基于粒子群优化神经网络的台风灾情定量评估

准确的台风灾情评估,是做好防灾减灾工作、降低灾情的基础。通过分析台风灾情与致灾因子、孕灾环境和承灾体的相关关系,将时间和GDP引入到评估因子中。针对评估因子和台风灾情之间具有高度不确定的非线性关系,应用神经网络理论进行台风灾情评估,并将基于全局随机优化思想的粒子群优化(PSO)算法对BP神经网络的初始权值进行优化,以改进BP神经网络方法存在的对初始权值敏感、易陷入局部极小点的缺点,从而建立了PSO-BP网络台风灾情定量评估模型。将该模型应用到2007年台风灾情评估中,评估值与实际值基本符合,表明该模型能应用于台风灾情的定量评估。     

基于BP神经网络和VSM的台风灾害经济损失评估

统计了对广东省造成直接经济损失的台风数据,包括致灾因子、孕灾环境和承灾体等评估因子,对数据进行无量纲化、归一化处理,作为验证模型的数据集。建立BP神经网络和空间向量模型(VSM)相结合的综合评估模型,利用BP神经网络进行初步预测,基于VSM对预测结果进行修正,从而构建台风灾害经济损失评估模型。将收集的历史台风经济损失数据分为训练和测试集,对模型进行训练和检验。经验证,采用BP神经网络和VSM相结合的台风灾害经济损失评估模型能够有效降低训练数据不足对评估结果的影响,平均误差率由30%降低到14%。     

基于等距特征映射降维的台风灾情概率神经网络预评估模型

台风致灾因子、承灾体和灾情之间是一个复杂的非线性动力系统,准确高效地提取重要指标对台风灾情等级进行预评估,是防灾救灾工作的重要依据。采用主成分分析、等距特征映射和信息熵特征提取的承灾体关键指标,和致灾源作为输入神经元,灾情等级作为输出神经元,建立台风灾情概率神经网络预评估模型。结果表明,基于等距映射非线性特征提取的概率神经网络预评估模型的准确率达到90%。     

一种台风灾情综合评估模型及应用

对台风灾情评估提出了一种基于台风灾害案例历史案例分析、综合模糊数学和灰色关联分析的综合评估模型;利用模糊隶属函数将台风灾情原始数据无量纲化,再设定一极重灾为参考序列。根据台风各评估指标与参考序列的距离,计算出关联系数;将关联系数加权平均和定义为灾度,根据灾度值评定台风的灾级。并以广东省台风灾情为例,验证了此模型。     

农作物干旱灾害实时风险监测研究——以2014年河南干旱为例

灾害实时风险监测对抗灾减灾工作具有重要的作用。以干旱灾害风险的业务化监测为出发点,从造成农作物干旱灾害的致灾因子危险性、承灾体脆弱性和孕灾环境稳定性3方面入手,采用相关系数法和熵权法确定干旱灾害实时风险监测的指标体系和权重,基于风险加权求和、幂权乘积模型对农作物干旱灾害风险进行了实时监测研究。以2014年河南干旱为例,结果表明,灾害风险的变化是致灾因子和承灾体及孕灾环境三者的叠合效应。整体上,2014年河南干旱农作物风险表现为7月份风险最高,8月份次之,9月份最低,与统计的灾情数据趋势一致;在空间上,中部地区较高,南北相对较轻,符合灾情数据的空间分布。研究结果表明基于本研究思路构建的指标体系和风险评估方法能很好地展现河南农作物干旱灾害风险的时空变化规律,在未来农业干旱风险的实时监测业务上具有一定的推广和参考价值。     

