[發(fā)明專利]基于游程理論和聯(lián)合分布函數(shù)的干旱評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210607544.9
• 申請(qǐng)日: 2022-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115018308A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉憲鋒;李雙雙;李晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 許志蛟

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于游程理論和聯(lián)合分布函數(shù)的干旱評(píng)估方法，具體包括如下步驟：步驟1，建立歷史干旱案例庫(kù)；步驟2，根據(jù)步驟1建立的案例庫(kù)確定干旱閾值k；步驟3，根據(jù)步驟2確定的干旱閾值k判定是否發(fā)生干旱事件，當(dāng)確定干旱事件發(fā)生時(shí)，計(jì)算特征變量；步驟4，確定步驟2中特征變量?jī)蓛芍g的相關(guān)性；步驟5，根據(jù)步驟4的相關(guān)性分析結(jié)果選取聯(lián)合分布函數(shù)；步驟6，根據(jù)步驟5選取的聯(lián)合分布函數(shù)計(jì)算聯(lián)合超越概率，步驟7，根據(jù)步驟6所得結(jié)果計(jì)算干旱重現(xiàn)期。本發(fā)明通過(guò)識(shí)別干旱歷時(shí)、干旱強(qiáng)度和干旱面積這些特征變量，提出像元尺度和區(qū)域尺度多尺度評(píng)估方案，全面揭示了干旱狀況并對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于游程理論和聯(lián)合分布函數(shù)的干旱評(píng)估方法。

背景技術(shù)

干旱評(píng)估是開(kāi)展干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和制定防災(zāi)減災(zāi)策略的關(guān)鍵基礎(chǔ)。游程理論能夠有效識(shí)別持續(xù)性災(zāi)害事件的歷時(shí)、強(qiáng)度和面積等變量信息，并能夠揭示持續(xù)性災(zāi)害事件的重現(xiàn)規(guī)律，成為災(zāi)害評(píng)估的重要手段。在游程理論中，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是截?cái)嗨揭簿褪歉珊甸撝档脑O(shè)定，即首先設(shè)定一個(gè)干旱判別標(biāo)準(zhǔn)的閾值，然后將干旱指數(shù)時(shí)間序列分別與該閾值進(jìn)行一一對(duì)比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)干旱指數(shù)低于上述設(shè)定的閾值時(shí)，則認(rèn)為該時(shí)刻發(fā)生了干旱事件。現(xiàn)有干旱評(píng)估中的閾值多通過(guò)主觀設(shè)定某一特定值，該手段對(duì)干旱評(píng)估結(jié)果造成了很大的不確定性，使得評(píng)估結(jié)果隨著閾值的改變而改變，無(wú)法反應(yīng)區(qū)域或流域的真實(shí)干旱狀況。

同時(shí)，現(xiàn)有干旱評(píng)估方法中主要關(guān)注了干旱歷時(shí)和干旱強(qiáng)度等信息，而對(duì)干旱發(fā)生面積(影響范圍)關(guān)注不足。干旱面積是區(qū)域尺度干旱評(píng)估的重要參量，指在一次干旱事件中某一給定區(qū)域內(nèi)處于干旱狀態(tài)單元所占的面積，而一次干旱事件的干旱面積則取決于該次干旱持續(xù)時(shí)間內(nèi)所有干旱面積的平均值。在實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域之間干旱面積的對(duì)比，一般采用面積百分比的記錄方式，即采用區(qū)域干旱面積與區(qū)域總面積的比例進(jìn)行干旱面積表征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于游程理論和聯(lián)合分布函數(shù)的干旱評(píng)估方法，該方法通過(guò)識(shí)別干旱歷時(shí)、干旱強(qiáng)度和干旱面積這些特征變量，提出像元尺度和區(qū)域尺度多尺度評(píng)估方案，全面揭示了干旱狀況并對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)估。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于游程理論和聯(lián)合分布函數(shù)的干旱評(píng)估方法，具體包括如下步驟：

步驟1，建立歷史干旱案例庫(kù)；

步驟2，根據(jù)步驟1建立的案例庫(kù)確定干旱閾值k；

步驟3，根據(jù)步驟2確定的干旱閾值k判定是否發(fā)生干旱事件，當(dāng)確定干旱事件發(fā)生時(shí)，計(jì)算特征變量干旱歷時(shí)D、干旱強(qiáng)度S及干旱面積A；

步驟4，確定步驟2中特征變量干旱歷時(shí)D、干旱強(qiáng)度S及干旱面積A兩兩之間的相關(guān)性；

步驟5，根據(jù)步驟4的相關(guān)性分析結(jié)果選取聯(lián)合分布函數(shù)；

步驟6，根據(jù)步驟5選取的聯(lián)合分布函數(shù)計(jì)算聯(lián)合超越概率；

步驟7，根據(jù)步驟6所得結(jié)果計(jì)算干旱重現(xiàn)期。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

步驟1中，歷史干旱案例庫(kù)內(nèi)包括干旱發(fā)生時(shí)間、干旱歷時(shí)、干旱強(qiáng)度以及干旱影響范圍這些干旱信息。

步驟3的具體過(guò)程為：設(shè)任一隨機(jī)像元在第t時(shí)段的干旱監(jiān)測(cè)指數(shù)值記為k’(t)，則采用如下公式(1)判斷是否發(fā)生干旱事件，當(dāng)發(fā)生干旱事件時(shí)，分別計(jì)算干旱歷時(shí)D、干旱強(qiáng)度S、干旱面積A：

式中，I(t)代表干旱事件。

步驟5中，采用赤池信息量和貝葉斯信息量這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取聯(lián)合分布函數(shù)-Copula函數(shù)。

步驟6的具體過(guò)程為：

根據(jù)Copula函數(shù)定義，將二維聯(lián)合超越概率定義為：