(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211282050.4 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 中国科学院地理科 学与资源研究所 地址 100101 北京市朝阳区大屯路甲1 1号 (72)发明人 张星星　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 田灵菲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种无资料梯级水库流域水文模拟方法和 系统 (57)摘要 本发明提供一种无资料梯级水库流域水文 模拟方法和系统， 通过无资料梯 级水库流域的多 源遥感对地观测数据构建梯 级水库水位 ‑面积变 化曲线， 计算水库蓄水量变化， 揭示无资料梯级 水库流域水库动态变化过程、 蓄水策略及运行规 则； 结合区域化方法与整合多源目标的水文参数 率定方案构建水文模型， 基于实测历史径流、 河 道雷达测 高虚拟站点水位和流域重力卫星水储 量变化优化水文参数， 提高径流模拟精度； 综合 水量平衡和水库汇流方案等方法， 依据水库蓄水 量变化和模拟的天然径流， 重建水库调控下的流 域出口径 流， 可定量揭示气候变化和水库调控对 流域出口径流的影响以及对下游丰枯变化的水 量控制效应 。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 115544785 A 2022.12.30 CN 115544785 A 1.一种无资料梯级水库流 域水文模拟方法， 其特 征在于， 包括： 获取所述无资料梯级水库流 域的多源遥感对地观测数据； 根据所述无资料梯级水库流域的多源遥感对地观测数据构建所述梯级水库 水位、 面积 以及蓄水量变化的动态变化特 征时间序列； 基于多目标和多目标函数对所述无资料梯级水库流 域的水文参数进行率定； 根据所述无资料梯级水库流域的多源遥感对地观测数据、 径流汇流和水文参数率定建 立所述无资料梯级水库流 域的水文模型； 基于水量平衡原理构建梯级水库汇流方案， 并基于所述无资料梯级水库流域的水文模 型对所述无资料梯级水库流 域进行水文模拟； 可视化所述水文模拟的结果。 2.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述基 于所述无资料梯级水库流 域的水文模型对所述无资料梯级水库流 域进行水文模拟， 包括： 获取模拟请求， 对模拟输入数据进行预处理， 提取模拟输入驱动和率定数据的时间序 列特征； 将所述时间序列特征输入所述无资料梯级水库流域的水文模型进行水文模拟， 并输出 所述水文模拟的结果。 3.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述构 建所述梯级水库水位、 面积以及蓄水量变化的动态变化特 征时间序列， 包括： 获取所述无资料梯级水库流 域的水库水位、 面积和蓄水量变化时间序列； 基于所述无资料梯级水库流域的水库水位、 面积和蓄水量变化时间序列， 根据水量平 衡原理重建所有梯级水库的入流、 出流以及整个流 域出口径流。 4.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述获 取所述无资料梯级水库流 域的多源遥感对地观测数据， 包括： 匹配多源卫星的气象、 雷达测高和影 像的遥感对地观测数据； 构建所述无资料梯级水库流 域的气象驱动、 水库动态变化和水文率定 遥感数据集。 5.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述根 据所述无资料梯级水库流域的多源遥感对地观测数据、 径流汇流和水文参数率定建立所述 无资料梯级水库流 域的水文模型， 还 包括： 利用Budyko水文模型框架、 Muskingum汇流模块以及Degree ‑day融雪模块建立所述无 资料梯级水库流 域的水文模型。 6.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流 域水文模拟方法， 其特 征在于， 所述多目标包括： 实测径流、 河道测高水位和流 域GRACE总水储量变化； 所述多目标函数包括： FDC(流 量历时曲线)和Cl imate Benchmark(气候基准)。 7.根据权利要求6所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述基 于多目标和多目标函数对所述无资料梯级水库流 域的水文参数进行率定， 还 包括： 对所述多目标函数进行整合， 整合的目标函数计算多个目标的模拟值和参考值之间的 加权标准偏差 。 8.根据权利要求1所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述无 资料梯级水库流 域的多源遥感对地观测数据包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544785 A 2下垫面数据、 遥感气象驱动数据、 遥感水库动态变化数据和遥感水文模型率定数据； 所述下垫面数据包括数字高程模型、 土地利用和覆被数据； 所述遥感气象驱动数据包括降水和温度数据； 所述遥感水库动态变化数据包括水位与面积数据； 所述遥感水文模型率定数据包括实测径流、 河道测高水位和流域GRACE总水储量变化 数据。 9.根据权利要求8所述的一种无资料梯级水库流域水文模拟方法， 其特征在于， 所述获 取所述无资料梯级水库流 域的多源遥感对地观测数据， 包括： 基于遥感降水和温度数据， 利用区域统计方法(Zonal  statistics)提取不同子集水区 的降水、 最高和最低温度日时间序列， 构建遥感气象驱动数据； 根据Landsat遥感影像提取水库范围， 基于BQA波段进行阈值测试， 择优选择影像， 使用 NDWI确定水体象元， 建立水体范围序列， 构建水库面积数据； 基于以下算式计算水位数据H： 其中， R为星地之间的距离， hsat为卫星高程， iono_corr为电离层延迟修正， dry_trop_ corr为对流层干延迟修正， wet_trop_corr为对流层干湿延迟修正， earth_trop_corr为固 体潮修正， pole_tide为极潮修 正， N为大地水准 面改正量； 基于以下算式计算水库蓄水变化 量ΔVt； 其中， St‑1、 St分别表示t ‑1时刻和t时刻的水库面积， ΔH表示t ‑1时刻和t时刻大坝位置 的水位差 。 10.一种无资料梯级水库流 域水文模拟系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于建立所述无资料梯级水库流 域的水文模型； 水文模拟模块， 用于对所述无资料梯级水库流 域进行水文模拟； 可视化模块， 用于可视化所述水文模拟的结果； 所述模型构建模块包括： 数据匹配单 元， 用于获取 所述无资料梯级水库流 域的多源遥感对地观测数据； 动态变化特征时间序列构建单元， 用于根据 所述无资料梯级水库流域的多源遥感对地 观测数据构建所述梯级水库水位、 面积以及蓄水量变化的动态变化特 征时间序列； 水文参数率定单元， 用于基于多目标和多目标函数对所述无资料梯级水库流域的水文 参数进行率定； 水文模型构建单元， 用于根据所述无资料梯级水库流域的多源遥感对地观测数据、 径 流汇流和水文参数率定建立所述无资料梯级水库流 域的水文模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544785 A 3