福建省台风灾害时空变化分析

根据福建省灾害性气象年鉴和福建省气候影响评价资料,建立以县域为单元的福建省台风灾害数据库,运用Excel软件和M ap info技术,重建了1980~2005年福建台风灾害时空动态格局。研究表明:福建台风灾害年际变化总体呈波动上升趋势,年内80%左右集中在7~9月份,群发性强。空间上集中在沿海地区,灾情明显存在3个高值中心,即闽中的莆田、福清、长乐和平潭,闽南的漳浦、云霄和诏安,闽东北的霞浦和福鼎;致灾因子与灾情灾次比空间分布错位,体现承灾体脆弱性对台风灾害的影响。分阶段研究表明:台风灾害致灾因子变化不太明显,但灾情呈明显增强趋势,进一步反映环境不稳定性和承灾体脆弱性对台风灾害的影响机制。     

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。     

海南省台风特点与灾情评估时空关联分析

基于2014-2018年海南省气象、台风灾情及社会经济数据,构建海南省台风致灾因子指数与灾情评估指数模型,揭示两者的时空分布特征及关系。结果表明:近年来,影响海南省的台风主要集中在7-9月份,强度中等偏弱;各市(县)致灾因子指数数值在0.08～0.92之间,危险性最高值分布在北部的文昌、海口和澄迈县,西部和南部危险性较低。多年平均历史灾情指数数值在4.47～11.76之间,高值区位于北部的文昌、海口和西北的白沙县,南部损失较轻。历次台风灾情指数与最大日降雨量、极大风速、台风强度和台风持续时长等致灾因子的相关系数分别为0.88、0.74、0.63和0.55;历史灾情指数与致灾因子指数相关系数为0.76,二者呈现较好的相关性和空间一致性。     

台风灾害时空特征分析与评估模型构建

基于1993—2016年中国热带气旋灾情资料分析台风灾害及其损失(死亡人数、受淹农田面积、直接经济损失)的时空特征，并构建定性和定量模型评估台风导致的直接经济损失。结果表明：(1)1993—2016年间三类灾害损失呈下降趋势，且局地受灾程度与区域经济发展和台风登陆频次密切相关；(2)沿海地区的登陆台风以中等强度为主，且目前的防台减灾政策有一定成效；(3)通过构建组合分类模型和BP神经网络回归模型可以更好地评估直接经济损失，且两个模型的最终预测精度均达到了较高水平(86.08%和80%)。     

福建台风灾害风险分布的初步估计

建议了一个较简单的台风灾害风险评价模型，对福建台风灾害危险性、脆弱性和风险进行评价，应用Mapinfo7．0软件，编制了福建台风灾害风险分布图。结果表明：致灾因子危险性高值区主要分布在东部沿海，这一地区应该采取预留高风险区，与“台风灾害风险”共存的对策，提高台风预报准确性；承灾体脆弱性高值区集中分布在东部沿海的厦门、泉州、福州、莆田和漳州等地，还零散分布在三明、龙岩等地级市，这些地区应该采取生态安全条件下的土地利用结构调整、提高防御台风灾害能力和人口素质等对策，以降低承灾体脆弱性；风险高值区位于闽南沿海的漳州、长泰、龙海和厦门市，闽中的泉州东南沿海、莆田市和福州东南沿海，这些地区应该成为福建省防御台风灾害的重点区域。     

台风影响下的学校风灾风险评估模型研究——以浦东新区部分沿海学校为例

针对学校气象灾害风险的调查研究,台风风灾是影响学校安全的重要气象灾害之一,该文重点研究台风大风学校承灾体自身暴露度脆弱性风险指数的构建方法,完善原有气象灾害风险评估关注致灾因子的风险评估模式,通过对沿海学校的大风风险隐患点普查和各隐患点的脆弱性分析,结合各学校不同气象灾害防御能力现状,建立基于台风影响下风灾风险计算模型,形成风灾风险预评估产品。研究结果表明：本模型方法构建的风险指数可预评估出与实际较为符合的风险级别,实际应用而言更科学更合理,可为学校及时采取有针对性的防灾减灾措施提供依据。     

