【技術實現步驟摘要】
本申請涉及降水測量領域，特別涉及一種基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法。
技術介紹
1、降水作為自然界水循環的核心環節，其強度變化及分布特征規律，直接關系到經濟社會的多個方面。在農業生產領域，降水的適時適量是農作物生長不可或缺的自然條件；在水資源管理上，準確的降水信息為水庫調度及水資源優化配置提供了科學依據；在防災減災方面，及時掌握降水動態對于預測和應對洪水、泥石流等自然災害至關重要。因此，構建一套高效、精確的降水監測網絡，對于保障農業安全、促進水資源合理利用、提升災害預警能力具有不可估量的價值。雨量站網，便是這一監測體系中的基石，通過在廣泛分布的地理位置設置雨量計，實現對降水量的連續觀測與記錄，為氣象服務、水文學研究及環境管理等領域提供基礎數據支持。
2、盡管雨量站網在降水監測中發揮著不可替代的作用，但其發展與應用也面臨著諸多挑戰。首先，受制于建設與維護的高昂成本，尤其是在偏遠、經濟條件較差的地區，雨量站的布局往往難以達到理想密度，導致部分區域降水數據的稀缺甚至空白。其次，地形復雜、交通不便等因素也限制了雨量站的覆蓋范圍與數據質量，特別是在山地、森林等難以到達的區域，雨量站的有效運行與維護面臨諸多困難。此外，現有雨量站往往依賴于人工維護，數據采集與處理效率較低，且易受人為因素影響，影響數據的準確性和時效性。這些問題的存在，使得現有的雨量站網在全面、精準反映區域降水狀況方面存在一定的局限性。
3、傳統統計方法在處理這類復雜地形時，往往難以準確捕捉降水的空間分布特征，導致估算結果誤差較大。現有降水信息
技術實現思路
1、針對現有技術中的上述不足，本專利技術提供一種基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法解決了現有降水信息獲取技術中存在的精度與覆蓋范圍矛盾與數據處理效率不足等問題。
2、為了達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案為：一種基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，包括：
3、s1、根據已有的初始觀測站點，獲取潛在設置點，并計算初始觀測站點與潛在設置點的連續降水變量在不同區間的取值概率；
4、s2、計算取值概率的分布函數的加權余弦相似度；
5、s3、計算初始觀測點和潛在設置點之間的信息熵；
6、s4、根據不同站點位置的衛星降水信息熵的分布特征和加權余弦相似度，篩選出滿足條件的潛在設置點作為虛擬雨量站。
7、進一步地：s1包括：
8、s11、根據已有的初始觀測站點，獲取各個三角網結構中心點位置，作為潛在設置點；
9、s12、提取初始觀測點位置下的衛星降水數據和潛在設置點位置下的衛星降水數據；
10、s13、對比初始觀測點與潛在設置點的衛星降水數據的概率密度函數特征，計算初始觀測站點與潛在設置點的連續降水變量在不同區間的取值概率。
11、進一步地：s13中，使用變異系數 cv、峰度 k和偏態 s描述概率密度函數，其表達式為：
12、
13、
14、
15、其中，和分別是隨機變量的均值和標準差， n表示數據量，表示數據均值， xi表示第 i個衛星降水數據。
16、進一步地：s2中，取值概率的分布函數的加權余弦相似度 wcs的表達式為：
17、
18、
19、其中，表示初始觀測站點的連續降水變量在不同區間的取值概率，分別對應初始觀測站點連續降水變量的概率密度函數中的變異系數 cv、峰度 k和偏態 s，表示潛在設置點的連續降水變量在不同區間的取值概率，分別對應潛在設置點連續降水變量的概率密度函數中的變異系數 cv、峰度 k和偏態 s， wdp表示 a和 b的加權點積，表示對角權重矩陣，‖ aw‖和‖ bw‖分別表示向量 aw和 bw的模，上標 t表示轉置。
20、進一步地：s3中，初始觀測點和潛在設置點之間的信息熵的表達式為：
21、
22、其中， x和 y分別表示初始觀測點和潛在設置點的降水隨機變量，表示 x和 y的聯合概率分布，表示互信息，用于度量初始觀測點和潛在設置點之間存在的信息傳輸， m和 r分別為初始觀測點和潛在設置點的總站點數量， j和 k分別指代第 j個初始觀測點以及第 k個潛在設置點。
23、進一步地：s4包括：
24、s41、根據不同站點位置的衛星降水信息熵的分布特征和加權余弦相似度，篩選各個潛在設置點的相似初始觀測點，并分配計算權重；
25、s42、檢驗潛在設置點相對于初始觀測點的信息傳遞強度，從篩選后的潛在設置點中進一步選出滿足精度條件的點位，作為原始虛擬雨量站；
26、s43、根據分配權重，估算原始虛擬雨量站的逐日降水值；
27、s44、根據泰勒評分、納什效率系數和克林格-古普塔效率系數對原始虛擬雨量站的逐日降水值進行精度評價，將滿足精度評價的初步虛擬雨量站作為虛擬雨量站。
28、進一步地：s41包括：
29、s411、計算每個站點的衛星降水信息熵；
30、s412、分析不同站點位置的衛星降水信息熵的分布特征，將信息熵帶入加權余弦相似度公式，依次計算各個潛在設置點對應初始觀測點之間的相似度；
31、s413、根據各個潛在設置點對應初始觀測點之間的相似度篩選出每個潛在設置點滿足相似度閾值的初始觀測點；
32、s414、計算每個潛在設置點滿足相似度閾值的初始觀測點的相似度總和；
33、s41本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S1包括：
3.根據權利要求2所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S13中，使用變異系數CV、峰度K和偏態S描述概率密度函數，其表達式為：
4.根據權利要求2所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S2中，取值概率的分布函數的加權余弦相似度WCS的表達式為：
5.根據權利要求1所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S3中，初始觀測點和潛在設置點之間的信息熵的表達式為：
6.根據權利要求1所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S4包括：
7.根據權利要求6所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，S41包括：
【技術特征摘要】
1.一種基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，s1包括：
3.根據權利要求2所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征在于，s13中，使用變異系數cv、峰度k和偏態s描述概率密度函數，其表達式為：
4.根據權利要求2所述的基于衛星降水數據的虛擬雨量站設置模擬方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于琛，陶靜，王大川，張何晨，姚慶，田甜，
申請(專利權)人：成都理工大學，
類型：發明
國別省市：
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