[發明專利]降雨頻率圖集數字化和暴雨高風險區劃可視化分析系統

在審

• 申請號: 202011246080.0
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112365563A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 林炳章;廖一帆;徐磊;商慧;梁冀雨;丁輝
• 申請（專利權）人: 艾莫瑞信息技術咨詢（廈門）有限公司
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06F30/20;G06F16/29;G01W1/10
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明公開了降雨頻率圖集數字化和暴雨高風險區劃可視化分析系統，涉及防災減災的水文氣象技術領域，可以查看分析研究區內任意點(包括觀測雨量站點及無資料地點)在不同設計時段、不同頻率(重現期)下的頻率估計值；可以根據不同的插值方法查看分析不同時段、不同頻率(重現期)的暴雨高風險區劃圖；還可以進行暴雨量級分析，通過實時雨量數據更新，進行暴雨災害氣象風險預警等。該系統可用于指導地區防洪規劃、城市內澇防治規劃、工程建設規劃設計以及洪澇災害的預防預警等領域的工作。具體方案包括：降雨頻率估計值及暴雨高風險區劃圖分析單元、暴雨分析單元和實時分析單元。

技術領域

本發明涉及防災減災的水文氣象技術領域，更具體地說，它涉及降雨頻率圖集數字化和暴雨高風險區劃可視化分析系統。

背景技術

暴雨及其引發的洪澇災害是我國最主要的自然災害之一，嚴重威脅著我國社會經濟可持續發展和人民生命財產安全。如何加強洪澇災害的預警，如何科學地進行防洪規劃設計，是當前防洪減災工作的重要問題。特別是突發性強的山洪災害和中小河流洪澇災害的預報既難又不可靠，預防和預警就成為防災的重要技術手段。

根據暴雨資料推算的設計洪水，是我國防洪設計標準的重要依據之一，其理論基礎是水文頻率計算。我國傳統的頻率計算方法可概括為“一點一線加雙眼”，也就是單點、單時段、P-III型曲線、常規矩法估算的目估適線法。這種方法僅側重于單站情況下的線型及參數估計問題，而沒有考慮利用地區的整體水文氣象信息，估算成果的準確性往往受限于站點資料的缺乏。單站分析只能獲得單站點的頻率估計值，關于暴雨設計值的空間分布往往只談論點-面關系，尚無法涉及暴雨雨強的空間分布。

依據我國規范的標準，目前我國絕大多數水文頻率曲線的總體線型采用P-Ⅲ型分布，雖然用常規矩法估算的P-Ⅲ型曲線能夠擬合大多數水文資料系列，但是有些地區的應用情況并不理想。應用常規矩法估計的參數偏小，因而所得的頻率估計值偏小，而且無法解決參數估計過程的不偏性以及無法解決對特大值的穩健性要求；目估適線法雖然能在一定程度上利用地區水文信息，但其經驗性、主觀性、任意性較大，估算成果因人而異，不穩定；特別當樣本系列含有特大值時，顯得無能為力。

因此，目前我國范圍內用作防洪標準的頻率估計值普遍準確性較低，在極端水文氣象事件頻發的今天，已經無法滿足工程設計以及地區防洪規劃對防洪設計標準的要求。而目前我國仍然沒有一套編制時-空全覆蓋的基于水文氣象地區線性矩法的降雨頻率圖集和暴雨高風險區劃的可視化分析應用系統，這是涉水行業基礎研究工作的基礎。

發明內容

本發明的目的是提供降雨頻率圖集數字化和暴雨高風險區劃可視化分析系統，該系統可以查看分析研究區內任意點(包括觀測雨量站點及無資料地點)在不同設計時段、不同頻率(重現期)下的頻率估計值；可以根據不同的插值方法查看分析不同時段、不同頻率(重現期)的暴雨高風險區劃圖；還可以進行暴雨量級分析，通過實時雨量數據更新，進行暴雨災害氣象風險預警等。該系統可用于指導地區防洪規劃、城市內澇防治規劃、工程建設規劃設計以及洪澇災害的預防預警等領域的工作。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

基于水文氣象地區線性矩法，進行水文頻率分析，計算降雨頻率估計值，繪制暴雨高風險區劃圖，包括以下步驟：

S1：資料收集、篩選和質量控制；

S2：“地區線性矩法”適用性和優越性分析；

S3：水文氣象一致區劃分；

S4：一致區最優分布線性選擇；

S5：頻率估計值計算和時空一致性調整；

S6：暴雨高風險區劃圖繪制。