一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置及方法，包括水文實況模塊、流量預報模塊、天氣預報模塊、雷達分析模塊、預報融合模塊和產品顯示與預警發布模塊。方法為1)水文實況模塊讀取監測點數據并監測；2)天氣預報模塊讀取輸入數據及參數，進行氣象模式預報；3)流量預報模塊根據氣象模式預報和水文實況模塊提供的監測點數據，進行流量預報；4)雷達分析模塊讀取雷達基本數據并進行估測降水與光流法外推；5)預報融合模融合流量預報模塊和雷達分析模塊的信息并輸出；6)產品顯示與預警發布模塊完成產品顯示與預警發布。既考慮了雷達外推預報在預報降水系統位置方面的準確性，又考慮了數值模式預報的能力，避免了單個方法的局限性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及氣象災害預警領域，具體涉及一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置及方法。
技術介紹
基于觀測降水的傳統水文預報方法無法滿足洪水預報與防洪減災的要求，隨著數值模式預報的發展，利用數值預報的定量降水產品，能夠提高洪水預報的精度。但存在的問題是，洪水預報過于依賴氣象模式的定量降水產品，定量降水產品的微小誤差，如降水中心位置和雨量等，會導致流量預報的巨大誤差。而定量降水產品的準確率除了取決于模式動力框架，還取決于資料同化。從目前來看，模式動力框架和資料同化都有很大的改進空間，解決這些問題，成為現有技術發展的方向。
技術實現思路
專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置及方法，通過將雷達外推技術與洪水預報技術的結合，解決了現有技術的問題。技術方案：為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，包括水文實況模塊、流量預報模塊、天氣預報模塊、雷達分析模塊、預報融合模塊和產品顯示與預警發布模塊；所述水文實況模塊和天氣預報模塊分別接入流量預報模塊輸入端；所述流量預報模塊輸出端和雷達分析模塊輸出端分別接入預報融合模塊；所述預報融合模塊輸出端接入產品顯示與預警模塊。進一步的，水文實況模塊包括河道監測子模塊和雨量檢測子模塊，該兩個子模塊的輸出端作為水文實況模塊的輸入端；所述河道監測子模塊采集河道的水情信息，所述雨量檢測子模塊采集雨情實況數據；所述水文實況模塊實現水量報警。進一步的，所述天氣預報模塊包括GFS氣象預報子模塊和實時天氣子模塊。進一步的，所訴雷達分析模塊包括實時雷達信息子模塊、雷達光流分析子模塊和人工權重分配子模塊；所述雷達信息子模塊輸出端分為兩路，一路接入雷達光流分析子模塊輸入端，另一路接入人工權重分配子模塊輸入端；所述雷達光流分析子模塊輸出端連接人工權重分配子模塊輸入端；所述人工權重分配子模塊輸出端作為雷達分析模塊輸出
端。進一步的，所述預報融合模塊用于獲得融合后流量的時間分布情況和空間分布情況。進一步的，所述產品顯示與預警發布模塊包括產品顯示子模塊和預警發布子模塊。一種多資源融合的洪水災害監測預警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)水文實況模塊讀取監測點數據并監測；2)天氣預報模塊讀取輸入數據及參數，進行氣象模式預報；3)流量預報模塊根據氣象模式預報和水文實況模塊提供的監測點數據，進行流量預報；4)雷達分析模塊讀取雷達基本數據并進行估測降水與光流法外推；5)預報融合模融合流量預報模塊和雷達分析模塊的信息并輸出；6)產品顯示與預警發布模塊完成產品顯示與預警發布。