基于随机森林模型的区域洪涝灾害房屋倒损评估方法研究

采用随机森林方法,基于2000-2015年南方地区历史灾情和致灾因子数据,通过对预报因子进行重要性排序,选取过程降雨量、地形指数和河网指数作为解释变量,建立了洪涝灾害房屋倒损评估模型,用于洪涝灾害灾前、灾中和灾后损失快速评估。最后,用2016年6月中下旬南方洪涝灾害对模型进行了验证,总体误差控制在30%以内,该模型能较好的反应洪涝灾害的房屋倒损情况。     

基于梯度提升决策树(GBDT)算法的南方洪涝灾害房屋倒损评估模型

结合影响洪涝灾害损失的10个指标,利用国家减灾中心灾情库中案例作训练样本,建立了基于梯度提升决策树(GBDT)算法的南方洪涝灾害房屋倒损评估模型,可用于洪涝灾害房屋倒损的快速评估。最后,利用2016年7月上旬南方洪涝灾害案例进行了模型验证,总体相对误差为17.9%,证明该模型具有较高的可靠性,能够较好反映洪涝损失总体情况。     

洪涝灾情评估标准关键技术问题的探讨

开展洪涝灾情评估工作对于各级防汛主管部门制定应对措施,提高洪涝灾害管理效率具有重要的现实意义。为了规范洪涝灾情评估,国家防汛抗旱总指挥部办公室启动了水利行业标准《洪涝灾情评估标准》的编制工作。对《洪涝灾情评估标准》的编制背景和编制过程中评估实施主体、评估资料来源、评估指标选取、评估指标阈值区间确定、灾害级别确定、评估模型确定等关键技术问题进行了探讨,可为下一阶段标准编制工作提供技术支撑。     

洪涝演进中多目标应急避险路径算法优化及其应用

采用动态最优路径搜索算法研究洪涝灾害约束条件下的动态优化最优转移路径,以福建省马洋溪流域为典型案例,选择2016年9月“莫兰蒂”台风登陆期间气象和区域地理条件为模拟数据,选取时间约束、危险性约束、转移容量约束三个评价指标,运用路段路阻综合评价体系计算出淹没时间序列数据对应下路网的综合路况,通过对指标层模型的标准化处理,提出准动态最优路径搜索算法,计算洪涝演进过程中人员物资转移路径最优解。根据特定频率/场次洪水的淹没范围、水深、到达时间等风险信息,通过对受淹居民区位置、人口数量、道路、安置区域等信息的综合分析和路网计算,得到居民区避洪转移安置方案和转移安置最优路径,并开发了马洋溪洪涝应急转移决策系统。结果表明：基于河道水力分析模型HEC-RAS模拟数据纳什效率系数(NSE)接近于1,即模型与灾情点记录数据吻合度较高,模拟值与灾情记录值之间的百分比偏差(PBIAS)为-9.2,表明模拟值略微高于灾情记录值,同时采用动态多目标路径规划算法选出最优应急避险路径寻优质量高,且具有较高的寻优稳定性。研究成果探究洪涝演进规律、掌控灾情演变信息、制定合理科学的避险转移路径具有重要意义,为现有防洪预案方...     

洪涝灾害危险性评估方法研究

为改进洪涝灾害危险性评估方法精度,利用洪涝灾害前期土壤湿度和未来24 h降雨预测数据作为致灾因子,结合河湖网络、地形和土地利用类型等孕灾因子,基于层次分析方法确定指标权重,研究了洪涝灾害评估方法中致灾因子评估指标的作用,以2013年8月中旬松花江流域洪涝灾害为例,利用土壤湿度和前3 d降雨量数据两种不同因子危险性评估方法结果比较,以及风云气象卫星洪涝灾害监测结果对危险性评估结果的验证,表明了利用洪涝灾害前期土壤湿度和未来24 h降雨预测数据作为致灾因子得到的危险性评估结果与实际灾情吻合效果较好,验证了方法的有效性。     

近30年来湖北洪涝灾害时序特征及预测分析——基于分形与混沌理论的研究

借助分形与混沌理论,对1978-2004年湖北省洪涝灾害成灾面积时间序列进行了分析,重构了其嵌入相空间序列,计算了其关联维数和饱和嵌入维数,确定了模拟相应动力系统所需的基本变量数目;同时,通过计算Kolmogorov熵,得出了对该洪涝灾害时间序列进行预测预报的时间尺度.最后,基于R/S分形分析,对湖北省未来洪涝灾害成灾面积的发展趋势作了预测,对该省洪涝灾害成灾面积可能呈现增大趋势的原因进行了分析,并提出了相应的对策.研究表明,该方法是一种有效的研究洪涝灾害时间序列分形特征的方法,能够客观、合理地反映洪涝灾害系统的分形特征,能为建立洪涝灾害成灾面积时间序列预报模型提供基础信息.     

