[发明专利]一种水文预报数据驱动建模样本合成方法及系统

权利要求书

1.一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，包括：

对气象因子进行随机采样，获得气象因子采样序列；

获取包含气象因子数据、下垫面环境数据和水文序列数据的流域历史观测数据；

将所述流域历史观测数据划分为校验期数据和测试期数据；

采用所述校验期数据对流域水文过程模拟模型进行校验，所述流域水文过程模拟模型包括物理性水文模型和结构性偏差模拟模型，所述校验期数据和测试期数据均包含驱动因子和模拟对象，对所述流域水文过程模拟模型校验的过程中，以所述校验期数据中的驱动因子为输入，所述校验期数据中的模拟对象为输出，对所述物理性水文模型进行校验，并以所述校验期数据中的驱动因子为输入，校验期的所述物理性水文模型的结构性偏差为输出，对所述结构性偏差模拟模型进行校验；

将所述测试期数据中的驱动因子输入经过校验的物理性水文模型，获取测试期物理性水文模型的模拟结果，将所述测试期数据中的驱动因子输入经过校验的结构性偏差模拟模型，获取测试期物理性水文模型的结构性模拟偏差，根据所述测试期物理性水文模型的模拟结果与所述测试期物理性水文模型的结构性模拟偏差确定流域水文过程模拟模型测试期模拟结果；

将所述气象因子采样序列输入经过校验和测试的所述流域水文过程模拟模型，获得对应的水文过程模拟结果，对所述气象因子采样序列、下垫面环境数据和水文过程模拟结果进行整理，获得水文预报数据驱动建模样本。

2.根据权利要求1所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，在确定流域水文过程模拟模型测试期模拟结果之后，还包括：

将所述水文过程模拟结果和所述测试期数据中的模拟对象实测数据进行比较，确定所述流域水文过程模拟模型的精度是否符合要求。

3.根据权利要求2所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，将所述水文过程模拟结果和所述测试期数据中的模拟对象实测数据进行比较，以确定精度是否符合要求，包括：

采用精度评价指标确定所述流域水文过程模拟模型的精度；

将所述流域水文过程模拟模型的精度与设定的精度阈值进行比较，以确定所述流域水文过程模拟模型的精度是否符合要求。

4.根据权利要求3所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，所述精度评价指标为RMSE、MAE和MAPE中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，所述物理性水文模型为MIKESHE模型，所述结构性偏差模拟模型为机器学习模型。

6.根据权利要求1所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，对所述气象因子进行随机采样的方法包括：

获取气象因子历史观测数据；

对所述气象因子历史观测数据进行归一化；

建立时间序列生成模型；

采用归一化的所述气象因子历史观测数据对所述时间序列生成模型进行训练；

采用训练后的所述时间序列生成模型对气象因子进行随机采样，获得气象因子随机采样结果；

对所述气象因子随机采样结果进行反归一化，获得所述气象因子采样序列。

7.根据权利要求6所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，所述对所述气象因子历史观测数据进行归一化，包括：

采用线性归一化或均值归一化对所述气象因子历史观测数据进行归一化。

8.根据权利要求6所述的一种水文预报数据驱动建模样本合成方法，其特征在于，所述时间序列生成模型为TimeGAN模型。

9.一种水文预报数据驱动建模样本合成系统，其特征在于，包括：

随机采样模块，用于对气象因子进行随机采样，获得气象因子采样序列；

历史数据获取模块，用于获取包含气象因子数据、下垫面环境数据和水文序列数据的流域历史观测数据；

数据划分模块，用于将所述流域历史观测数据划分为校验期数据和测试期数据；

模型校验模块，用于采用所述校验期数据对流域水文过程模拟模型进行校验，所述流域水文过程模拟模型包括物理性水文模型和结构性偏差模拟模型，所述校验期数据和测试期数据均包含驱动因子和模拟对象，对所述流域水文过程模拟模型校验的过程中，以所述校验期数据中的驱动因子为输入，所述校验期数据中的模拟对象为输出，对所述物理性水文模型进行校验，并以所述校验期数据中的驱动因子为输入，校验期的所述物理性水文模型的结构性偏差为输出，对所述结构性偏差模拟模型进行校验；

模型测试模块，用于将所述测试期数据中的驱动因子输入经过校验的物理性水文模型，获取测试期物理性水文模型的模拟结果，将所述测试期数据中的驱动因子输入经过校验的结构性偏差模拟模型，获取测试期物理性水文模型的结构性模拟偏差，根据所述测试期物理性水文模型的模拟结果与所述测试期物理性水文模型的结构性模拟偏差确定流域水文过程模拟模型测试期模拟结果；

样本生成模块，用于将所述气象因子采样序列输入经过校验和测试的所述流域水文过程模拟模型，获得对应的水文过程模拟结果，对所述气象因子采样序列、下垫面环境数据和水文过程模拟结果进行整理，获得水文预报数据驱动建模样本。