中国沿海地区台风灾害损失评估研究

沿海地区作为人口积聚、国民经济和社会发展的重要区域和战略中心,在台风灾害中遭受的损失往往是惨重和致命的,所以亟待开展沿海地区台风灾害损失评估研究。根据1990-2007年的台风灾情资料,选取代表性指标尝试构建了台风灾情评估模型,并对沿海省市的台风灾害损失及其与致灾因子的关系进行分析评价。结果显示:除个别区域外,沿海地区台风灾害损失都呈下降趋势,但各区域下降的幅度不等,其中浙江省、江苏省和海南省下降幅度较低,均不足10%;浙江省、福建省和广东省18年间平均台风灾害损失较大;上海市以南各区域台风大风和暴雨的频次多、强度大,灾害损失大。     

台风对天然橡胶影响评估模型研究

灾害评估模型的建立往往需要有大量历史统计资料作为支撑,然而在实际研究中会存在收集资料不全或统计数据灾情衡量标准不一致的情况,这给灾害模型的建立带来了一定的困难。受到逆向工程设计思路的启示,为实现台风对天然橡胶造成灾害损失程度的快速评价,尝试着以典型个例分析为基础,以2005年对海南天然橡胶造成严重损害台风"达维"为例,从孕灾环境、致灾因子和承灾体三方面选择橡胶灾情评估因子,通过分析天然橡胶受损的程度与相关因子的分析,建立相应的评估模型,并将此模型为基础,进行了模型的实例检验,结果表明:模型能在一定程度上反映橡胶受损的空间分布,可为后期建立更加准确的天然橡胶评估模型奠定基础。     

台风灾害的模糊风险评估模型

台风灾害的致灾因子具有多重性，这使得台风灾害的风险评估相对于其它灾害来说更加复杂。本文以广东省14个市辖区为例，分别从台风暴雨和台风大风的角度分析了台风致灾因子的时、空、强规律；结合进行研究区承灾体的易损性分析，即选择研究区人口密度、人均GDP和农业占GDP的比重等3个指标综合反映研究区台风灾害的潜在损失风险。在此基础上，本文进一步评估了研究区台风灾害所造成的风险水平的地区差异。结果表明，阳江、深圳、汕尾、珠海、湛江是广东省14个市辖区中受台风灾害影响风险最高的5个区域。     

广东省湛江市水稻台风灾害风险评估

水稻是南方地区最重要的粮食作物,以其为研究对象进行台风灾害风险评估具有重要意义。基于自然灾害风险的形成机制,综合考虑发灾场敏感性、致灾力危险性和承灾体暴露性等三个方面10个指标,建立评估指标体系,运用突变级数法构建评估模型,以1998—2018年影响湛江市台风资料为基础数据,进行水稻台风灾害风险等级评估。结果表明:湛江市水稻台风灾害承灾体暴露性呈现出中部和北部高的特征;致灾力危险性分布呈现出东部和南部高的特征;发灾场敏感性呈现出东部和中部高的特征。水稻台风灾害风险高的区域在湛江市中部和北部地区,风险指数为0的区域主要分布在徐闻县中部地区、雷州市中部和南部、遂溪县中部地区。研究结果可以为地级市台风灾害的分级风险管理提供依据。     

基于多源遥感影像的台风灾情动态评估——研究进展

沿海地区作为人口聚集、国民经济和社会发展重要的区域和战略中心，台风带来的损失往往是惨重和致命的。尤其是近年来，随着台风突发强度、频度和广度的不断增长，灾后救援工作显得格外重要，亟待开展灾情信息快速获取与动态评估研究。该领域目前主要探讨的问题为：台风灾情信息的遥感数据来源；基于遥感影像的灾情评估方法；台风灾情表征指标与评估模型；台风灾害风险综合管理等。在全球变暖和快速城市化的背景下，目前应集中开展的研究为：以我国沿海地区典型台风为剖析对象，构建台风多尺度灾情表征指标体系和基于多源遥感影像的台风灾情动态评估模型；集成开发遥感-地理信息系统（RS-GIS）灾情动态评估工具集；探讨台风灾情信息共享与分布式管理机制。这不但能实现受灾地区灾情快速评估与制图，而且能为我国沿海地区台风综合灾害风险管理以及可持续发展战略实施提供科学依据。     

