半湿润流域洪水预报实时校正方法比较

为了提高新安江模型在半湿润流域的洪水预报精度,选择K最近邻(KNN)算法、传统的误差自回归(AR)方法、反馈模拟方法3种实时校正方法,以陕西省陈河流域为试验对象进行洪水预报。以洪峰相对误差和纳什效率系数为评价指标,分析对比3种方法的校正效果。结果表明:3种校正方法均能提高预报纳什效率系数,其中反馈模拟最优,AR、KNN效果次之;反馈模拟对洪峰误差校正相比于KNN算法在短预见期内更为精确,两者均能减小AR法在洪峰误差校正上的不足;加入历史样本的KNN算法在洪峰误差校正上效果优于反馈模拟,可有效提高洪水预报精度。     

山区小流域洪水预报实时校正研究

为了解决现有实时校正方法对山区小流域洪水进行校正能力不足的问题,引入K最近邻算法用于洪水预报实时校正。以安徽省沙埠流域为试验流域,构建基于K最近邻算法的实时校正模型,同时采用BP神经网络实时校正法和传统的误差自回归方法,以洪峰相对误差和确定性系数为评价指标,分析各校正模型的校正结果。结果表明:基于K最近邻的实时校正法对确定性系数改善最优,BP神经网络实时校正法对洪峰误差校正更精确;将历史洪水资料纳入学习样本后,基于K最近邻的实时校正法的校正能力将进一步提升。基于K最近邻的实时校正法能够有效避免误差自回归方法对洪峰误差控制较差的缺陷,适应性强,反应灵敏,精确度高,可作为山区小流域洪水预报实时校正的有效工具。     

水动力学模型实时校正方法对比

选择典型的实时校正方法:传统的误差自回归、基于K最邻近算法(KNN)的非参数校正及基于Kalman滤波的多断面校正法,并以Kalman滤波与KNN结合构造综合方法,以淮河流域吴家渡—小柳巷区间作为试验河段,构建一维水动力学模型并与实时校正方法联合应用。简要介绍这4种方法的原理与模型构建方法,然后对比分析各种方法的模拟结果,尤其对模拟洪峰稳定性、峰现时间、峰现误差等进行比较,认为前3种基本方法均能在相当长的预见期内提高洪水的预报精度,而综合法实时校正法对洪峰部位的模拟更为稳定可靠、总体效果更好,更适合预报校正工作的需要。     

新安江模型和支持向量机模型实时洪水预报应用比较

选择新安江模型和支持向量机模型分别在浙江省、陕西省的4个流域进行实时洪水预报,并使用K-最近邻实时校正法对新安江模型预报结果实时校正,比较2种模型在不同流域的应用效果,其中选择确定性系数、峰现时间误差、洪峰相对误差和均方误差作为模型预报评价指标。进一步改变预报预见期并分析2种模型在不同预见期内的预报精度。研究结果表明,新安江模型和支持向量机模型在不同流域洪水预报中各有优势,支持向量机模型预报精度受降雨精度影响较大。当预报预见期较长时,新安江模型预报结果更好;随着预见期缩短,支持向量机模型预报精度显著提高,在短预见期实时预报中支持向量机模型优势更明显。在预报难度较大的半湿润半干旱流域,新安江模型和支持向量机模型在率定期和实时预报过程中均具有较高精度。     

水文水力学结合的秦淮河流域洪水模拟与实时校正

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用K最近邻(KNN)法和反馈法对模拟结果进行实时校正。结果表明,采用KNN法校正后确定性系数为0.718～0.975,达到了乙等预报精度要求,可用于秦淮河流域洪水模拟预报。     

产流误差的动态系统响应曲线修正方法应用

产流误差的动态系统响应曲线修正方法(Dynamic System Response Curve,DSRC)是一种基于微分响应来反演修正的实时修正方法.简要介绍了实时修正概念和三水源新安江模型的结构、计算原理,详细阐述了DSRC的基本修正原理和过程.基于东圳流域1965~1999年共16场历史洪水运用三水源新安江模型洪水预报的结果,分别采用DSRC和二阶自回归(AR)模型进行实时修正.分析比较这16场历史洪水的平均修正结果,表明对洪水预报进行实时修正能提高预报精度,且采用DSRC的修正效果比AR模型更好.     

