[發明專利]一種改進Nash效率系數計算方法

有效

• 申請號: 201410370103.7
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104143025B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉佳嘉;周祖昊;賈仰文;王浩;賈金生;劉揚
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及水文模型的模型效率計算技術領域，特別涉及一種改進Nash效率系數計算方法。

背景技術

水文模型是目前研究流域水循環演變的主要工具。因此，模型模擬效果率定成為模型應用的主要內容。最長用的模型驗證方法是Nash效率。該方法主要表示模型模擬值同僅采用平均值作為模擬(平均模型)的相對效果。該方法認為模擬值和觀測值方差越小越好。計算公式如下：

其中，NSE表示Nash-Sutcliffe效率系數；Q_sim表示模擬值(m³/s)；Q_obs表示觀測值(m³/s)；N表示觀測系列長度；表示觀測值的平均值(m³/s)；

然而，實際應用表明，Nash效率系數對峰值非常敏感，只要峰值模擬好了，即使低值的模擬效果非常差，整個模擬過程的Nash效率系數也非常高。已有不少研究對Nash系數計算方法進行了改進，如采用觀測值不同月份的平均值代替原先的所有觀測值平均值。此外，如果實際觀測值變動非常劇烈，即平均模型誤差非常大，則模型計算效率也會非常好。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使用方便的一種改進Nash效率系數計算方法，它主要從減少峰值權重和降低觀測值方差著手，提出一種新的計算方法，它能夠減少平均模型的誤差，從而提高Nash效率計算精度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明所述的一種改進Nash效率系數計算方法，它采用如下的方法步驟：

(1)將觀測流量按一定的要求分成若干組，其要求為各組流量跨度可以一樣，也可以不一樣；

(2)使用觀測流量同流量所在分組的平均值的方差和作為基準校驗方差；

(3)使用模擬值同觀測值的方差和乘上分組系數作為模擬校驗方差；

(4)各模擬數據點的分組系數等于該分組內數據點的個數除以總數據點的個數的比例的n次方，其中n可以人為指定；

(5)改進Nash’效率系數等于1減去模擬校驗方差同基準校驗方差的比值；

(6)根據上述方法的具體的計算方法如下：

C_gi＝(N_gi/N)ⁿ

其中，NSE'表示改進Nash效率系數；C_gi分組權重系數；N_gi位于某組內的觀測數的個數；N所有觀測數的總數；n權重指數系數；各分組觀測值的平均值。

采用上述結構后，本發明有益效果為：本發明所述的一種改進Nash效率系數計算方法，它主要從減少峰值權重和降低觀測值方差著手，提出一種新的計算方法，它能夠減少平均模型的誤差，從而提高Nash效率計算精度。

附圖說明

圖1是本發明的具體實施例中觀察數據示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本發明所述的一種改進Nash效率系數計算方法，它采用如下的方法步驟：

(1)將觀測流量按一定的要求分成若干組，其要求為各組流量跨度可以一樣，也可以不一樣；

(2)使用觀測流量同流量所在分組的平均值的方差和作為基準校驗方差；

(3)使用模擬值同觀測值的方差和乘上分組系數作為模擬校驗方差；

(4)各模擬數據點的分組系數等于該分組內數據點的個數除以總數據點的個數的比例的n次方，其中n可以人為指定；

(5)改進Nash’效率系數等于1減去模擬校驗方差同基準校驗方差的比值；

(6)根據上述方法的具體的計算方法如下：

C_gi＝(N_gi/N)ⁿ

其中，NSE'表示改進Nash效率系數；C_gi分組權重系數；N_gi位于某組內的觀測數的個數；N所有觀測數的總數；n權重指數系數；各分組觀測值的平均值。

如圖1所示，圖1為一觀測數據示例圖，根據下列的方法來計算：

第一是根據圖中的觀測數據，對上述觀測數據進行分組；

第二是分組間距可以根據實際需要進行人為設定；

第三是根據各分組內的觀測數據計算組間平均值