基于组合赋权法的云南典型山区风雹灾风险评价

以区域灾害系统理论为依据,从风雹致灾因子、乡镇孕灾环境、承灾体3方面选定9个指标开展对云南典型山区——彝良县的风雹灾风险评价。应用县域灾情统计资料、地形等自然数据、人口等社会经济数据,基于目标层、准则层、指标层构建多层次风险评价模型。采用耦合层次分析法和熵权法的组合赋权法确定各指标综合权重,定量分析风雹致灾因子危险性、乡镇孕灾环境暴露性、承灾体易损性的高低分布;据此得出风雹灾综合风险指数,并利用ArcGIS10.2软件绘制风险区划图。彝良县风雹灾风险分布较为分散。高风险区域面积占全县2/3,主要集中于中部地区,全县风雹灾总体风险程度高。     

基于灰色Markov-GMP-Verhulst模型的黄河宁蒙段冰凌灾害风险预测

为了提高冰凌灾害的风险预测的可靠性,针对冰凌灾害风险的动态非线性特征,构建能够识别风险波动变化规律的灰色GMP(1,1,N)-Verhulst组合预测模型,同时引入信息熵理论的知识,提出基于Markov链修正的熵权法灰色组合预测方法。以黄河宁蒙段2005～2014年冰凌灾害风险值作为原始数据序列进行模型拟合,并对2015～2017年的冰凌灾害风险进行预测。计算得出在已知实际冰凌风险值的年份内,灰色Markov-GMP-Verhulst模型的预测精度比单一灰色预测模型更加精确,结合实际情况评估2015～2016、2016～2017年的冰凌灾害风险值,并与Markov链修正的组合模型的预测值进行对比分析,预测结果与实际值的吻合性良好,进一步验证了模型的合理可操作性,以期为黄河宁蒙河段的凌汛灾害防治提供借鉴。     

长三角地区台风灾害风险评估

中国长三角地区由于濒临西北太平洋,成为受台风灾害影响最严重的地区之一。结合灾害风险理论,将该地区16个地级市的140个县(包括一般县、县级市和市辖区)作为研究单元,对台风灾害风险进行了评估。选用台风大风和台风降雨等10个指标,采用主成分分析法计算了各县的台风致灾因子强度指数;选用各县2006年底人口密度、地区生产总值和第一产业产值占总产值的比例等3个指标,采用主成分分析法计算了其承灾体脆弱性指数;将致灾因子指数与脆弱性指数相乘,得到了各县的台风灾害风险指数,从而得到了风险等级图。该风险等级图揭示了台风灾害风险在长三角地区的等级分布状况,可以为长三角地区台风灾害防范策略的制定提供参考。     

福建省滑坡灾害风险管理决策系统构建

依据自然灾害风险管理理论,结合致灾因子危险性和承灾体易损性构建简易的福建省滑坡灾害风险评估模型。利用1990-2013年福建省滑坡灾害的数据资料,构建滑坡灾害的数据库,编制以县域为单位的福建省滑坡灾害分布图、时间变化图和风险分布图。研究表明:福建省滑坡灾害年内变化大、年际波动上升、地区差异大;综合考虑致灾因子和承灾体的影响,福建省滑坡灾害风险高值主要分布在沙县和漳平市等闽中地区,与福建省滑坡灾害的空间分布相似。据此构建福建省滑坡灾害风险管理决策系统,提出增强民众防灾减灾意识、合理规划布局、加强监控预警、完善工程措施和风险规避等风险管理模式。为福建省滑坡灾害风险的评价与管理提供依据和方法。