秦淮河水文水动力模型及实时校正

为了解秦淮河的径流规律及特征,针对秦淮河流域的地形、水系、产汇流特性、水利工程及下游潮位特征,构建了秦淮河流域水文水动力模型,计算了秦淮河水系主要计算断面的水位流量过程,并选择K最近邻算法(KNN法)和反馈法两种实时校正方法对模拟结果进行校正。结果表明,以各洪水场次的洪峰相对误差和纳什效率系数作为评价指标,秦淮河流域水文水动力模型模拟效果良好,经实时校正后,模拟精度得到了进一步提高,可用于流域的洪水预报。     

洪水预报误差置信限与误差评定方法研究

在实时洪水预报调度中,洪水预报误差的统计特性和误差置信限对调度风险的确定影响较大,为此,以三花间伊河卢氏流域为例研究了洪水预报误差的统计特性和误差置信限问题,结果表明,洪水预报误差通常具有有偏概率分布的特点,用现行水情预报精度标准及误差置信限评定方法对其进行评定时可能会出现两种不同的结果,但误差置信限评定方法比现行水情预报精度标准更为严格。     

基于实时校正和组合预报的水文预报方法研究

基于实时校正和组合预报方法,提出了3种有效减小预报误差的耦合模型,即先实时校正后组合预报、先组合预报后实时校正以及实时校正组合预报一体化模型,并以牧马河流域为例,开展了例证研究.结果表明:3种耦合方法均能显著地减小预报误差,提高水文预报精度,其中实时校正组合预报一体化的方法效果最优.     

基于贝叶斯分析的水文组合预报模型

水文组合预报方法是对多种预报模型的预报结果进行组合分析的一种预报方法.针对历史洪水数据不丰富的流域难于利用多种水文组合预报模型进行洪水预报的现状,构建了以贝叶斯分析为基础,同时结合专家经验、马尔科夫蒙特卡洛模拟、Gibbs抽样法,并引入实时校正的组合预报模型.以嫩江流域为实例,对基于贝叶斯分析的组合预报模型的精度进行了验证.验证结果表明,该模型可行而且实用,预报精度明显高于单个模型的预报精度.     

基于集合卡尔曼滤波的新安江模型状态变量实时修正方法

为了提高洪水预报的精度,基于集合卡尔曼滤波,提出对流域中子流域中间状态量进行全状态量回溯修正方法。该方法根据每个子流域地貌特征和汇流时间不同,分别找出其相应的回溯时间,与新安江模型相结合对各个子流域特定时段前的中间状态量进行全状态量回溯修正,逐步降低误差的累积。采用理想模型验证,结果显示子流域中间状态量得到有效修正,洪量相对误差和洪峰相对误差减小,确定性系数提高。以大坡岭流域为例,采用该方法对流域12场历史洪水进行修正,修正结果表明此方法能有效提高洪水预报的精度,可在实际洪水预报中推广应用。     

基于风险分析的流域防洪系统调度决策模型研究

在已有成果的基础上,以长江流域为背景,将防洪系统联合调度模型和风险分析相结合,提出考虑入流洪水地区组成不确定性的防洪调度决策风险模型．该模型采用AR模型方法进行流量预报,对于预报误差,用一定置信水平下t分布估计误差的方差,从而求出流量过程误差的上下限,计算出未来发生的多种来水过程,为实时调度的贝叶斯决策和风险分析提供计算基础．在某联合调度方案下,可以进行风险分析计算,将一个复杂的随机调度决策问题转化为确定性调度决策问题．结果表明,该模型的计算工作量较一般随机生成模拟模型的计算工作量小得多,同时可以计算并保存可能大洪水情况下的调度应急方案．     

洪水预报误差分布的极大熵法

首先根据实际洪水预报误差出现在有限区域的特点,应用极大熵原理,建立了洪水总量预报误差分布的极大熵模型;通过几个不同流域的计算,得出随着降雨量的增大,产流预报误差趋于一个稳定值的结论. 同时将该模型计算的分布与正态分布进行了比较,结果表明用极大熵法求得的误差概率分布能更好地描述洪水总量预报误差的分布特性,可以根据实际降雨量的大小确定不同的最大不确定性的误差分布,为分析不同量级洪水预报的风险提供依据.     

基于TS-KNN的室内定位算法

室内定位是智慧城市的硬性需求,大量智慧城市相关应用都离不开位置服务。主要室内定位技术包括:蓝牙、RFID、UWB、地磁等,但由于成本、部署便捷性等问题,限制了其应用发展。笔者提出了一种基于指纹时序特征的KNN(k-nearest neighbor)定位算法(TS-KNN,timing sequence based KNN),该算法使用当前时刻的指纹进行基准坐标选择,并利用前几个时刻的定位结果对每个基准坐标进行权值修正。在重庆市某广场进行实验测试结果表明,提出的TS-KNN方法与KNN和WKNN等其他算法相比较,具有更高准确率,可有效提高室内定位精度,降低平均定位误差。     

基于二次指数平滑法和优化Kalman滤波的短时交通组合预测

优化改进传统的Kalman滤波模型,解决预测精度不高且预测滞后的问题.用二次平滑指数法和优化后的Kalman滤波模型两种方法组合对道路断面通过交通量进行短时交通预测,通过平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分析预测结果.实例预测结果表明:当修正因子α=0.5时预测结果较为精确,同时,优化改进后的Kalman滤波模型的预测准确性有所提高.组合预测的两种方法都能够有效地降低预测误差,但按权重组合预测的效果更为明显.