基于遗传算法的洪水灾情评估神经网络模型探讨

洪水灾情评估实际上是一种模式识别问题,而人工神经网络模型具有逼近有界闭子集上任意非线性映射的特性,且模型更新方便。本文邮基于遗传算法的洪水灾情评估神经网络模型,阐述了其基本原理和算法,实例研究表明其实用性、客观性和通用性。     

基于投影寻踪的洪水灾情评价插值模型

为解决单项洪水灾情等级评价指标评价结果的不相容问题,提高综合评价各层次的分辩力和评价模型的精度,本文利用投影寻踪、遗传算法、插值型曲线,为洪水灾情评价提供了一种新模型--遗传投影寻踪插值模型.通过最佳投影向量和评价指标向量的内积可把洪水灾情多维评价样本指标综合成一维投影指标,根据该投影指标值和对应等级的分布,可建立洪水灾情评价的插值模型,解决了各单项洪水灾情评价指标评价结果的不相容问题,提高了洪水灾情综合评价问题各层次的分辩力.作为示例,对中国部分省市的洪水灾情进行了综合评价.     

基于机器学习方法的上海市暴雨内涝灾情预测模型研究

本文基于区域灾害系统理论,综合考虑致灾因子、暴露度和脆弱性,提出了一套暴雨内涝灾情预测指标体系;在此基础上利用上海市应急联动中心110接报暴雨内涝灾情数据,构建了暴雨内涝灾情预测BP模型(Back Propagation Model)和XGBoost模型(Extreme Gradient Boosting Model),并对比分析了预测模型效果,实现对上海市暴雨过程内涝灾情数量预测;最后对内涝灾情影响等级进行阈值划分,以期为暴雨内涝影响预报与风险预警业务、服务及灾害管理提供技术支撑。结果表明:1)综合考虑致灾因子、暴露度、脆弱性指标且不经主成分分析降维的指标组合作为暴雨内涝灾情预测指标体系时,BP模型和XGBoost模型的预测精度最优;2)全量样本XGBoost模型总体表现最优,暴雨内涝灾情的右偏分布和内涝灾情的异常高值均对XGBoost模型预测误差有不同程度的贡献;3)综合评价法在历史灾情百分位法和模拟灾情百分位法基础上,结合多年业务实践经验和用户对于110灾情的处置承受力对暴雨内涝灾情进行阈值划分,在实际应用中具有一定参考意义。     

自然灾害的模糊识别模型及其应用

自然灾害是各种模糊因素综合作用的结果，模糊集理论与方法是评价自然灾害的重要手段。本文提出应用模糊识别模型进行自然灾害评价，以洪水灾害为例，将模糊识别结果同灰色关联度模型的评价结果进行了分析比较，结果表明，模糊识别结果比灰色关联度模型结果更客观、更符合实际。     

基于熵权的灰色聚类在洪灾评估中的应用

洪水灾害灾情识别的实质就是建立各个洪水灾害灾情决策指标与洪灾等级之间的非线性关系。鉴于洪灾成因机制的复杂性和发生过程的随机性,在灰色聚类的基础上引入信息熵概念,提出了具有典型指数白化权函数,并采用加权平均原则的灰色信息熵聚类。该方法有效解决了"零权重"问题,通过引用熵权所反应的数据本身的效用值来修正指标的权重系数,充分利用了样本遗留信息,并极大地保留了聚类系数的蕴涵信息。实例证明,灰色信息熵聚类的评价过程直观简单,结果合理有效,能有效扩大灰色聚类在实际工程中的应用范围。     

基于灰云白化权函数的洪水灾害综合等级评估

将表示信息模糊性和随机性的定性、定量转换的云模型引入灰色白化权函数的表达,对传统白化权函数进行改进,建立了基于灰色云模型的白化权函数,用灰云聚类模型对洪水灾害损失进行等级评估,以弥补常用方法的不足。最后选取1989-1990年间我国部分省市发生的45个洪水灾害的灾情案例作为评估实例,选取房屋倒塌数量、受灾面积、伤亡人数和直接经济损失4个评估指标,对所有样本进行灰云聚类,得到了灾情评估结果,证实了该方法的可行性。     

