[发明专利]一种基于内存数据库的环境模型模拟方法、终端设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种基于内存数据库的环境模型模拟方法、终端设备及存储介质，在该方法中，包括以下步骤：S10：读取环境模型输入文件，将文件名和行号作为键，将行号对应行的内容作为值存储到数据库中；S20：对参与校正的模型参数进行采样；S30：将原模型输入文件的文件名、行号和模拟号作为键，将模拟号对应的参数值作为值存储到数据库中；S40：通过该接口读取模拟需要的模型输入和模型参数；S50：利用数据库的任务序列，并行进行各个模型模拟的任务。本发明将环境模型的数据存放在内存数据库当中，利用多个并行程序可以在内存当中共享模型输入，从而有效避免磁盘竞争，提高模型并行模拟效率。

技术领域

本发明涉及环境建模技术领域，尤其涉及一种基于内存数据库的环境模型模拟方法、终端设备及存储介质。

背景技术

环境数字模型是一类针对环境系统的特征或数量依存关系，采用数学语言和计算机技术，概括或近似地模拟环境系统内部和外部之间的物质和能量输移转移过程的计算机程序。如用于描述流域水循环的分布式水文模型，可以模拟流域内降水、植物截流、蒸发、地表径流、下渗、壤中流以及河流汇流等水循环过程。这些模型通常采用Fortran编程语言编程实现，且通常依赖大量的模型输入数据(文件)，在运行模型时需要临时将这些海量数据读入计算机内存进行相应的物质和能量输移和转换计算。因此，模型的计算性能势必受到模型大量磁盘读写的影响。此外，在模型校正以及模型多情景模拟等过程也都涉及到模型输入数据编辑步骤。因此，大量模型输入数据的读入和编辑任务，不可避免的成为了模型应用的最大瓶颈之一。

传统上通常采用并行算法来提高模型计算效率，但由于多个进程或线程之间磁盘读写竞争，采用并行算法优化模型计算效率会很大程度上受到海量模型磁盘输入输出影响。此外，也有部分学者尝试将多个模型输入文件整合成统一模型输入的形来来降低模型的磁盘读写压力，但这种方法对模型性能尤其在并行计算时的改善有限。此外，部分学者也开始尝试在模型中运用内存缓存技术来降低磁盘的输入输出端口(I/O)，但种技术与模型深度耦合，不仅增加了模型本身的复杂性，同时也不能与外部模型校正算法或工具结合使用，通用性差。

发明内容

本发明旨在提供一种基于内存数据库的环境模型模拟方法、终端设备及存储介质，不仅能够提高模型单独运行速度。在利用并行算法执行模型参数校正、多情景模拟等环境时，可更有效减少磁盘输入输出端口的竞争，从而提高这些环节的计算效率。此外，该加速方法通过环境模型和内存数据库通过接口进行通信实现松散耦合，便于模型和不同种类模型参数校正、多情景模拟算法组合使用。

具体方案如下：

一种基于内存数据库的环境模型模拟方法，包括以下步骤：

S10：读取环境模型的模型输入文件，将输入文件的文件名和行号作为数据库的键，将行号对应行的内容作为数据库键所对应的值存储到数据库的模型输入存储区中；所述数据库为键值型内存数据库；

S20：对原模型输入文件内需要进行校正的模型参数进行采样，生成每一轮模拟所需要参数组，设定参数组的序号为模拟号；

S30：将原模型输入文件的文件名和行号和所述模拟号作为数据库的键，将所述模拟号对应的参数值作为数据库键所对应的值存储到数据库的校正参数存储区中；

S40：设置环境模型的模型输入和模型参数的读取方式为通过与环境模型相连的数据库的接口来获取数据库内存储的模型输入和模型参数，通过该接口读取模拟需要的模型输入和模型参数；

S50：利用数据库的任务序列，并行进行各个模型模拟的任务。

进一步的，步骤S20中所述采样为根据校正参数及其取值区间和参数采样次数对模型参数进行采样。

进一步的，步骤S40中的所述接口可以自动判断环境模型读取的参数是否为参与模型参数校正的参数，并优先返回参与模型参数校正的参数值，降低环境模型和数据库之间通信的次数。