[發(fā)明專利]一種結(jié)合支持向量機和交互式因子選取的降水降尺度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110053228.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112749510B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李煜;曾新民
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N20/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發(fā)明公開了一種結(jié)合支持向量機和交互式因子選取的降水降尺度方法，屬于降水預(yù)報技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的因子選取步驟利用了支持向量機的模擬結(jié)果，充分利用了現(xiàn)有資料，并結(jié)合了人工和計算機交互的二次確定方法，使因子選取結(jié)果更加合理。本發(fā)明利用支持向量機對降水狀態(tài)和降水分組分別進行了模擬，相比于僅將支持向量機用于狀態(tài)分類的統(tǒng)計降尺度方法，更進一步利用了支持向量機工具。本發(fā)明可以按月或按季節(jié)進行降水的降尺度模擬，并將這一過程與支持向量機的模擬結(jié)果適當(dāng)?shù)芈?lián)系起來。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于降水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)合支持向量機和交互式因子選取的降水降尺度方法。

背景技術(shù)

大氣環(huán)流模式是目前模擬流域氣候和預(yù)估未來氣候情景最重要的工具之一。但GCM輸出數(shù)據(jù)的空間分辨率較低，難以應(yīng)用于流域尺度的氣象和水文研究。為了解決這個問題，科學(xué)家們對降尺度方法進行了一系列研究，以將低分辨率的GCM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高分辨率的區(qū)域或流域尺度數(shù)據(jù)。

目前研究者普遍接受的降尺度分類方法是將其分為兩類，一類是動力降尺度，一類是統(tǒng)計降尺度。其中統(tǒng)計降尺度方法由于靈活簡便、計算量小，可以快速模擬出較長時間的區(qū)域氣候序列等優(yōu)點而被廣泛使用。而因子選取是統(tǒng)計降尺度方法中非常關(guān)鍵的步驟，選擇出合適的因子才能較為準確合理地模擬出降水狀況。

現(xiàn)有的統(tǒng)計降尺度模型存在以下不足：(1)模擬精度不夠；(2)因子選取過程比較簡單，大部分是采用相關(guān)系數(shù)法、經(jīng)驗法或者主成分分析等，沒有充分利用現(xiàn)有資料。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)合支持向量機和交互式因子選取的降水降尺度方法，交互式因子選取方法確定大尺度預(yù)報因子，能夠分別按月或按季節(jié)進行分類回歸的統(tǒng)計降尺度方法。

技術(shù)方案：為解決上述問題，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種結(jié)合支持向量機和交互式因子選取的降水降尺度方法，包括以下步驟：

1)用偏相關(guān)系數(shù)法對大尺度氣象因子進行初步篩選，得到m個初步選定的因子；

2)將降水?dāng)?shù)據(jù)分為率定期和檢驗期，分別用相關(guān)性最大的前k個因子，k≤m構(gòu)建率定期的氣象因子與降水狀態(tài)的SVM模型，記為Occ_SVM_k；

3)使用Occ_SVM_k對率定期狀態(tài)進行分類，并根據(jù)分類結(jié)果，計算評價指標，返回給使用者，由使用者決定哪種因子組合效果最佳，并將選擇結(jié)果返回到計算機；

4)利用步驟3)中選擇的因子，以及對應(yīng)的降水狀態(tài)SVM模型，模擬檢驗期降水狀態(tài)；

5)利用步驟3)中選擇的因子，構(gòu)建月份或季節(jié)分組與氣象因子的SVM模型，記為group_SVM；

6)選定降水量分布函數(shù)，按月或按季節(jié)計算函數(shù)所需的參數(shù)；

7)利用group_SVM和步驟4)中得到的檢驗期降水狀態(tài)，對檢驗期有雨日進行月份或季節(jié)分組；

8)按照檢驗期分組結(jié)果，根據(jù)選擇的分布函數(shù)，引用對應(yīng)分組在率定期的參數(shù)，模擬各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的降水量。

進一步地，所述的步驟1)具體為用偏相關(guān)系數(shù)法對大尺度氣象因子進行初步篩選，偏相關(guān)系數(shù)是在對其他變量的影響進行控制的條件下，衡量多個變量中某兩個變量之間的線性相關(guān)程度的指標，包括以下步驟：

1.1)由于各因子的性質(zhì)不同，通常具有不同的量綱和數(shù)量級；當(dāng)各因子的值相差很大時，如果直接用原始值進行分析，就會突出數(shù)值較高的因子在綜合分析中的作用，相對削弱數(shù)值較低因子的作用，因此在計算前，首先將降水量和氣象因子處理成在[0，1]范圍內(nèi)的數(shù)值序列：