[發明專利]一種時間維度和空間維度結合的異常站點篩查方法

有效

• 申請號: 202210984314.4
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN115453662B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 田濟揚;劉榮華;劉含影
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 成都余行專利代理事務所(普通合伙) 51283
• 代理人: 邢智勇

1.一種時間維度和空間維度結合的異常站點篩查方法，包括以下步驟：

步驟1、采用Hampel法通過某一測站降雨時間序列查找出測站異常年份，在時間維度上初步判定基準站；

所述步驟1采用Hampel法進行時間維度判別，對于年序列小于10的測站，閾值設定為2.24；當值大于2.24時，則判定X_i為異常點，i為該測站的異常年份; 其公式如下：/其中，X_i為數據序列X中的某一值，Median為X的中位數，MAD（median absolute deviation）為數據集Y的中位數，/是測站年降雨量數據序列，步驟2、采用改進的格拉布斯準則進行空間維度判別，通過異常年份測站的周邊測站雨量確定是否為異常，再次判別基準站；

所述步驟2采用改進的格拉布斯準則進行空間維度判別時，根據研究區面積、測站分布情況，在考慮待測站點與周邊站點距離的基礎上，通過經緯度將目標分區，計算機程序在查找20km范圍內測站時，僅在其中一個區域內查找即可,目標分區的區域同時進行搜索對比,已經判斷為異常的測站在后續判別待測站時不作為周邊測站參與比較，減少部分異常值對判別效果的不良影響；先將通過Hampel法初步判定為某年異常的測站選出，在其周圍以20km為半徑劃定區域，區域內測站約50個左右，區域內所有站點的年雨量值構成樣本，通過從小至大排序為樣本序列設定臨界系數G(a, n)的值G₀，G₀通過查臨界值表獲得，a為顯著性水平，取a為0.05，并計算G₁，G_n：/其中，n為測站數量，X_中為樣本中位數，σ為標準差;

若G₁≥G_n且G₁＞G₀，則判定x₁為異常值并予以剔除；若G_n≥G₁且G_n＞G₀，則x_n為異常值并予以剔除；若G₁＜G₀且G_n＜G₀，則不存在異常值；若存在異常值，則剔除之后用剩余站點的年雨量值重新計算，重復上述步驟，直到無異常值為止；

步驟3、基準站確定后采用周邊測站分析法基于逐小時降雨監測數據判別異常站點；

所述步驟3逐小時降雨監測數據判別時，周邊分析法分析范圍的最佳半徑R與監測站網密度p關系為p=0.0267R²+0.4667R+12，半徑取值范圍為[5km,30km]，p取值范圍為[15km²/站，50km²/站];

步驟4、雷達輔助校驗異常站點；

所述步驟1采用Hampel法從時間維度上判定站點監測數據的異常年份，所述步驟2采用改進的格拉布斯準則借助周邊測站從空間維度再做判斷;

所述步驟4中雷達輔助檢驗方法篩查條件有三，缺一不可，一是用雷達低層仰角反射率是否超過20dBZ閾值，驗證雨區與非雨區邊界處測站判定結果；二是通過雷達基數據反演降雨強度，并與測站降雨量級進行對比，驗證測站是否異常；三是通過對比反射率空間變化梯度值與雨量站觀測梯度值，驗證雨強差異較大的雨區邊界處測站判定結果，當反射率空間變化梯度小于雨量站觀測梯度值1倍時則判定為異常。