本发明涉及灾害预警的，尤其涉及一种多类灾害的监测与预测预警方法。
背景技术：
1、随着全球气候变化的加剧，极端气象灾害变得越来越频繁，给全球各国带来严重的人员伤亡和巨大的经济损失。特别是我国是一个洪涝和干旱灾害多发的国家，仅近些年就在多个人口密集区的江河流域发生严重的洪涝，出现区域暴雨过程35次。其中，受“杜苏芮”台风残留云系影响，华北、东北相继出现极端暴雨天气；海河发生流域性特大洪水，造成京津冀等地重大人员伤亡和财产损失；松花江流域发生严重汛情灾情，造成黑龙江、吉林等地受灾严重。西南、西北等局地山洪地质灾害多点散发，四川、重庆、陕西等地人员伤亡较大。这些损失都与不能实现早期(或远期)的精准洪涝预测预警有关，与洪涝灾害的监测和预测预警类似，自然灾害中的旱灾、滑坡、泥石流和雪崩也难以被准确地监测或预警。
2、实现科学的降水与洪涝监测、洪涝与旱灾的早期预警，上述灾害就可以有效地应对，避免人员损失和把灾害的影响降到最低，具有重大的经济效益和社会效益。
3、洪涝灾害超出了全球自然灾害的一半以上，也是对人类社会危害最大和最频繁的灾害。尽管现在空间气象卫星监测技术有了长足的发展，但仍然限于短期的天气预报与监测，传统的洪涝监测和预测预警方法往往依赖于人工观测和简单的气象数据分析，存在监测准确性不高、量化能力差的问题，在传统监测方法下，洪涝灾害的监测和预警存在时效性不足的情况，往往只能在暴雨来临和洪水发生后才能发出较准确的预警，导致预警时间不够长或信息发布滞后，公众和相关部门没有足够的时间采取防范和准备对应措施，无法及时采取正确的行动，错失良机，对洪涝灾害仍不能进行精准地分析与预报。
技术实现思路
1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种多类灾害的监测与预测预警方法，解决了现有技术中存在的对包括洪涝在内的灾害仍不能进行精准地分析与预报的问题。
2、本发明至少一个实施例提供了一种多类灾害的监测与预测预警方法，包括：
3、利用对地观测卫星数据或无人机来源的地理信息系统，获取预设区域的地理高程模型；
4、对地理高程模型的空间关系进行分析，提取预设区域的地表地理信息模型；
5、基于所述地表地理信息模型，建立山谷-山脊几何模型以及河网几何模型；
6、将所述山谷-山脊几何模型中的几何节点和几何单元分别转化为水动力节点和水动力单元以得到山谷-山脊水动力模型，将所述河网几何模型中的几何节点和几何单元分别转化为水动力节点和水动力单元以得到河网水动力模型；
7、实时获取预设区域当前时刻的降水数据以及未来时刻的降水预测，结合所述山谷-山脊水动力学模型、河网水动力学模型和水力学的数值分析方法，以各所述水动力节点或水动力单元的水位和流量/流速为独立变量，对山谷以及河网周边的水位涨落进行径流水动力学模拟，得到反映水位变化的模拟仿真数据和预测数据；
8、基于所述模拟仿真数据和预测数据得到相应的浸没区域，以对浸没区域进行洪涝的预测预警。
9、本发明公开提供的技术方案至少具有如下有益效果：
10、利用地理信息系统得到的地理高程模型，在提取得到地表地理信息模型，建立山谷-山脊几何模型以及河网几何模型，即可精准地转化得到对应地区的水动力模型，方便后续对洪涝进行分析；
11、再通过分别转化得到山谷-山脊水动力模型以及河网水动力模型后，结合当地的实时降水数据以及未来的降水预测，利用水力学的数值分析方法，以各所述水动力节点或水动力单元的水位和流量为独立变量，即可对山谷以及河网周边的水位涨落进行径流水动力学模拟；
12、进而得到反映水位变化的数据，利用上述数据，即可对在近期和中长期可能淹没或发生危险的区域进行预测预警，进一步用于政府主导的防灾减灾和抗洪避险的措施制定。
13、所述短期指1天至数天，短于1周；中期指1周至数周，短于1月；长期指1月至数月，甚至以年记，有时也将中期和长期预报分别称为早期和超早期预报。
14、所述山谷-山脊水动力模型和模拟方法可在改变或补充对应参数和变量，以及相关特征描述的条件下，推广应用于自然灾害中的旱灾、滑坡、泥石流和雪崩的监测或预警。
15、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，对地理高程模型的空间关系进行分析，提取预设区域的地表地理信息模型，包括：
16、通过所述地理高程模型获取多个地表等高线，将各所述地表等高线的集合作为所述地表地理信息模型。
17、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，所述山谷-山脊几何模型由山谷线和山脊线构成，所述山谷线为所述预设区域非河流区中所有相邻所述地表等高线的最低点，或所有相邻所述地表等高线局部垂切面最低点的几何连线生成，所述山脊线由所有相邻所述地表等高线的最高点，或所有相邻所述地表等高线局部垂切面最高点的几何连线生成。
18、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，所述河网几何模型由河岸脊线和河网中线构成，所述河岸脊线由所述预设区域河流区中所有相邻所述地表等高线的最高点，或所有相邻所述地表等高线局部垂切面最高点的几何连线生成，所述河网中线为所述河流区中的河流中心线。
19、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，所述山谷-山脊水动力学模型还包括沿所述山谷线上的各所述水动力节点、由所述水动力节点所组成的水动力单元，和垂直于所述山谷线的垂直横截面。
20、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，所述河岸横截面为预设区域河流区中最低水位时的河岸横截面。
