【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及水利工程防洪安全設(shè)計，尤其是涉及一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法。
技術(shù)介紹
1、水庫群聯(lián)合調(diào)度已是流域防洪減災(zāi)綜合調(diào)度的重要手段，目前未來水雨情研判能力尚有較大的發(fā)展空間。暴雨洪水的形成是一個逐步演化的過程，不同的水雨情發(fā)展過程往往存在一定的關(guān)聯(lián)和相似性，這些相似性的特征在歷史降雨洪水過程中可能重復(fù)出現(xiàn)。因此，通過降雨洪水相似性分析方法對歷史降雨洪水資料進行研究，找出歷史上成因和量級相似的洪水過程，適當展延水雨情預(yù)見期，快速診斷當前水雨情發(fā)展態(tài)勢，可為流域的防洪減災(zāi)調(diào)度提供一定參考依據(jù)。
2、國內(nèi)外學者在降雨洪水相似性方面開展了一定的分析研究工作，主要包括主成分分析法、聚類分析法等相似性算法，以及從流域暴雨洪水物理成因分析出發(fā)對洪水相似性進行總結(jié)分析等。這些分析方法均是基于統(tǒng)計理論方法，對于水文數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系的挖掘尚不充分。
3、因此，實有必要設(shè)計一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，以克服上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了避免上述問題，提供了一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，通過核密度技術(shù)判別降雨洪水相似性，充分挖掘水文數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，為降雨洪水相似性判別提供了新思路。
2、本專利技術(shù)提供的一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，包括如下步驟：
3、步驟1，歸納各典型洪水過程中研究流域干支流各主要控制點的洪峰、洪量、洪水過程及降雨分布情形，構(gòu)造流域典型洪水樣本庫；
4、步驟2，構(gòu)建洪水序列的經(jīng)
5、步驟3，對洪水樣本的經(jīng)驗損失分析；
6、步驟4，分析降雨洪水相似性。
7、優(yōu)選地，步驟1中，從防洪偏不利角度，構(gòu)建能表征研究流域的典型洪水樣本庫x，如下式：
8、
9、式中，m表示站點總數(shù)目，n表示單個站點的洪水樣本總量。
10、優(yōu)選地，步驟2具體包括：
11、2.1干支流各控制站點洪水序列取值為{xi}i＝1,…,n，其核矩陣如下：
12、kn×n＝{φ(xi)φ(xj)i＝1,…,n；j＝1,…,n}；
13、式中，φ(xi)、φ(xj)為xi、xj在核空間的映射，i、j分別為變量在核空間的序號；
14、2.2采用高斯核密度函數(shù)構(gòu)造洪水序列的核映射如下：
15、
16、式中，σ為洪水樣本的核密度方差；
17、2.3經(jīng)驗核映射方程如下：
18、
19、式中，λr×r為kn×n的特征值對角矩陣，為特征值相對應(yīng)的特征向量組成的矩陣。
20、優(yōu)選地，步驟3具體包括：
21、3.1對洪水樣本進行分類標記，若有缺失資料的情況，則將缺資料定義為未標記樣本xu；由標記樣本和未標記樣本組成的洪水系列被映射到m個核空間中，未標記樣本的標簽yu確定方法如下：
22、
23、式中，f(x)＝sign([φ(x),1]w)為基礎(chǔ)分類器，w為基礎(chǔ)分類器的權(quán)重系數(shù)；
24、3.2為未標記樣本構(gòu)造經(jīng)驗損失來訓(xùn)練模型，在模型的迭代優(yōu)化過程中，充分利用多個核之間的協(xié)同工作，根據(jù)基礎(chǔ)分類器對未標記樣本的判別結(jié)果，對未標記的樣本進行偽標記，構(gòu)建偽經(jīng)驗損失rpel如下：
25、rpel＝(xu’w-yu’)t(xu’w-yu’)；
26、其中，xu'是具有偽標簽的未標記樣本，yu’是其對應(yīng)的偽標簽，t為梯度下降參數(shù)；
27、3.3對于所有未標記樣本，其相似性由其相鄰的樣本進行計算，即由下式定義：s(xu,xl)＝exp(-γ||xu-xl||2)；
28、式中，γ為控制對樣本進行相似性度量程度的標量因子，xl為標記樣本。
29、優(yōu)選地，步驟4具體包括：
30、4.1定義降雨洪水相似性目標函數(shù)，如下式：
31、
32、其中，xl+u為標記樣本和未標記樣本的集合，yl為標記樣本的標簽，s為未標記樣本和標記樣本間的相似矩陣；m為核空間數(shù)量；c1、c2、c3和λ為權(quán)重參數(shù)，均為正實數(shù)；通過最小化本目標函數(shù)，求得w的最優(yōu)取值，采用拉格朗日法；
33、4.2定義降雨洪水相似性判別式，為：
34、
35、φl(x)和wl分別表示核映射和基礎(chǔ)分類器的權(quán)重系數(shù)在第l個核空間的取值；
36、f(x)值越大，表明相似程度越高。
37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)通過核密度技術(shù)判別降雨洪水相似性，相比傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法更能充分挖掘水文數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，更準確的進行降雨洪水相似性識別，能為流域水庫優(yōu)化調(diào)度提供技術(shù)支撐。
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1.一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1中所述的基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于：步驟1中，從防洪偏不利角度，構(gòu)建能表征研究流域的典型洪水樣本庫X，如下式：
3.如權(quán)利要求2中所述的基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于：步驟2具體包括：
4.如權(quán)利要求3中所述的基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于：步驟3具體包括：
5.如權(quán)利要求4中所述的基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于：步驟4具體包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1中所述的基于核映射的降雨洪水相似性判別方法，其特征在于：步驟1中，從防洪偏不利角度，構(gòu)建能表征研究流域的典型洪水樣本庫x，如下式：
3.如權(quán)利要求2中所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊豐，曹輝，戴明龍，李妍清，張東杰，吳碧瓊，馬幪浩，李靜，賈本軍，張冬冬，鄭雅蓮，劉楊合，王錦，
申請(專利權(quán))人：中國長江電力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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