[发明专利]一种基于支持向量机的泥石流灾害降雨阈值自动划分方法

权利要求书

1.一种基于支持向量机的泥石流灾害降雨阈值自动划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以区域为单元，收集该区域内典泥石流事件及对应的降雨资料，构建区域泥石流灾害及降雨资料数据库；

S2：对所述数据库中降雨时间序列数据进行预处理，采用雨场划分标准来确定降雨起始点，通过编写代码实现自动划分雨场，计算并输出降雨历时和平均降雨强度参数，所述雨场划分标准选用：以小时降雨大于1mm作为降雨的起点，以连续6小时降雨小于1mm作为降雨的终点；

S3：结合泥石流灾害发生流域的空间位置，采用相应的筛选标准确定对应的最优选降雨监测站点，得到诱发泥石流灾害对应的降雨历时和平均降雨强度；

S4：分别统计得到所述数据库中所有诱发泥石流灾害及未诱发泥石流灾害的降雨历时和平均降雨强度；

S5：根据支持向量机算法构建模型，对诱发及未诱发泥石流的降雨历时和平均降雨强度参数进行划分，并通过模型训练、交叉验证以及参数寻优步骤，得到优化后的泥石流启动临界降雨阈值I-D模型并输出图件及对应的阈值结果；

S6：利用一组降雨强度-降雨历时检验数据，输入到所述I-D模型中，判断该组降雨强度-降雨历时检验数据下泥石流灾害是否发生，并与实际情况进行对比，验证所述I-D模型的准确性；

其中，对降雨监测时间序列数据进行预处理，包括如下步骤：

步骤V1：根据Matlab构建连续时间序列，起始时间T0为数据库中所有降雨数据的起始时间，Tf为数据库中所有降雨数据的终止时间，dt设置为1h；

步骤V2：构建运算矩阵B，其中第一列为步骤V1中构建的dt=1h的连续时间序列，第二列均赋值为0；

步骤V3：构建数据库降雨数据矩阵A，其中A（：，1）为数据库中收集的雨量站点时间列数据，A（：，2）为数据库中收集的雨量站点降雨列数据；利用两个集合交集的非函数setxor函数，返回矩阵A、B的非公共行矩阵C，根据D = [A；C]式可得到A、C两个集合的并集D，再利用unique函数消除矩阵C中的重复行并按时间序列排序，即得到连续的降雨时间序列数据，以便进行下一步的雨场划分；

S3步骤中结合泥石流灾害发生流域的空间位置，采用相应的筛选标准确定对应的最优选降雨监测站点，匹配泥石流灾害发生时的降雨历时和平均降雨强度，详细方法如下：

对于搜集到的泥石流事件及雨量站信息，在Matlab中构建空间坐标系，A（i1，j）表示泥石流发生事件位置坐标，B（i2，j）表示雨量站位置坐标，其中，i1=1，2，…，n；i2=1，2，…，m；j=1，2，计算n个泥石流发生点与m个雨量站之间距离，所得结果存于矩阵Dm×n中，并按下式将距离转为以米为单位表示，对矩阵D’m×n按行进行升序排列，选出每一泥石流发生点5000米范围内所含雨量站，距离最近者，则将该站点数据同泥石流灾害进行对应，若5000米范围内无雨量站，则记为空值（—），表示该次泥石流事件无降雨记录信息，并舍弃掉该次发生事件；

此外，对于群发性泥石流事件，若规定范围内只有一个雨量站，只能将这些群发性泥石流事件当作一次事件。

2.根据权利要求1所述的一种基于支持向量机的泥石流灾害降雨阈值自动划分方法，其特征在于，

所述区域泥石流灾害及降雨资料数据库包括如下项目：

a：泥石流灾害发生时间，坐标位置；

b：泥石流灾害区域范围内的小时雨量监测数据，雨量监测设备坐标位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于支持向量机的泥石流灾害降雨阈值自动划分方法，其特征在于，输出降雨历时和平均降雨强度参数，包括以下步骤：

步骤D1：确定场次降雨起点、场次降雨终点，确定场次降雨历时；

步骤D2：确定场次降雨累积降雨量、平均降雨量。

4.根据权利要求1所述的一种基于支持向量机的泥石流灾害降雨阈值自动划分方法，其特征在于，S5步骤中，根据支持向量机算法构建模型，通过构建支持向量对诱发未诱发泥石流的降雨历时和平均降雨强度参数进行划分，通过优化核函数及参数，使得阈值线到每个支持向量的距离最大化，进而得到优化后的降雨诱发泥石流启动降雨阈值公式。