[发明专利]一种城市内河水文监测站点优化布设方法

摘要

本发明涉及一种城市内河水文监测站点优化布设方法，以新增站点与已有站点间信息差异性大小判断新增站点是否保留，优化布点位置，得到初步优化方案，通过计算不同站点数量所能获取的信息总量，根据以最少站点数量获取最大信息总量为原则，进一步优化监测站点数量及位置，得到最佳城市内河水文监测站点布设方案，为设计人员或决策者提供理论依据。本发明能够科学地优化监测站点的布设数量与位置。

主权项

1.一种城市内河水文监测站点优化布设方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：设计城市内河水文布设初步方案，设初步方案布点n个，分别为{X₁,X₂,…,X_n}；步骤S2：耦合城市二维地形、雨水管网、内河，构建城市水文数值模拟模型，进行参数率定，使模型计算误差控制在允许范围内，获取各监测站点包括水位、流量在内的数据的长时间序列，设序列长度为m，即每个长序列包含m个特征值；步骤S3：选取第1个保留监测站点，新增1个站点，计算新增站点X_t与保留站点X_k之间的水文特征差异性D(X_t,X_k)；步骤S4：判断新增站点的合理性，若合理，保留该监测站点，作为保留站点，若不合理，去除该监测站点，保留站点群维持不变；步骤S5：逐个遍历新增站点，重复步骤4，直至初步方案中n个监测站点均作为新增站点完成步骤4的筛选，得到城市内河监测站点布设初步优选方案，设经过初步优选后保留站点序列为{X₁,X₂,…,X_l}(1≤l≤n)；步骤S6：计算不同站点布设数量及站点组合所能获取的信息总量，包括单点的信息量及该站点与其他站点的关系信息量，与其他站点间关系信息量越大，说明站点间关系越紧密，该站点代表性越高，以此对步骤S5得到的保留站点序列的数量及位置进一步优化；步骤S7：通过步骤S6，得到不同站点数量、不同站点组合下所能获取的信息总量序列B(i,N(X₁,X₂,…,X_l；X_u,…,X_v))(i＝1,2,…,l)，针对相同站点数量、不同站点组合，取maxB(i,N(X₁,X₂,…,X_l；X_u,…,X_v))(i＝1,2,…,l)所对应的的监测站点布设方案(X_u,…,X_v)作为监测站点数量为i的最佳布设方案，即相同站点数情况下所能获取的水文信息代表性最强的组合方案为该布点数量下的最佳布点位置方案；步骤S8：计算不同布点数量下信息量R(i)，取maxR(i)(i＝1,2,…,l)所对应的布点数量作为最佳监测布点数量q；步骤S9：通过上述步骤，得到该城市内河水文监测最佳布点数量为q，所对应的监测布点位置为步骤S7计算得出的监测布点数量为对应的最佳布点位置方案。