自然灾害综合灾情分级模型及应用

根据对自然灾害灾情的调研，提出了自然灾害综合灾情分级的指标体系和单指标分级标准，然后应用灰色聚类方法建立了自然灾害综合灾情分级模型，并探讨了该模型在评估1993年中国沿海地区台风、暴雨灾害灾情中的应用。     

基于免疫遗传算法的洪灾神经网络评估模型

灾情评估的结果既是制定防洪减灾决策的基本依据，也是评价防洪工作成效的重要指标。提出了一种基于免疫遗传算法优化的神经网络模型（IGA—NN）并用于洪水灾情的评估，给出了IGA—NN的设计方法和优化步骤。同时还将ICA—NN与标准遗传算法优化的神经网络模型进行了比较，显示了IGA—NN的优越性。最后通过实例，验证了IGA—NN的实用性。     

建立洪水灾情等级模型的实用方案

为检验已订的洪水灾情等级标准的合理性，提出了一种新的洪水灾情模型－逻辑斯谛曲线（ＬＯＧ）模型，它的灾级是连续的实数值。根据ＬＯＧ模型参数值可以分析各灾情指标值对灾级的影响程度，从而检验原订灾级标准的合理性；并给出了基于实码遗传算法的ＬＯＧ建模的实施方案。实例研究说明了这套方案是实用和通用的，在其它灾情等级评估中也具有广泛的应用价值。     

多种灾情预测模型的研究──2001年后上海市热带气旋灾情预测

采用３种方法，即灰色模型ＧＭ、自回归－滑动平均模型ＡＲＭＡ和人工神经网络ＡＮＮ预测了上海市２００１年后（含２００１年）强热带气旋出现的趋势与规律。结果表明，２００１，２００６和２０１０年将出现中级以上灾情，而前两个年份灾情较重．通过数值计算结果比较了３种方法的应用特点，为进一步建立综合预测模型打下基础。     

川藏铁路四川段沿线诱发地质灾害降水阈值研究

利用2009—2019年川藏铁路沿线四川段地质灾害数据、国家气象中心逐小时降水量资料,统计了地质灾害与降水的关系,发现研究区89%的滑坡灾害和96.6%的泥石流均发生在汛期,且地质灾害高发路段位于青衣江暴雨区,与四川地区降水时空分布特征相吻合。分析雨型、降雨强度、前期降雨等因子对地质灾害的影响,发现快速激发,中速激发和慢速激发的地质灾害分别约占33.3%、25.9%、40.8%,表明降雨历时并不是影响地质灾害发生的最直接因子,前期降雨的作用不可忽视;结合环境因子对地质灾害进行了分区,基于降雨历时-雨强(I-D)预报模型建立了川藏铁路沿线四川段引发地质灾害的降水阈值分布。利用该降水阈值的分布特征,检验了2019年引发地质灾害的降水量,发现阈值雨量的判别方法较为科学,具有较强的参考价值。     

空间不完备信息条件下的区域自然灾害风险评估实例部分

区域自然灾害风险评估中所用的数据不仅具有时间的意义，而且具有空间的意义。当数据的空间信息不完备时，需要对其进行优化处理，以减水风险评估的误差。作者在本刊上一期的一篇文章中已进行了这方面的理论探讨，将区域自然灾害风险评估中所遇珐的空间不完备信息分为两类，分别用插补模型和校正模型进行了处理。插补模型是针对空间数据缺失情况的，而校正模型是针对空间数据不符合精度需要情况的。本文以湖南省农村种植业水灾为例，     

秦淮河流域中游地区两变量洪水风险分析

秦淮河流域地处长江下游,其中游地区主要位于南京市江宁区境内,受汛期强降雨、上游洪峰以及下游长江水位顶托影响,洪水灾害频繁。针对秦淮河流域中游地区暴雨洪水影响因素众多的特点,利用二维Gumbel模型,开展了基于暴雨与洪水水位两变量的洪水风险分析。结果显示,与单变量极值分布相比,两变量极值分布综合考虑了暴雨和洪水的不同频率特征,能够较为全面地分析水文极值事件的统计规律,从而使洪水风险分析更加符合实际情况。     