21、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，所述预测预警所需的降水、降雪、气温、空气湿度数据也可以是另一模型的模拟仿真变量。
22、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，还包括：
23、建立监测预警的预设区域内的土壤和水汽蒸发模型；
24、实时获取预设区域当前时刻的气温-湿度数据以及未来时刻的气温-湿度预测，并结合所述降水数据和降水预测，以及所述山谷-山脊水动力学模型、河网水动力学模型、土壤和水汽蒸发模型和水动力学的数值分析方法，以各所述水动力节点或水动力单元的水位和流量为独立变量，以山谷、山脊或河网间预设的多处点位的平均空气湿度、平均土壤含水量为因变量，对山谷以及河网周边的水位涨落进行径流水动力学模拟，得到反映水位变化的第二模拟仿真数据和第二预测数据，以获取平均空气湿度和平均土壤含水量随水位、气温的变化曲线；
25、基于所述第二模拟仿真数据、第二预测数据以及变化曲线得到相应区域的干旱灾害综合评估，以对干旱涉及区域进行干旱灾害的预测预警。
26、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，还包括：
27、将所述山谷-山脊几何模型中的几何节点和几何单元分别转化为冰雪动力节点和冰雪动力单元以得到山谷-山脊冰雪动力学模型；
28、实时获取预设区域当前时刻的降雪数据以及未来时刻的降雪预测，结合所述山谷-山脊冰雪动力学模型和冰雪动力学的数值分析方法，以各所述冰雪动力节点或冰雪动力单元的雪位和冰雪流量为独立变量，对山谷周边的雪位涨落进行冰雪动力学模拟，得到反映冰雪雪位运动变化的第三模拟仿真数据和第三预测数据；
29、基于第三模拟仿真数据和第三预测数据得到相应的雪崩灾害区域，以对雪崩灾害涉及区域进行雪崩-冰川灾害的预测预警。
30、在本发明其中一个实施例提供的一种多类灾害的监测与预测预警方法中，还包括：
31、根据所述降水数据和降水预测，结合所述山谷-山脊水动力学模型、土壤渗流模拟、滑坡-泥石流数值分析方法和水动力学的数值分析方法，以各所述水动力节点或水动力单元的水位和水-泥石流混合流量为独立变量，对山谷周边的水位涨落进行水动力学、滑坡动力学以及水-泥石流模拟，得到反映水位运动变化的第四模拟仿真数据和第四预测数据；
32、基于第四模拟仿真数据和第四预测数据得到相应的滑坡-泥石流灾害区域，以对滑坡-泥石流灾害区域进行滑坡-泥石流灾害的预测预警。
33、本发明至少一个实施例提供了一种灾害预测预警系统，包括：
34、初始模型获取模块，利用对地观测卫星数据或无人机来源的地理信息系统，获取预设区域的地理高程模型；
35、模型提取模块，对地理高程模型的空间关系进行分析，提取预设区域的地表地理信息模型；
36、几何模型建立模块，基于所述地表地理信息模型，建立山谷-山脊几何模型以及河网几何模型；
37、水文水利模型建立模块，将所述山谷-山脊几何模型中的几何节点和几何单元分别转化为水动力节点和水动力单元以得到山谷-山脊水动力模型，将所述河网几何模型中的几何节点和几何单元分别转化为水动力节点和水动力单元以得到河网水动力模型；
38、模拟仿真模块，实时获取预设区域当前时刻的降水数据以及未来时刻的降水预测，结合所述山谷-山脊水动力学模型、河网水动力学模型和水力学的数值分析方法，以各所述水动力节点或水动力单元的水位和流量为独立变量，对山谷以及河网周边的水位涨落进行径流水动力学模拟，得到反映水位变化的第一模拟仿真数据和第一预测数据；
39、预测预警模块，基于所述第一模拟仿真数据和第一预测数据得到相应的浸没区域，以对浸没区域进行洪涝预测预警；所述模块在降水减少的条件下，同样可用于对于旱灾的预测预警。
40、在本发明其中一个实施例提供的一种灾害预测预警系统中，模型提取模块包括：
41、通过所述地理高程模型获取多个地表等高线，将各所述地表等高线的集合作为所述地表地理信息模型。
42、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的一种多类灾害的监测与预测预警方法的步骤。
1.一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，对地理高程模型的空间关系进行分析，提取预设区域的地表地理信息模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，所述山谷-山脊水动力学模型还包括沿所述山谷线上的各所述水动力节点和其所处位置的局部等高线垂切面或所述山谷线的垂直横截面。
6.根据权利要求4所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，所述河网水动力学模型还包括处于所述河流中心线的各所述水动力节点、由所述水动力节点所组成的各水动力单元，和垂直于所述河流中心线的河岸横截面。
7.根据权利要求6所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，所述河岸横截面为预设区域河流区中最低水位时的河岸横截面。
8.根据权利要求7所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求7所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求7所述的一种多类灾害的监测与预测预警方法，其特征在于，还包括：
