[发明专利]一种基于多特征融合技术的中小河流洪水预报方法及其预报系统

说明书

本发明涉及一种基于多特征融合技术的中小河流洪水预报方法及其预报系统，属于水利信息技术处理领域，包括以下步骤：S1、获得历史洪水场次和实际洪水场次的各雨量站每小时的雨量观测数据；再对这些雨量观测数据进行相似性特征匹配，得到多个不同的匹配结果，将上述多个不同的匹配结果放入不同的集合中；S2、采取基于水利数据的主成分分析投票算法，对每个水文特征的匹配结果进行投票，找到票数最高的洪水场次，从而得到最相似的洪水过程，用于中小河流洪水预报。本发明解决了我国湿润与半干旱半湿润地区中小河流的洪水预报问题，提高了中小河流洪水预测预报精度。

技术领域

本发明涉及一种基于多特征融合技术的中小河流洪水预报方法及其预报系 统，属于水利信息技术处理领域。

背景技术

信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现 工业化、现代化的关键环节。水利信息化就是指充分利用现代信息技术，深入开 发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息的采集、传输、存储、处理和服务， 全面提升水利事业活动效率和效能的全生命周期过程。中小河流洪水预报就是一 种行之有效的水利信息技术，对保障人民的生命财产安全具有重要的现实意义， 也是目前最有效可行的防灾减灾非工程措施之一。

中小河流洪水预报首要目的和任务是预警，通过观测和预报的降雨，预报超 过洪水预警阈值的发生时间、洪峰大小及出现时间，最大程度地避免人员伤亡， 减轻灾害损失。其次，是为了增加河流洪水预报的预见期和精度，为防洪调度指 挥决策提供参考依据。

现阶段中小河流洪水预报大多数采用传统经验预报方法，还不能为各级政府 和防汛部门提供及时准确的预警预报信息，难以满足中小河流防洪的需求。所以 需要一个数据驱动的中小河流洪水预报方法。

发明内容

发明目的：本发明针对水利信息系统中，对洪水数据信息的特征提取，去分 析和解决在洪水预测预报中的复杂的问题。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下具体技术方案：

一种基于多特征融合技术的中小河流洪水预报方法，包括以下步骤：

S1、获得历史洪水场次和实际洪水场次的各雨量站每小时的雨量观测数据； 再对这些雨量观测数据进行相似性特征匹配，得到多个不同的匹配结果，将上述 多个不同的匹配结果放入不同的集合中；

S2、采取基于水利数据的主成分分析投票算法，对每个水文特征的匹配结果 进行投票，找到票数最高的洪水场次，从而得到最相似的洪水过程，用于中小河 流洪水预报，具体包括以下过程：

S2.1、将不同特征值匹配出来的洪水场次放入不同的集合中；

S2.2、对上述集合按照用户投票数进行排名，投票数最多的洪水场次，认为 是投票算法出现的最好结果；

S2.3、如果在步骤S2.2阶段出现某几场洪水场次得票数一样时，再分别考虑 洪水场次在不同特征匹配结果中出现的位置，将这些位置进行相加，位置之和比 较小的，认为是投票算法出现的最好结果；

S2.4、如果在步骤S2.3阶段出现某几场洪水场次得票数以及所述某几场洪水 场次在不同特征匹配结果中出现的位置之和都一样时，就对该流域的洪水数据进 行主成分分析，分析哪个特征值比重比较大，就取在那个特征值集合中，将排名 较靠前的洪水场次认为是投票算法出现的最好结果；

S2.5、最后输出投票结果。

所述步骤S1中所述的特征包括面雨量特征、降雨强度特征和暴雨中心特征。

面雨量特征值求解过程包括以下步骤：

步骤A1、取历史洪水场次的降雨数据，观测时间段从开始降雨到预测时间起 始点t0，计算出观测时间段内的面雨量总和S；