[发明专利]一种时空多元水文时间序列相似性度量方法

权利要求书

1.一种时空多元水文时间序列相似性度量方法，其特征在于，依次包含以下步骤：

(1)对洪水的原始降雨数据进行栅格化；生成每个小时的雨量分布矩阵图；根据流域的雨量站点获取的时段降雨量数据，将该流域降雨数据分别填入该流域的栅格化矩阵中，不在流域范围内的地区作补零处理，这样即生成了时段降雨的栅格化矩阵；由于一场洪水历时会有多个小时，对应的时段降雨的栅格化矩阵会有多个，这样就形成了一场洪水的栅格化降雨分布矩阵序列；

(2)通过步骤1生成的栅格化矩阵数据，利用DTW算法计算两个降雨矩阵序列中任意两帧矩阵中任意两行行向量的距离；

(3)使用步骤2计算出的两帧矩阵的任意两行行向量的距离生成两帧矩阵的距离矩阵

(4)使用DTW算法计算步骤3的两帧矩阵的距离矩阵的最短累积距离

(5)使用步骤4中所有计算过的多帧最短累积距离，生成标准模板降雨分布矩阵序列T_R与测试模板降雨分布矩阵T_T的距离矩阵

(6)对步骤5生成的距离矩阵使用DTW算法进行计算，得到最小累计距离

(7)通过步骤6计算的最小累计距离进行寻找相似降雨序列模式，并根据降雨序列与洪水水文序列的对应关系输出相似洪水数据。

2.如权利要求1所述的时空多元水文时间序列相似性度量方法，其特征在于，设两个降雨分布矩阵M_R和M_T，M_R为标准模板降雨分布矩阵，M_T为测试模板降雨分布矩阵，都为n行m列的降雨分布矩阵，两个降雨分布矩阵的距离矩阵

构成的矩阵为n行n列的相似性矩阵；其中D_R1T1代表标准降雨分布矩阵M_R的第一行行向量M_R1与测试模板降雨分布矩阵M_T的第一行行向量M_T1之间的距离，同理D_R1T2代表标准降雨分布矩阵M_R第一行行向量M_R1与模板降雨分布矩阵M_T的第二行行向量M_T2之间的距离，这里的距离使用DTW距离进行计算；这里降雨分布矩阵的行向量在水文中代表为将流域分为n块长条区域，每块长条面积为1*m，单位为km²，对两个不同时间的长条区域降雨情况进行相似度的计算；

距离矩阵的距离为：

为矩阵中的每条规整路径对应的累积距离，取最小的累积距离作为对应距离矩阵的距离，也即降雨分布矩阵M_R与降雨分布矩阵M_T之间的距离；该距离在水文中代表两个时间点该流域降雨情况的相似程度。

3.如权利要求1所述的时空多元水文时间序列相似性度量方法，其特征在于，定义标准模板降雨分布矩阵序列T_R及测试模板降雨分布矩阵序列T_T：

T_R＝{M_R1-t1,M_R2-t2,M_R3-t3,......M_Rn-tn}；

T_T＝{M_T1-t1,M_T2-t2,M_T3-t3,......M_Tn-tn}；

T_R为标准模板降雨分布矩阵序列，由n个标准模板降雨分布矩阵组成；M_R1-t1表示t1时刻标准模板降雨分布矩阵为M_R1，同理M_R2-t2表示t2时刻标准模板降雨分布矩阵为M_R2；

T_T为测试模板降雨分布矩阵序列，由n个测试模板降雨分布矩阵组成；M_T1-t1表示t1时刻测试模板降雨分布矩阵为M_T1，同理M_T2-t2表示t2时刻测试模板降雨分布矩阵为M_T2。