[发明专利]一种应用于输电线路的山林火灾预警方法

权利要求书

1.一种应用于输电线路的山林火灾预警方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.获取历史山林火灾样本库，并进行特征筛选，获得最终历史山火样本库；

S2.将最终历史山火样本库中的所有样本划分为训练集和测试集，并计算样本失衡比例；

S3.构建火灾风险评估模型的总目标函数；

S4.构建第一棵决策树，逐一计算火灾特征作为备选分裂节点时的分裂增益；

S5.确定第一棵树结构后，计算各叶子节点的权重；

S6.在第一棵树的基础上，逐个构建若干棵树，每棵树选取前一棵树预测结果与真实结果的残差作为目标进行训练；

S7.根据训练好的若干棵决策树，获得山林火灾风险评估最终模型；

S8.采用山林火灾风险评估最终模型，对山林火灾发生风险进行实时预测。

2.根据权利要求1所述的应用于输电线路的山林火灾预警方法，其特征在于所述的步骤S1，历史山林火灾样本库包括历史天气数据和输电线路通道内植被类型；历史天气数据的特征包括最高温度、最低温度、平均温度、湿度、风速、风级、风向角度、气压、能见度和日降雨量特征；将输电线路通道内植被的类型进行分类，包括林地、草地、田地和坟地；最终历史山火样本库的样本特征包括：山火发生日期、最高温度、湿度、风速、风向角度、能见度、日降雨量、植被类型和山火标志。

3.根据权利要求2所述的应用于输电线路的山林火灾预警方法，其特征在于所述的特征筛选包括通过计算各特征之间的相关系数进行特征筛选，特征之间的相关系数的计算方法为：

其中，ρ_s表示特征之间的相关系数；d_m表示特征种类；n表示样本数量；m表示特征编号；N表示特征总数。

4.根据权利要求3所述的应用于输电线路的山林火灾预警方法，其特征在于所述的步骤S2，包括将最终历史山火样本库中的所有样本按照设定比例划分为训练集和测试集；根据训练集中历史山火样本数量和正常样本数量，计算样本失衡比例：

其中，β为样本失衡比例；N₊表示山火样本数量；N_-表示正常样本数量。

5.根据权利要求4所述的应用于输电线路的山林火灾预警方法，其特征在于所述的步骤S3，包括计算总目标函数O_bj：

其中，n表示样本数量；i表示样本编号；k表示第k棵树的序号；K表示树的总数；y′_i表示预测模型输出的预测值；y_i表示样本的真实值；Ω(f_k)表示正则化项；f_k表示第k棵树；l(y′_i,y_i)表示预测值和真实值之间的损失函数：

l(y′_i,y_i)＝α_i(y′_i-y_i)²

其中，α_i表示样本惩罚系数，当样本为山火样本时，α_i＝β，当样本为正常运行样本时，α_i＝1；β为样本失衡比例；y′_i表示预测模型输出的预测值；y_i表示样本的真实值；

计算正则化项Ω(f_k)：

其中，γ和λ表示超参数；T表示叶子节点数目；f_k表示第k棵树；w_j表示叶子节点的权重，j表示叶子节点的编号。