[發明專利]一種預測降雨量和徑流量相似度的模型

有效

• 申請號: 201210589335.2
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103020390B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 桑秀麗;徐建新;蘇俞真;肖漢杰;高松
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種預測降雨量和徑流量相似度的模型，采用現有的技術小波閥值去噪法去噪，再運用數學中常用的線性變換對去噪后的降雨量和徑流量數據進行歸一化處理，再計算歸一化后降雨量和徑流量數據之間的歐式距離之和的最小值，并用現有的最小二乘法擬合降雨量和徑流量的相似度函數。本發明適用于所有地區的降雨量與徑流量的相似度預測。一方面為氣象部門提供參考，對某地區的水文情況，起到指導作用；另一方面可根據降雨量與徑流量相似度的變化情況，監測某地區的氣候環境變化，分析人類活動的影響，生態環境的破壞情況。

技術領域

本發明涉及一種預測降雨量和徑流量相似度的模型，屬于氣象監測技術領域。

背景技術

近來由于河道及水文情勢的變化，土壤侵蝕、泥沙淤積、水質污染、生物多樣性的喪失和其他跨國界問題引起了國際社會的廣泛關注。在過去的半個多世紀中，森林砍伐、水土流失、氣候變化、人類活動等影響成為自然災害的根本原因。保護、合理管理和利用水資源成為國家層面戰略規劃的關鍵問題。據知，降雨是水資源的主要來源，同時降雨量與徑流量呈一致性正相關，然而，這種相關性往往顯示出大的波動。另外，氣候變化和人類活動對生態環境的共同作用要對2001年來降雨量和徑流量關系的變化負主要責任。

在水文方面,降雨量與徑流量之間的關系是許多學者多年來不斷探索的重要課題，之前的研究主要聚焦于降雨量與徑流量的關系模型，這些模型一般是在給定一個降雨量序列的情況下對徑流量進行模擬，這些研究大多顯示降雨量與徑流量具有相似的變化。筆者認為，這種相似性是不可避免的。但是在不同的地區，由于復雜的氣候和人類活動的影響降雨量和徑流量的相關系數呈現一定的波動。事實上，相似的降雨量和徑流量由于生態環境惡化和人類活動的影響變得越來越突出，探索一些降雨量與徑流量相似的規律性的波動是一個非常有趣和富有挑戰性的工作。為給氣象部門提供參考，對某地區的水文情況起指導作用，利用以往降雨量和徑流量數據，構建降雨量和徑流量相似度的模型具有一定的現實意義。

發明內容

本發明的目的是為氣象部門提供參考，構建一種具有較高的應用價值的、簡單易行的預測降雨量與徑流量相似度的模型。

本發明是采用現有的技術小波閥值去噪法去噪，再運用數學中常用的線性變換對去噪后的降雨量和徑流量數據進行歸一化處理，再計算歸一化后降雨量和徑流量數據之間的歐式距離之和的最小值，并用現有的最小二乘法擬合降雨量和徑流量的相似度函數。

本發明通過下列技術方案實現：一種預測降雨量和徑流量相似度的模型，包括下列各步驟：

（1）利用水文站監測獲得降雨量和徑流量數據,采用現有的技術小波閥值去噪法將水文站點收集到的降雨量和徑流量數據進行去噪處理，即通過調節現有軟件matlab中的小波去噪函數wden的閥值得到同一降雨量或徑流量輸入信號的不同去噪信號，并用輸入信號與各去噪信號分別計算信噪比（信噪比越大，說明混在輸入信號里的噪聲越小，也就是說信噪比越大越好），比較各信噪比大小，選取使信噪比最大的小波閥值作為去噪閥值，從而得到去噪效果最好的降雨量和徑流量數據；

（2）對步驟（1）采集的數據采用數學中常用的線性變換對去噪后的降雨量和徑流量數據進行歸一化處理，即將去除單位后無量綱的降雨量和徑流量數據以年為時間間隔表示在同一平面直角坐標系中；

（3）對步驟（2）采集的數據采用數學中常用的歐氏距離公式構建降雨量和徑流量之間的相似性模型，即通過計算歸一化處理后的降雨量和徑流量之間的歐氏距離，求得連續幾年內的歐式距離之和，然后計算歐氏距離之和的最小值，用以衡量降雨量和徑流量的相似度；

（4）將步驟（3）中得出的數據采用現有的最小二乘法，運用常用的matlab軟件，擬合出降雨量和徑流量的相似度函數，用以評估降雨量和徑流量的相似度。

為使去噪后的降雨量和徑流量數據具有可參照性，運用數學中常用的線性變換將去除單位后無量綱的降雨量和徑流量數據以年為時間間隔表示在同一平面直角坐標系中，從而完成降雨量和徑流量數據的歸一化處理。