[發明專利]一種基于多特征融合技術的中小河流洪水預報方法及其預報系統

有效

• 申請號: 201810071703.1
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108388957B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 馮鈞;杭婷婷;郭濤;李曉東;朱躍龍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F16/2458;G06F16/29;G06K9/62
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明涉及一種基于多特征融合技術的中小河流洪水預報方法及其預報系統，屬于水利信息技術處理領域，包括以下步驟：S1、獲得歷史洪水場次和實際洪水場次的各雨量站每小時的雨量觀測數據；再對這些雨量觀測數據進行相似性特征匹配，得到多個不同的匹配結果，將上述多個不同的匹配結果放入不同的集合中；S2、采取基于水利數據的主成分分析投票算法，對每個水文特征的匹配結果進行投票，找到票數最高的洪水場次，從而得到最相似的洪水過程，用于中小河流洪水預報。本發明解決了我國濕潤與半干旱半濕潤地區中小河流的洪水預報問題，提高了中小河流洪水預測預報精度。

技術領域

本發明涉及一種基于多特征融合技術的中小河流洪水預報方法及其預報系 統，屬于水利信息技術處理領域。

背景技術

信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，也是我國產業優化升級和實現 工業化、現代化的關鍵環節。水利信息化就是指充分利用現代信息技術，深入開 發和廣泛利用水利信息資源，包括水利信息的采集、傳輸、存儲、處理和服務， 全面提升水利事業活動效率和效能的全生命周期過程。中小河流洪水預報就是一 種行之有效的水利信息技術，對保障人民的生命財產安全具有重要的現實意義， 也是目前最有效可行的防災減災非工程措施之一。

中小河流洪水預報首要目的和任務是預警，通過觀測和預報的降雨，預報超 過洪水預警閾值的發生時間、洪峰大小及出現時間，最大程度地避免人員傷亡， 減輕災害損失。其次，是為了增加河流洪水預報的預見期和精度，為防洪調度指 揮決策提供參考依據。

現階段中小河流洪水預報大多數采用傳統經驗預報方法，還不能為各級政府 和防汛部門提供及時準確的預警預報信息，難以滿足中小河流防洪的需求。所以 需要一個數據驅動的中小河流洪水預報方法。

發明內容

發明目的：本發明針對水利信息系統中，對洪水數據信息的特征提取，去分 析和解決在洪水預測預報中的復雜的問題。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下具體技術方案：

一種基于多特征融合技術的中小河流洪水預報方法，包括以下步驟：

S1、獲得歷史洪水場次和實際洪水場次的各雨量站每小時的雨量觀測數據； 再對這些雨量觀測數據進行相似性特征匹配，得到多個不同的匹配結果，將上述 多個不同的匹配結果放入不同的集合中；

S2、采取基于水利數據的主成分分析投票算法，對每個水文特征的匹配結果 進行投票，找到票數最高的洪水場次，從而得到最相似的洪水過程，用于中小河 流洪水預報，具體包括以下過程：

S2.1、將不同特征值匹配出來的洪水場次放入不同的集合中；

S2.2、對上述集合按照用戶投票數進行排名，投票數最多的洪水場次，認為 是投票算法出現的最好結果；

S2.3、如果在步驟S2.2階段出現某幾場洪水場次得票數一樣時，再分別考慮 洪水場次在不同特征匹配結果中出現的位置，將這些位置進行相加，位置之和比 較小的，認為是投票算法出現的最好結果；

S2.4、如果在步驟S2.3階段出現某幾場洪水場次得票數以及所述某幾場洪水 場次在不同特征匹配結果中出現的位置之和都一樣時，就對該流域的洪水數據進 行主成分分析，分析哪個特征值比重比較大，就取在那個特征值集合中，將排名 較靠前的洪水場次認為是投票算法出現的最好結果；

S2.5、最后輸出投票結果。

所述步驟S1中所述的特征包括面雨量特征、降雨強度特征和暴雨中心特征。

面雨量特征值求解過程包括以下步驟：

步驟A1、取歷史洪水場次的降雨數據，觀測時間段從開始降雨到預測時間起 始點t0，計算出觀測時間段內的面雨量總和S；