自然灾害保险风险分析

在考虑自然灾害的危险性、灾害的经济与社会易损性和风险区的工程防御能力的基础上，建立了自然灾害保险风险分析的数学模型。选择给人类社会造成重大损失的地震、地质灾害、洪水和台风等4种自然灾害作为灾害危险度评判的灾种，利用所建立的数学模型，对中国由然灾害保险风险进行了评判。并根据评判结果绘制了中国自然灾害保险风险区划图。     

我国旱涝空间型的马尔科夫概型分析

旱涝灾害在我国是影响最大、也最为频繁的气候灾害。本文利用马尔科夫概型分析的原理和方法，在验证了我国旱涝空间型序列具有马尔科夫性质的基础上，计算出各状态的转移概率，进而分析了旱涝空间型序列的静态和动态结构，并揭示出旱涝空间型各状态演化的优势倾向。     

"深圳-巴彦浩特"地理样带土地利用与水旱灾害研究

在建立1990-2000年“深圳-巴彦浩特“地理样带水旱灾害数据库的基础上,结合样带1995、2000年两期的土地利用数据,分析了样带水旱灾害的区域差异,及其与样带土地利用时空格局的关系.结果表明,样带水旱灾害呈现较强的南北差异,北方以旱灾为主,南方以水灾为主;土地利用结构对样带水旱灾害有较强的影响,土地利用类型复杂的县市有较高的水旱灾害发生率,而土地利用类型单一的县市则受水旱灾害影响较小.水灾主要出现在样带南部多种土地利用类型混杂的县市,特别是城镇建设用地比例较高的地区,水灾相对更为频繁;旱灾在缺乏灌溉水源且以耕地和草地为主要土地利用类型的区域发生频率较高.     

基于GIS的广西农业暴雨洪涝灾害风险评估

以自然灾害风险评估理论和方法为指导,遥感本底数据、气象数据、基础地理信息数据、社会经济数据为基础数据,构建广西农业暴雨洪涝灾害风险评估指标体系,采用层次分析及加权综合法建立农业暴雨洪涝灾害风险评估模型;借助GIS技术,计算广西农业暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力及综合风险指数,并对广西农业暴雨洪涝灾害进行风险区划,采用相关分析法将广西农业暴雨洪涝灾害风险结果与广西历史暴雨洪涝灾情数据进行对比验证,研究结果表明,农业暴雨洪涝风险分布结果与洪涝灾情损失的空间分布基本吻合,南部沿海的风险性最强,西部风险性最小。     

近十几年来中国铁路水害的时空统计特征

利用收集的２０００多个铁路水害的记录，计算分析了我国铁路水害的一些统计规律，它们可以总结为：１．我国铁路水害的月特征是：从整体上看绝大部分都发生于６－８月，由北到南又有些差异；２．我国铁路水害月平均断道次数服从正态分布规律；３．铁路水害频发地区集中的成都、郑州、哈尔滨、沈阳等铁路局，其中成都、郑州两局水害占全路的一半。     

门限自回归模型在海洋冰情预测中的应用

给出了建立门限自回归模型（ＴＡＲ） 的一套实用方法, 用作者提出的改进遗传算法可同时优化门限值和自回归系数,成功地解决了ＴＡＲ建模过程所涉及的大量复杂寻优工作这一难题。实例计算的结果说明了, 这套方法在海洋冰情预测中是可行的和有效的, 在各种自然灾害非线性时序动态预测中具有重要的理论意义和广泛的实用价值。     

山东省旱,涝,地震灾害的时序特征及其相互关系

分析了山东地区历史干旱、洪涝和地震灾害时间分布特征及其相互关系，发现旱涝与地震灾害一样具有不同时间尺度的准周期活动特征，且地震与旱涝具有一定相关关系．如内陆大地震多与干旱活动相继发生，海域地震多发生在洪涝活动时期；破坏性地震前多发生干旱，震后又常有洪涝相随等。进而对山东旱涝活动进行了初步分期。文中还对上述现象的成因作了简单分析。