[發明專利]一種基于層次分析法的降雨觀測評價方法及系統

在審

• 申請號: 201911111921.4
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN111104640A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 楊濤;鄭鑫;李振亞;師鵬飛;秦友偉;張宇航
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01W1/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

本發明公開了一種基于層次分析法的降雨觀測評價方法及系統，首先進行降雨觀測時空數據預處理及建立降雨時空數據矩陣；其次，建立降雨觀測技術指標評價體系；然后，基于層次分析法確定指標體系中各指標權重；最后，建立降雨觀測技術綜合評價模型。本發明提出了一種涵蓋降雨數據時間分辨率、空間分辨率、精度、以及成本等信息的綜合評價指標體系，為多源異構降雨信息評價提供了一種科學的評估標準；通過將降雨時空數據矩陣化，結合數學化模型，建立了多層次評價模型，解決了現有技術中無法考慮時空分辨率的問題。

技術領域

本發明屬于氣象監測評價技術領域，具體涉及一種基于層次分析法的降雨觀測評價方法及系統。

背景技術

降雨觀測數據是研究全球及區域尺度氣候變化、大氣循環、水循環等過程的基礎數據之一；精準而實時的降雨數據可以驅動氣候模式、水文模型等進行短、中、長期的氣象預報、水文預報等，從而增加我們應對災害事件的能力。目前降雨觀測技術存在多種形式，主要包括地面觀測站、天氣雷達、衛星遙感等，能夠提供點位數據或網格數據。

隨著新一代通信技術的蓬勃發展，利用微波通信信號傳播的衰減信息反演地表降雨強度也成為一種有效的監測方法，為高精度精細化降雨監測提供了有效的數據來源。然而，與傳統方式不同，微波網絡提供了不同位置的線尺度雨量數據，這種全新的數據形式為降雨觀測結果的評價帶來了新的挑戰。一方面，若直接將線尺度數據轉換成點位數據或網格數據，其包含的路徑信息不能被有效反應；另一方面，由于不同的降雨觀測方法存在不同的特性，其適用條件、時空分辨率、成本、精度等都不同，無法使用單一指標進行橫向比較，因此亟需一套系統評價體系從多指標層面對降雨觀測技術進行綜合評價。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提出了一種基于層次分析法的降雨觀測評價方法及系統，建立了多層次評價模型，解決了現有技術中無法考慮時空分辨率的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于層次分析法的降雨觀測評價方法，其特征是，包括以下過程：

獲取同一時空尺度的降雨觀測數據；

確定評價的指標，并計算各指標的值；

基于層次分析法確定各指標權重；

根據各指標的值和權重，計算得到降雨觀測評價結果。

進一步的，所述獲取同一時空尺度的降雨觀測數據包括：

獲取降雨觀測數據；

對降雨觀測數據進行空間尺度預處理和時間尺度預處理；

將降雨觀測時空數據矩陣化表達。

進一步的，所述指標包括可靠性指標和經濟性指標；所述可靠性指標包括矩陣相似度、偏差、相對偏差和均方根差；所述經濟性指標為投資固定成本和使用維護成本之和。

進一步的，所述基于層次分析法確定各指標權重包括：

準則層權重矩陣：

式中，U₁代表準則層可靠性指標，U₂代表準則層經濟性指標；c₁,c₂分別代表U₁,U₂相對于目標的權重；

指標層權重矩陣：

可靠性指標層互反判斷矩陣：

式中a_i,j即為第i個因素相對第j個因素的重要程度，a_j,i即為第j個因素相對第i個因素的重要程度，a_ji＝1/a_ij；