[发明专利]一种基于防汛需求的降雨预报精度评估方法

权利要求书

1.一种基于防汛需求的降雨预报精度评估方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

第一步：网格化与面雨量计算

将数值预报降雨值与实测降雨值统一到统一尺寸的标准网格下；按照统一设定的标准网格尺寸，逐时段采用克里金插值得到网格降雨值，将流域内各网格预报值取算术平均即得到流域面雨量预报值；实测数据主要来源于雨量测站，同样逐时段采用克里金插值得到网格降雨值，将流域内各网格降雨值取算术平均即得到流域面雨量实测值；由此，得到各网格以及全流域的逐时段实测、预报降雨量，为后续步骤提供数据基础；

第二步：降雨预报量级评价指标

对选定的流域总雨量进行量级精度评价，考虑到与时程分配、空间分布指标协调性，选取一个无量纲的值，引入相对误差值项，并按照指标的正向性考虑，取累积总降雨量的量级评价指标为：

当E_sum,all＜0时，令

E_sum,all＝0; (2)

式中：P_sum,all为实测全时段累积总降雨量；为预报全时段累积总降雨量；

E_sum,all作为量级评价指标，值在[0,1]区间，值越大，评价指标越优；在实测降雨量很小时，会引起的表述失真；根据避免误差危害的若干原则，结合精度评价结果的防洪应用场景，当实测降雨P_sum,all≤Tmm时，式(1)中除数取常数T，即：

当E_sum,all＜0时，令

E_sum,all＝0; (4)

除了上述全时段累积总降雨之外，在防汛实践中，还关注考虑最大1h、3h、6h、12h、24h特征时段累积降雨量，为此，相应的针对最大i小时的累积雨量量级评估公式如下：

当E_sum,ih＜0时，令

E_sum,ih＝0; (6)

式中：P_sum,ih为实测最大i小时累积降雨量；为实测最大i小时降雨对应时段的预报累积降雨量；i＝1,3,6,12,24；

最后，将全时段、各个特征时段雨量量级评价指标综合，最终的量级评价指标为

式中：c_ih为实测最大i小时降雨量级评价值所占权重；c_all为全时段量级评价值所占权重，权重根据流域产汇流特性取值，或按平均权重处理；

第三步：降雨预报空间分布评价指标

(1)引入容差区间的概念

对暴雨以上等级划分做适当加密，形成为两档容差区间表：

1)评估时长≤12h时，设置容差区间一；

2)评估时长12h时，设置容差区间二；

(2)制定判定规则

若编号为k网格的全时段累积总降雨的预报值与实测值，落在同一容差区间的，则给网格全时段累积总降雨的空间相符性指标Bool_k,all赋值1，即Bool_k,all＝1，否则赋值为0，即Bool_k,all＝0；

同时关注最大1h、3h、6h、12h、24h特征时段累积降雨量的空间分布影响：相应的针对最大i小时的累积雨量按上述规则考虑，即若编号为k的网格最大i小时降雨累计量的预报值与实测值，落在同一容差区间的，令该网格最大i小时累积降雨的空间相符性指标赋值Bool_k,ih＝1，否则Bool_k,ih＝0；

(3)得到流域空间评价指标

将第k个网格的全时段、各个特征时段的空间相符性指标加权，得到该网格的空间相符性指标为

再将流域内所有网格的空间相符性指标取算术平均，得到流域的空间分布评价指标E_dis，数值在[0,1]区间，值越大，指标越优：

式中，n为流域内的总网格数；

第四步：降雨预报时程分配评价指标

定义洪水预报的常用指标“确定性系数”作为时程评价指标E_pro，数值在[0,1]区间，值越大，指标越优：

式中，P_t为第t时段流域实测面雨量，为第t时段流域预报面雨量，为流域实测面雨量系列的均值；

第五步：降雨预报综合评价指标

将第二至第四步中得到的量级评价指标、空间分布评价指标和时程分配评价指标进行加权计算，得到降雨的综合评价指标E，其数值在[0,1]区间，值越大，指标越优；

E＝E_sum*C_sum+E_dis*C_dis+E_pro*C_pro; (11)

式中，C_sum为量级权重系数，C_dis为空间分布权重系数，C_pro为时程分配权重系数；这三个权重系数根据对洪水洪量、洪峰关注侧重不同而定。