[发明专利]洪水全要素异变的诊断方法

权利要求书

1.一种洪水全要素异变的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取洪水全要素的指标数据，包括洪峰流量值、洪峰水位、最大3天洪量值、最大7天洪量值和洪水历时；

S2.对各个指标进行归一化处理：包括：假设第i场洪水第j个指标为则进行归一化计算的公式为：

式中，和分别为第j个指标的最大值和最小值；

S3.从分类的角度对洪水全要素的异变诊断进行界定，利用AFS-FCM模型确定分类数；所述的S3步骤中利用AFS-FCM模型确定分类数的核心为利用平均目标函数值来确定最佳分类数，平均目标函数越小的分类数越好，其中，平均目标函数的计算公式为：

式中X＝{x_i,i＝1,2…，n}为训练样本集，c是预设的类别数目，v_i(i＝1,2,…,c)为各类别的聚类中心，其中：

且即各个聚类的隶属度值和为1；

式中，b为模糊指数，b∈[1,∞)；d_ik是样本点X_k到第i类中心V_i的欧氏距离；d_lk是样本点X_k到第l类中心V_l的欧氏距离；

S4.确定各个要素的权重值大小；所述的S4步骤具体包括：

S41.计算多维样本数据的一维投影：

式中x_ij(j＝1,2,…,n)是一个n维样本值，a＝(a₁,a₂,…,a_n),a_j∈[-1,1]，为一个投影向量；

S42.构造投影指标函数：

Q_a＝S_a·D_a

式中的S_a为类间距离函数，D_a为类内密度函数，其中：

式中，为投影值Z_i的平均值；r_ij为样本之间的距离，即r_ij＝Z_i-Z_j；R为局部密度的窗口半径，u(t)为单位阶跃函数，当t≥0时其值为1，当t＜0时其值为0；

S43.构建投影追踪模型：

S44.根据投影值(Z_i)和归一化的各要素值(x_ij)得到各指标在各场洪水中的投影值：

Z_ij＝a_j×x_ij；

S45.计算各要素在各场洪水中的权重C_ij：

S46.计算各要素的平均权重值C_j：

为了使得到的权重均为正值，即C_j0，在此将投影向量a＝(a₁,a₂,…,a_n)的范围进行调整为：a∈(0，1]；

S5.依据归一化的指标、分类数、各要素的权重值大小，依据云模型的计算方式，计算得到洪水全要素异变的诊断结果，所述的S5步骤具体包括：

S51.依据步骤S3中确定最佳分类数，划定各要素的类别标准集；

S52.依据标准集，计算云模型的数字特征，并生成云模型；

S53.结合各要素的平均权重，计算综合确定度；

S54.利用综合确定度，判定样本级别；

S6.根据分类结果解读洪水全要素的异变性。

2.根据权利要求1所述的洪水全要素异变的诊断方法，其特征在于，所述的S51步骤中采用等距离法划分各指标的标准集，其计算公式包括：

M_j和m_j分别是第j项指标的最大、最小值；

式中：deta_j＝(M_j-m_j)/c；f＝1,2,…,c，c为分类数，为第j项指标的第f个分类标准集。