[发明专利]基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法及系统

摘要

本发明属于水文分析领域，涉及一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法。首先将洪水过程线解析为由N个点连接组成，并通过这些点将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，计算每个梯形柱的面积和形心坐标，进而获得洪水过程线的形心坐标和形心相对位置，然后通过洪水过程线的形心相对位置，计算洪水过程线两两之间相似性距离。本发明方法为定量分析洪水过程线的相似程度提供了新的方法，有助于洪水过程的相似性判断，为防洪决策和生态调度提供决策支持，具有重要的推广使用价值。

主权项

一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，解析洪水过程线所述洪水过程线是在直角坐标系中，根据洪水的过程，以时间t为横坐标，以洪水流量q为纵坐标得到；解析过程包括将洪水过程线解析为由若干点连接组成，设共有N个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为1,2,…,N，N≥2，第k个控制点坐标为(t_k,q_k),k＝1,2,...,N；步骤2，洪水过程线分割将洪水过程线分割成N‑1个梯形柱，由四个坐标点(t_i，0)、(t_i+1，0)、(t_i，q_i)、(t_i+1，q_i+1)首尾连接成闭合的梯形柱i，i＝1,2,...,N‑1；步骤3，梯形柱i面积及其形心坐标计算梯形柱i面积$A_i=\frac{1}{2}(q_i+q_{i+1})\×(t_{i+1}-t_i),$梯形柱i形心横坐标梯形柱i形心纵坐标步骤4，洪水过程线形心坐标计算洪水过程线形心横坐标洪水过程线形心纵坐标步骤5，过程线形心相对位置计算洪水过程线形心横向相对位置洪水过程线形心纵向相对位置其中t^max、t^min分别为时间t的最大值和最小值，q^max、q^min分别为洪水流量q的最大值和最小值；步骤6，洪水过程线相似距离计算按照步骤1～5分别计算各洪水过程线的形心相对位置后，按下式计算洪水过程线两两之间相似性距离：$D_{\mathrm{mn}}=\sqrt{\frac{{(t_{\mathrm{rel}}^{\mathrm{cen},m}-t_{\mathrm{rel}}^{\mathrm{cen},n})}^2+{(q_{\mathrm{rel}}^{\mathrm{cen},m}-q_{\mathrm{rel}}^{\mathrm{cen},n})}^2}{2}}$其中：D_mn为洪水过程线m与洪水过程线n之间的相似性距离，为洪水过程线m的形心横向相对位置，为洪水过程线m的形心纵向相对位置，为洪水过程线n的形心横向相对位置，为洪水过程线n的形心纵向相对位置；D_mn值的范围为[0,1)，两个洪水过程线越相似，D_mn越小；两个洪水过程完全重合时，D_mn＝0。