本发明涉及声学层析，尤其涉及一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法。
背景技术：
1、水文监测是水文工作的关键环节，对我国的水利规划、水利工程建设和管理、防洪抗旱以及水资源的管理和保护具有至关重要的作用。然而，现有实时监测技术只能监测一个断面，对流域的实时监测需要布置大量的传感器和监测设备，但使用声层析系统与delft3d耦合的实时水动力模型可以在虚拟环境中模拟整个流域的实时水流和水动力行为，而不需要依赖大量的实地监测设备，大大减少了监测的成本。同时，实时水动力模型在洪涝灾害发生时能够更快速模拟洪水传播路径，从而降低灾害造成的损失。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，能够将声层析系统与delft3d进行耦合，通过少量的传感器即可模拟整个流域水流和水动力行为，不需要依赖大量的实地监测设备，大大减少了监测的成本。在突发事件(如洪水、污染事故等)中，高频率刷新的水动力模型可以快速模拟事件的发展和影响范围，制定有效的应急响应方案，减少灾害损失。
2、根据本发明的一个方面，提供一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，包括：
3、获取河流区域的岸线信息以及地形高程；
4、在河流流域搭建声学层析系统，获取流域的实时流量与水位数据，并建立实时数据库，实时更新流量与水位数据；
5、基于岸线信息、地形高程，利用delft3d构建河流水动力模型；
6、基于实时数据库，利用delft3d实时更新河流水动力模型。
7、在上述技术方案中，提出基于声层析技术的实时流域模拟方法，解决了传统数字孪生流域难通过传感器获得实时数据的问题。通过本发明可以得到三维的实时流域信息，可以精确模拟洪水的传播路径和影响区域，为防洪预警系统提供科学依据，提前发布预警信息，组织人员和物资疏散。通过本发明可以模拟流域的实时三维信息，大大减少了河流监测的成本。
8、在一些实施例中，获取河流区域的岸线信息，具体地：
9、在地理信息系统中，获取河流的地理信息，包括河流岸线的具体经纬度坐标；对河流岸线的经纬度数据进行utm投影，用于delft3d软件的处理。
10、在上述技术方案中，通过将地理坐标(经纬度)转换为utm投影坐标，解决了球面坐标在平面计算中的复杂性，utm坐标数据能与delft3d软件兼容，确保数据能够直接用于后续模拟和分析。
11、在一些实施例中，获取河流区域的地形高程，具体地：
12、在流域布设测深仪设备，获取流域在全球坐标系中的高程信息。
13、在上述技术方案中，河流的高程信息用于构建模型的闭边界条件，对于计算水流的速度和流量至关重要。
14、在一些实施例中，在河流流域搭建声学层析系统，获取流域的实时流量与水位数据，并建立实时数据库，实时更新流量与水位数据，具体地：
15、在区域入流口两岸布置声学层析设备以及水位计，并校准定位设备，记录每个声源和接收器的位置，同时同步设备时间；
16、通过反演算法处理接收到的声波数据，得到河流入口的实时流量；通过水位计得到河流出口的实时水位。
17、在上述技术方案中，声层析系统可以进行连续监测，获取每分钟一次的高频率刷新的流速和流量数据。这对于及时了解河流的动态变化和应对突发情况(如洪水)非常重要。
18、在一些实施例中，所述实时数据库，数据包括流域入口的流量数据与流域出口的水位数据，根据声层析系统取得的实时水位与流量数据，对数据库的实时数据进行更新，更新频率为每分钟一次。
19、在上述技术方案中，建立了一个实时更新的数据库，为高频率刷新的河流水动力模型提供支持，方便delft3d软件进行调用。
20、在一些实施例中，基于实时数据库，利用delft3d实时更新河流水动力模型，具体地：
21、编写程序以自动从数据库中实时生成delft3d所需的bct文件；
22、编写程序以自动从数据库中实时生成delft3d所需的mdf文件；
23、当新的bct文件与mdf文件生成时，立即自动运行delft3d软件，利用新的数据对模型进行更新。
24、在上述技术方案中，自动生成bct和mdf文件，减少文件生成时间。通过程序实时的运行，实时从数据库获取最新数据，确保模型输入数据的时效性。
25、在一些实施例中，编写程序以自动从数据库中实时生成delft3d所需的bct文件，具体地：利用数据库中的数据，实时生成delft3d模拟所需的bct文件；该文件包括按时间序列记录的水位和流量数据；
26、编写程序以自动从数据库中实时生成delft3d所需的mdf文件，具体地：利用数据库中的数据，实时生成delft3d模拟所需的mdf文件；该文件包括delft3d中的网格、插值水深以及配置计算时间、步长、糙度和粘度参数。
27、在上述技术方案中，实时生成的mdf文件能够显著提高delft3d模拟的效率和准确性，可以频繁更新模拟参数和数据。
28、根据本发明的另一个方面，提供一种基于声学层析技术构建三维实时流域的装置，其特征在于，基于上述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，包括依序连接的：
29、采集模块，用于获取河流区域的岸线信息以及地形高程；
30、声层析模块，用于在河流流域搭建声学层析系统，获取流域的实时流量与水位数据，并建立实时数据库，实时更新流量与水位数据；
31、构建模块，用于基于岸线信息、地形高程，利用delft3d构建河流水动力模型；
32、更新模块，用于基于实时数据库，利用delft3d实时更新河流水动力模型。
33、在上述技术方案中，为了更好的使用上述方法，本技术提出一种基于声学层析技术构建三维实时流域的装置，各个模块对应上述方法的各个步骤，其具体的原理已在上文中描述，此处不再赘述。
34、根据本发明的另一个方面，提供一种基于声学层析技术构建三维实时流域的设备，包括：
35、至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
36、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的方法。
37、在上述技术方案中，为了更好的运行和处理该方法，将上述方法存储至存储器，并利用处理器来执行存储的方法。需要注意的是，每个步骤的原理和效果已在上文描述，此处不再展开说明。
38、根据本发明的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
39、在上述技术方案中，为了更好的运行和使用该方法，将上述方法存储至计算机可读存储介质，并利用处理器来实现上述方法。需要注意的是，每个步骤的原理和效果已在上文描述，此处不再展开说明。
1.一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
6.如权利要求1所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
7.如权利要求6所述的一种基于声学层析技术构建三维实时流域的方法，其特征在于，
8.一种基于声学层析技术构建三维实时流域的装置，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的方法，包括依序连接的：
9.一种基于声学层析技术构建三维实时流域的设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
