[發(fā)明專利]基于動態(tài)比例代換和層次貝葉斯的缺災情資料城市洪災損失函數(shù)的構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010794171.1
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112116200B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟鈺;管新建;呂鴻;吳澤寧;張一鳴;王萌;張浩
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;G06Q10/06;G06Q50/26;G06N7/00
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41188
• 代理人: 張夏謙

1.一種基于動態(tài)比例代換和層次貝葉斯的缺災情資料城市洪災損失函數(shù)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

首先：針對研究城市，先擴大其引用城市的數(shù)目，并通過多指標組合擴展為多種方案，將單一損失率結(jié)果擴展為可選損失率矩陣R；再利用損失率矩陣R，基于變差系數(shù)最小優(yōu)選原則獲取一種土地類型下所有水深的最優(yōu)損失率樣本矩陣R^*；

所述損失率矩陣R的獲取具體包括以下步驟：

S1：針對研究城市，選定m個引用城市，構(gòu)建m個引用城市組成的損失率矩陣R⁰：

S2：選定K個特征指標，并通過K個特征指標形成n種不同組合方案：

式(3)中，表示K個特征指標選擇k個指標組合的方案數(shù)目；

S3：分別計算研究城市和引用城市在n個組合方案下的特征綜合值：

令CI_j表示研究城市在第j個方案下的特征綜合值，j＝1～n；令表示第i個引用城市在第j個方案下的特征綜合值，i＝1～m；其中，單指標方案的指標值即為綜合值，多指標方案通過基于混沌粒子群優(yōu)化的投影尋蹤模型轉(zhuǎn)換為綜合值；

S4：設(shè)λ_ij為第i^th引用城市的第j^th方案的轉(zhuǎn)移系數(shù)，令得到m×n種組合方案的轉(zhuǎn)移系數(shù)矩陣A：

S5：基于上述，計算出m×n階的研究城市損失率矩陣R：

其次：構(gòu)建基于參數(shù)的先驗分布及似然函數(shù)的雙層貝葉斯模型，并將最優(yōu)損失率樣本矩陣R^*作為樣本數(shù)據(jù)，輸入雙層貝葉斯模型中，通過馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法抽樣迭代，待其收斂時來估計損失率函數(shù)參數(shù)；

所述的構(gòu)建雙層貝葉斯模型并估計損失率函數(shù)參數(shù)的具體包括以下步驟：

S9：設(shè)定第s′級水深的的平均值為μ_s′，近似地遵從指數(shù)型函數(shù)，損失函數(shù)表達式為：

u_s′～f(s′|k,b)????(15)

S10：設(shè)定R_s′ic為第s′級水深的的第i個損失率，設(shè)置R_s′ic服從beta分布：

R_s′ic～Beta(α,β)????(16)

其中，α和β由式(12)和(13)計算得出：

其中，μ_s根據(jù)式(15)得出，為第s′級水深的的方差值；

S11：設(shè)置待求解參數(shù)k和b服從一般性先驗分布為：

k～Normal(τ,σ)????(17)

式中，τ,σ,ε,均為超參數(shù)，依據(jù)一般性先驗分布研究，設(shè)置k和b服從為k～Normal(0,1)和b～Cauchy(0,10)；

S12：根據(jù)式(15)和式(16)，構(gòu)建似然函數(shù)：

式中，α_s′i和β_s′i為第s′級水深下第i^th損失率對應(yīng)beta分布的兩個參數(shù)；

S13：將式(17)～(19)代入貝葉斯定理，可得待求解參數(shù)向量A的聯(lián)合后驗分布為：

S14：馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法抽樣假定迭代過程中馬爾可夫性，如果估計參數(shù)的當前狀態(tài)比前一個狀態(tài)更好地表示數(shù)據(jù)生成過程，則將其添加到參數(shù)值鏈中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)比例代換和層次貝葉斯的缺災情資料城市洪災損失函數(shù)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述最優(yōu)損失率樣本矩陣R^*的獲取具體包括以下步驟：

S6：由式(6)計算損失率矩陣R每一個列向量的變差系數(shù)CV_j，并由式(7)構(gòu)成變差系數(shù)集CV：

CV＝[CV₁,CV₂...CV_j...CV_n]^T?????(7)

其中，u_j為第j組列向量的平均值，σ_j為第j組列向量的方差；

S7：由式(8)提取變差系數(shù)最小的列向量，其對應(yīng)的第C個方案為最優(yōu)方案

S8：構(gòu)建出一種土地類型下S′級形成的最優(yōu)損失率樣本矩陣R^*：

其中，S′為水深等級，s′＝1～S′，R_s′ic為第s′級水深下的的第i^th損失率。