T/ACEF 123-2023 河湖水环境数据同化技术指南

ICS13.060.99

CCSM746

团体标准

T/ACEF123－2023

河湖水环境数据同化技术指南

Technicalguideformultisourcedataassimilationof

riverandlakewaterenvironment

2023-12-20发布2024-01-01实施

中华环保联合会发布

T/ACEF123－2023

目次

前言................................................................................................................................................II

1范围...............................................................................................................................................1

2规范性引用文件..........................................................................................................................1

3术语和定义..................................................................................................................................1

4数据同化算法..............................................................................................................................3

5数据同化类型..............................................................................................................................3

6数据同化技术流程......................................................................................................................4

附录A（资料性）数据同化算法.............................................................................................8

I

T/ACEF123－2023

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构

和起草规则》的规定起草。

本文件为首次发布。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利

的责任。

本文件由中华环保联合会提出并归口。

本文件主编单位：中国水利水电科学研究院、北京爱特拉斯信息科技有限公

司。

本文件参编单位：长江水利委员会水文局、江西省水务水科学检测研发有限

公司、成都致用物联网技术有限公司、云南农业大学、西安理工大学、中华环保

联合会水环境治理专业委员会。

本文件主要起草人：杜彦良、刘晓波、张士杰、郭梦京、吴佳鹏、王世岩、

徐德龙、钱宝、高占平、许莉、许高平、温洁、包宇飞、刘畅、王亮、韩祯、赵

仕霖、刘伟、马旭、黄智华、曹鹏飞、李晓慧、江涛、王建雄、张玉超、罗春辉、

刘愿军、李伟。

II

T/ACEF123－2023

河湖水环境数据同化技术指南

1范围

本文件规定了河湖数据同化算法选择、同化类型、同化流程和数据同化效果评估等技术

内容。

本文件适用于河湖水环境监测数据处理，边界及初始数据驱动的水环境数值模型驱动、

河湖水环境预警、预报，为提高数值模型的预测精度。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB8566计算机软件开发规范

SL219水环境监测规范

HJ630环境监测质量管理技术导则

HJ212污染物在线监控（监测）系统数据传输标准

HJ355水污染源在线监测系统(CODCr、NH3-N等)运行技术规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

监测及数据采集Monitoringanddatacollection

基于监测站网、物联网等，进行多源、全天候数据数据采集，实现数据实时、安全的传

输和存储，进行高效的数据处理，提供多种场景的数据搜索，及延展的云处理等功能。

3.2

数据融合Datafusion

1

T/ACEF123－2023

在河湖水环境监测中，将空间、时间上频次及密度不一致的人工监测、自动传感监测、

卫星遥感等多途径来源的水环境数据和信息加以联合、相关及组合的处理过程。

3.3

数据同化Dataassimilation

在考虑数据时空分布以及观测场、初始场或背景场误差的基础上，在数值模型的动态运

行过程中融合新的观测数据的方法。它是在过程模型的动态框架内，通过数据同化算法不断

融合时空上离散分布的不同来源和不同分辨率的直接或间接观测信息来自动调整模型轨迹，

以改善动态模型状态的估计精度，提高模型预测能力。

3.4

数值模型Numericalmodel

根据物质守恒、生化反应、物质转化等原理及过程，用数学语言和方法描述河湖物质在

水体中发生的物理、化学、生物、化学和生态学诸方面的变化，包括在水体中发生的混合和

输运、在时间和空间上的迁移转化、以及各因素相互作用关系的数学方程及求解。

3.5

初始条件Initialcondition

初始条件是描述整个模型初始状态的数学表达，模型驱动后初始条件被新状态所替代，

但初始条件需要接近模型计算的真实状态，确保模型的平稳驱动。

3.6

边界条件Boundarycondition

边界条件是指模型在求解区域边界上的变量随时间和地点的变化规律，模型边界条件可

以为给定数值边界、梯度边界、函数边界、自由边界等。

3.7

模型参数Modelparameter

数值模型运行计算需要输入边界条件、初始条件、模型计算参数等，进行方程求解，受

观测条件描述过程公式等的限制，这几类数据的输入均可产生不确定性，导致模型计算结果

的偏差。

3.8

不确定性输入Uncertaintyinput

数值模型运行计算需要输入边界条件、初始条件、模型计算参数等，进行方程求解，受

观测条件描述过程公式等的限制，这几类数据的输入均可产生不确定性，导致模型计算结果

的偏差。

3.9

2

T/ACEF123－2023

误差分析(ErrorAnalysis)

误差分析是对模型预测结果可能存在的错误或不确定性的种类和数量的研究，分析模型

结果与观测场的产生的偏移程度，以量化模型计算精度和数据同化效果。

4数据同化算法

数据同化算法可划分为以下类型：

——最优插值法（Optimalinterpolation，OI）

——粒子滤波算法（ParticleFilter，PF）

——卡尔曼滤波算法（Kalman