進一步的，步驟1)中，所述水文實況模塊通過對采集數據庫的讀寫操作，對采集數據庫中的水情信息和雨情實況數據進行解碼顯示，當實時水位或降雨量超出設定的警戒水位時自動報警；步驟2)中，所述輸入數據及參數作為天氣預報模塊的初始場和邊界條件，包括GFS氣象預報子模塊提供的GFS格點數據和實時天氣子模塊提供的本地天氣資料；每天北京時10點和16點定時自動下載輸入數據及參數，并在下載完畢后配置預報模式參數，所述預報模式參數選取15km和5km的兩層嵌套，垂直分辨率為27層，頂層氣壓為50hPa，積分時間步長為60s，結果為每小時輸出一次；得到降水預報值；步驟3)中，所述流量預報模塊提取天氣預報模塊中的降水預報值，采用算術平均法或泰森多邊形法計算降水的面雨量，若降水序列的預報流量達到關注流域警戒水位流量的75％，判定該流域達到發生洪水的氣象風險值，輸出流量預報值；步驟4)中，所述雷達分析模塊根據預先設定的計劃任務時間，根據預先設定的計劃任務時間，實時雷達信息子模塊主動獲取氣象數據文件，并將氣象數據文件分類存放到系統存儲區中；并進行雷達基數據解碼、光流法外推算法的執行，輸出關注流域的未來0-2小時雷達外推降水值；步驟5)中，預報融合模塊首先根據預先設定的權重分配參數，確定雷達外推降水值的權重系數，然后讀取步驟3)獲得的中流量預報值，通過融合公式計算，生成融合
值，獲得融合后流量的時間分布情況和空間分布情況；步驟6)中，通過步驟5)得出的流量的時間分布情況和空間分布情況進行預警判斷，若無預警信息，進入常規檢測狀態，返回步驟1)，進入水文實況模塊進行實況檢測；若有預警信息，則調用預警計劃及方案，并根據預警方案的級別進行預警信息的發布。進一步的，所述步驟4)中，通過計算索貝爾算子計算每一格點數據的x，y方向的梯度以及由連續兩個時次同一坐標的數據相減而得的時間差分；按照光流法的迭代方程求解各個格點的運動矢量，進行強對流識別外推；當外推出關注流域內有出現強對流天氣時，輸出關注流域的未來0-2小時降水趨勢為雷達外推降水值。進一步的，所述步驟5)中，所述融合公式為：f(t)＝x·e(1-t)+wy·[1-e(1-t)]式中：t為預報時間；x為流量預報值，若未超出流量正常值，則x＝0；w為氣象預報主觀訂正的權重因子；y代表與x相應區域內的雷達分析的降水趨勢。有益效果：本專利技術提供的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置及方法，重視雷達外推算法的信息和主觀訂正因子，將氣象預報模型、水文模型以及雷達外推等產品，通過融合公式產生融合產品，彌補了傳統預報方法的不足，實現了更精確的逼近真解,提高洪水預報的準確率。既考慮了雷達外推預報在預報降水系統位置方面的準確性,又考慮了數值模式預報的能力,避免了單個方法的局限性。附圖說明圖1為本專利技術的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作更進一步的說明。如圖1所示為一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，包括水文實況模塊1、流量預報模塊2、天氣預報模塊3、雷達分析模塊4、預報融合模塊5和產品顯示與預警發布模塊6；所述水文實況模塊和天氣預報模塊分別接入流量預報模塊輸入端；所述流量預報模塊輸出端和雷達分析模塊輸出端分別接入預報融合模塊；所述預報融合模塊輸出端接入
產品顯示與預警模塊。水文實況模塊包括河道監測子模塊和雨量檢測子模塊，該兩個子模塊的輸出端作為水文實況模塊的輸出端；所述河道監測子模塊采集河道的水情信息，所述雨量檢測子模塊采集雨情實況數據，并在河道水情超過警戒或者雨量檢測站的雨情超過警戒時，發出報警。所述天氣預報模塊包括GFS氣象預報子模塊和實時天氣子模塊。本專利技術中，GFS資料為美國國家環境預測中心提供的GFS資料，為格點數據信息；實時天氣子模塊提供本地的站點數據信息。所訴雷達分析模塊包括實時雷達信息子模塊、雷達光流分析子模塊和人工權重分配子模塊；所述雷達信息子模塊輸出端分為兩路，一路接入雷達光流分析子模塊輸入端，另一路接入人工權重分配子模塊輸入端；所述雷達光流分析子模塊輸出端連接人工權重分配子模塊輸入端；所述人工權重分配子模塊輸出端作為雷達分析模塊輸出端。所述預報融合模塊按照一種多資源融合的洪水災害監測預警方法，獲得融合后流量的時間分布情況和空間分布情況；所述產品顯示與預警發布模塊包括產品顯示子模塊和預警發布子模塊兩個部分。