[發明專利]基于過程線形心的洪水過程相似性分析方法及系統

有效

• 申請號: 201410284732.8
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104021312A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 王現勛;梅亞東
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術領域

本發明屬于水文分析領域，特別涉及一種基于過程線形心的洪水過程相似性分析方法及系統。

背景技術

洪水過程相似性研究主要用于防洪調度中的洪水預判和生態調度中的洪水模擬。提高洪水相似性判斷的精度對于加強防洪安全和發展生態水利具有重大意義。洪水過程是時間序列過程。目前國內外關于時間序列相似性的度量研究方法主要包括：Minkowski距離、歐式距離、編輯距離、包絡線距離和DWT(Dynamic?Time?Warping?Distance)等。現有的方法多集中于研究兩個時間序列間的距離，多為對兩個時間序列變量間的差值加以處理后進行累計。這種累計方式一方面容易導致局部微小的偏差積累成為整個序列較大的誤差，另一方面在時間序列較長時對于序列間僅存在個別大偏差的辨識度較低。相似性的判斷是一種趨勢性判斷，“觀其大略”即可作出判斷。鑒于此，如能在大尺度和大趨勢的角度進行相似性判斷則可為防洪決策和生態調度提供有力參考。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于過程線形心的洪水過程相似性分析方案，以分析洪水過程的相似性。

為實現上述目的，本發明提供一種基于過程線形心的洪水過程相似性分析方法，包括如下步驟：

步驟1，解析洪水過程線

所述洪水過程線是在直角坐標系中，根據洪水的過程，以時間t為橫坐標，以洪水流量q為縱坐標得到；解析過程包括將洪水過程線解析為由若干點連接組成，設共有N(N≥2)個點，分別作為控制點并由左至右編號依次為1,2,…,N，第k個控制點坐標為(t_k,q_k),k＝1,2,...,N；

步驟2，洪水過程線分割

將洪水過程線分割成N-1個梯形柱，由四個坐標點(t_i，0)、(t_i+1，0)、(t_i，q_i)、(t_i+1，q_i+1)首尾連接成閉合的梯形柱i，i＝1,2,...,N-1；

步驟3，梯形柱i面積及其形心坐標計算

梯形柱i面積Ai=12(qi+qi+1)×(ti+1-ti),]]>

梯形柱i形心橫坐標

梯形柱i形心縱坐標

步驟4，洪水過程線形心坐標計算

洪水過程線形心橫坐標

洪水過程線形心縱坐標

步驟5，過程線形心相對位置計算

洪水過程線形心橫向相對位置

洪水過程線形心縱向相對位置

其中t^max、t^min分別為時間t的最大值和最小值，q^max、q^min分別為洪水流量q的最大值和最小值；

步驟6，洪水過程線相似距離計算

按照步驟1～5分別計算各洪水過程線的形心相對位置后，按下式計算洪水過程線兩兩之間相似性距離：