬方法上雖然取得了顯著進展，但仍存在模型構(gòu)建與參數(shù)設定復雜、數(shù)值模擬方法局限、實際應用挑戰(zhàn)以及技術(shù)與資源限制等缺陷。因此，如何提供一種平原區(qū)地下水預測模型，并投入到應用之中，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需研究的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法及應用平臺，數(shù)據(jù)整合高效、環(huán)境刻畫精準、模型構(gòu)建科學先進以及預測結(jié)果可靠實用，解決了背景技術(shù)中存在的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，包括以下步驟：

4、收集地下水相關(guān)數(shù)據(jù)，并對地下水相關(guān)數(shù)據(jù)進行預處理，建立多元數(shù)據(jù)庫，多元數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)信息庫、模型中間成果庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、預測數(shù)據(jù)庫和模型成果庫；

5、調(diào)用多元數(shù)據(jù)庫中的示例鉆孔、地表dem、水文地質(zhì)剖面圖、水文地質(zhì)參數(shù)圖，以鉆孔、剖面資料為基礎(chǔ)，運用香農(nóng)信息論確定地層及其環(huán)境的信息特征，利用地層及其環(huán)境的信息特征編輯三維場景；

6、基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型和時間序列模型建立地下水預測初始模型，三維場景對地下水預測初始模型進行三維刻畫，建立地下水初始模型。

7、可選的，還包括對地下水預測模型進行擬合驗證，具體為：利用長觀孔和流場資料，通過地下水位過程線以及地下水流場擬合矯正，識別水文地質(zhì)參數(shù)和反演源匯項；劃定地下水均衡區(qū)，確定區(qū)地下水系統(tǒng)的均衡項；根據(jù)不同方案建立預測模型，預測不同方案下地下水流場的變化趨勢。

8、可選的，對地下水初始預測模型進行三維刻畫具體為：以鉆孔編碼為關(guān)鍵字，建立各個數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系，以關(guān)鍵字為聯(lián)系，從各個數(shù)據(jù)表中調(diào)用數(shù)據(jù)構(gòu)成實體地質(zhì)模型。

9、可選的，地下水相關(guān)數(shù)據(jù)包括水文地質(zhì)條件邊界、初始條件、地下水系統(tǒng)源匯項。

10、可選的，利用地層及其環(huán)境的信息特征編輯三維場景，具體包括以下步驟：

11、存儲和管理用樹結(jié)構(gòu)表示三維場景的數(shù)據(jù)，為空間地物提供的關(guān)注點信息；

12、對存儲的三維場景數(shù)據(jù)進行編輯和分析，提供配準工具將三維場景精準的放置到地球表面數(shù)據(jù)，

13、根據(jù)指定的顯示區(qū)域讀取繪制數(shù)據(jù)，在場景圖數(shù)據(jù)中搜索三維場景上指定的空間地物，并讀取搜索空間地物的關(guān)注點信息；

14、讀取的三維場景數(shù)據(jù)執(zhí)行顯示處理。

15、可選的，對存儲的三維場景數(shù)據(jù)進行編輯和分析具體為：三維場景的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)編譯、數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)裁剪、數(shù)據(jù)疊加、標注渲染、場景渲染、場景整合。

16、一種平原區(qū)地下水預測模型應用平臺，利用任意一項所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，包括：

17、數(shù)據(jù)庫模塊：用于收集的數(shù)據(jù)信息包括地理空間數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專題成果數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)；

18、支撐引擎模塊：用于支撐業(yè)務應用以及管理數(shù)據(jù)資源，為地下水模型和三維平臺提供數(shù)據(jù)交換和管理、數(shù)據(jù)管理、三維展示功能，為平臺的瀏覽、查詢、分析和決策功能的高效應用提供支撐；

19、地下水預測模型模塊：用于預測不同環(huán)境因素對地下水變化趨勢的影響；

20、地下水三維平臺搭建：用于三維場景建立和業(yè)務應用建設，其中業(yè)務應用包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)管理、地下水水位管理和地下水模擬預測。

21、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法及應用平臺，具有以下有益效果：

22、1、利用地層及其環(huán)境的信息特征編輯三維場景，實現(xiàn)了對地下水環(huán)境的精準刻畫。這種三維可視化方式有助于直觀地了解地下水系統(tǒng)的空間分布和動態(tài)變化，為模型構(gòu)建提供了直觀的參考。

23、2、通過香農(nóng)信息論確定地層及其環(huán)境的信息特征，為三維場景的構(gòu)建提供了科學依據(jù)。這種信息特征的提取有助于捕捉地下水系統(tǒng)的關(guān)鍵要素和特征，提高模型的準確性和可靠性。

24、3、基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型和時間序列模型建立地下水預測初始模型，這兩種模型在處理復雜非線性問題和時間序列數(shù)據(jù)方面具有顯著優(yōu)勢。通過多模型融合，可以綜合利用各自的優(yōu)點，提高模型的預測精度和魯棒性。

技術(shù)特征：

1.一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，還包括對地下水預測模型進行擬合驗證，具體為：利用長觀孔和流場資料，通過地下水位過程線以及地下水流場擬合矯正，識別水文地質(zhì)參數(shù)和反演源匯項；劃定地下水均衡區(qū)，確定區(qū)地下水系統(tǒng)的均衡項；根據(jù)不同方案建立預測模型，預測不同方案下地下水流場的變化趨勢。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，對地下水初始預測模型進行三維刻畫具體為：以鉆孔編碼為關(guān)鍵字，建立各個數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系，以關(guān)鍵字為聯(lián)系，從各個數(shù)據(jù)表中調(diào)用數(shù)據(jù)構(gòu)成實體地質(zhì)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，地下水相關(guān)數(shù)據(jù)包括水文地質(zhì)條件邊界、初始條件、地下水系統(tǒng)源匯項。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，利用地層及其環(huán)境的信息特征編輯三維場景，具體包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，其特征在于，對存儲的三維場景數(shù)據(jù)進行編輯和分析具體為：三維場景的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)編譯、數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)裁剪、數(shù)據(jù)疊加、標注渲染、場景渲染、場景整合。

7.一種平原區(qū)地下水預測模型應用平臺，其特征在于，利用權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種平原區(qū)地下水預測模型構(gòu)建方法及應用平臺，涉及地下水超采區(qū)預測領(lǐng)域。收集地下水相關(guān)數(shù)據(jù)，并對地下水相關(guān)數(shù)據(jù)進行預處理，建立多元數(shù)據(jù)庫，多元數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)信息庫、模型中間成果庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、預測數(shù)據(jù)庫和模型成果庫；調(diào)用多元數(shù)據(jù)庫中的示例鉆孔、地表DEM、水文地質(zhì)剖面圖、水文地質(zhì)參數(shù)圖，以鉆孔、剖面資料為基礎(chǔ)，運用香農(nóng)信息論確定地層及其環(huán)境的信息特征，利用地層及其環(huán)境的信息特征編輯三維場景；基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型和時間序列模型建立地下水預測初始模型，三維場景對地下水預測初始模型進行三維刻畫，建立地下水初始模型。本發(fā)明數(shù)據(jù)整合高效、環(huán)境刻畫精準、模型構(gòu)建科學先進以及預測結(jié)果可靠實用。

技術(shù)研發(fā)人員：柳華武,張治倩,劉玉晶,范輝,周波,楊敏
受保護的技術(shù)使用者：水利部海河水利委員會水文局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23