一種多資源融合的洪水災害監測預警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：選取一塊區域，作為關注流域，記錄區域的面積、河道數量，沿河道等間隔設置河道監測子模塊的監測點；在關注流域內均勻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，包括水文實況模塊(1)、流量預報模塊(2)、天氣預報模塊(3)、雷達分析模塊(4)、預報融合模塊(5)和產品顯示與預警發布模塊(6)；所述水文實況模塊和天氣預報模塊分別接入流量預報模塊輸入端；所述流量預報模塊輸出端和雷達分析模塊輸出端分別接入預報融合模塊；所述預報融合模塊輸出端接入產品顯示與預警模塊。

【技術特征摘要】
1.一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，包括水文實況模塊(1)、流量預報模塊(2)、天氣預報模塊(3)、雷達分析模塊(4)、預報融合模塊(5)和產品顯示與預警發布模塊(6)；所述水文實況模塊和天氣預報模塊分別接入流量預報模塊輸入端；所述流量預報模塊輸出端和雷達分析模塊輸出端分別接入預報融合模塊；所述預報融合模塊輸出端接入產品顯示與預警模塊。2.如權利要求1所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，水文實況模塊包括河道監測子模塊和雨量檢測子模塊，該兩個子模塊的輸出端作為水文實況模塊的輸入端；所述河道監測子模塊采集河道的水情信息，所述雨量檢測子模塊采集雨情實況數據；所述水文實況模塊實現水量報警。3.如權利要求1所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，所述天氣預報模塊包括GFS氣象預報子模塊和實時天氣子模塊。4.如權利要求1所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，所訴雷達分析模塊包括實時雷達信息子模塊、雷達光流分析子模塊和人工權重分配子模塊；所述雷達信息子模塊輸出端分為兩路，一路接入雷達光流分析子模塊輸入端，另一路接入人工權重分配子模塊輸入端；所述雷達光流分析子模塊輸出端連接人工權重分配子模塊輸入端；所述人工權重分配子模塊輸出端作為雷達分析模塊輸出端。5.如權利要求1所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，所述預報融合模塊用于獲得融合后流量的時間分布情況和空間分布情況。6.如權利要求1所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警裝置，其特征在于，所述產品顯示與預警發布模塊包括產品顯示子模塊和預警發布子模塊。7.一種多資源融合的洪水災害監測預警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)水文實況模塊讀取監測點數據并監測；2)天氣預報模塊讀取輸入數據及參數，進行氣象模式預報；3)流量預報模塊根據氣象模式預報和水文實況模塊提供的監測點數據，進行流量預報；4)雷達分析模塊讀取雷達基本數據并進行估測降水與光流法外推；5)預報融合模融合流量預報模塊和雷達分析模塊的信息并輸出；6)產品顯示與預警發布模塊完成產品顯示與預警發布。8.如權利要求7所述的一種多資源融合的洪水災害監測預警方法，其特征在于，步驟1)中，所述水文實況模塊通過對采集數據庫的讀寫操作，對采集數據庫中的水情信息和雨情實況數據進行解碼顯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：屈家安，曹杰，周北平，閆珊，高婷亭，邱章強，何啟玄，肖禹舜，卞航天，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32