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。     

区域洪涝灾害风险的模糊综合评价与预测

以广西1992~2006年洪涝灾情数据为基础,选取适当的评价指标,用基于遗传算法、特征值法和优化算法的投影寻踪法和层次分析法确定各评价指标的分类权重和排序权重,用优化算法进行综合得到组合权重,经过加权求和得出洪涝灾害的模糊综合评价,进而对15个评价对象进行了分类排序,其分类结果很好地反映了洪涝灾情的实际情况。在以上模糊综合评价结果的基础上,利用距离贴近度进一步计算和分析各个评价指标之间的贴近度,并由择近原则确定各个评价指标之间在洪涝灾害评价中的相关程度。同时,建立了基于改进的灰色GM(1,1)的时间响应式的灾变年份预测模型。     

基于抽样统计方法的洪涝灾害损失评估

总结了3种抽样统计方法在洪涝灾害灾情损失评估中的应用,并利用分层抽样方法评估了2007年安徽洪涝灾害灾情损失情况,评估结果与真实上报数据之间进行了比对,得到抽样统计的误差在10%～6%之间。     

基于气象预测数据的中国洪涝灾害危险性评估与预警研究

基于自然灾害风险理论,借助GIS强大的空间分析功能,采用归一化和层次分析法,对中国全国范围尺度进行了洪涝灾害危险性评估。通过对洪涝灾害危险性因子分析,分别提取当天降雨量、前3 d降雨量、地形高程、地形标准差、河湖网络等因素作为评估因子,提出了各因子危险性指数计算方法,以及全国洪涝灾害危险性指数计算模型公式。根据统计分析危险指数的最小值、最大值,结合历史灾情,利用阈值分割法确定了风险等级分割值分别为0.3、0.45及0.6,将洪涝灾害等级划分为高风险、中风险、低风险与无风险四个等级,从而建立了类似于天气预报模式的全国洪涝灾害危险性评估模型,并以2010年8月22日为例进行了洪涝灾害危险等级评估的实际应用。最后,基于洪涝灾害的危险性评估的结果,结合危险区内人口分布、交通设施等基础数据,生成相应的预警产品。对可能发生的洪涝灾害发出预警与预测,为危险区人们乃至相关政府管理部门采取有效的防灾、减灾措施提供参考依据。     

旱情评定与灾情指标之探讨

旱灾统计的标准不一致,以及灾情数据中存在人的主观意识,降低了灾情数据的可信度。为了能够较科学地评估和检验农业干旱,本文提出了水平衡干旱模拟模型。该方法指标评定旱级时综合考虑气候-土壤-植物体系和各时段旱象对整个作物旱情的影响程度。通过实际应用其计算结果符合各地情况。     

基于遥感数据的区域洪涝风险评估改进模型

灾害风险评估是最简单有效的防灾减灾措施之一。以松花江流域为研究区域,提出了一种基于遥感实时监测数据和历史洪涝灾害数据的洪涝风险评估改进模型。选取中国气象科学数据共享服务网的降雨数据、NASA的SRTM90mDEM地形数据、河网数据以及对2007年全国统计年鉴进行空间化所得的人口和GDP数据作为因子,应用层次分析法计算了各因子的权重,基于洪涝灾害形成机制计算了初始的松花江洪涝风险指数。在此基础上,获取历史洪涝灾情频次数据和HJ-1实时遥感影像提取的水体淹没范围数据,利用地图代数法来对初始的风险指数进行改进。考虑历史洪涝风险的规律性和风险评测时的具体水体范围信息,使得所得结果能够反映松花江流域洪涝灾害的综合风险,具有一定的现势性,为防灾减灾提供了依据。     

可变模糊评价法在洪涝灾情评价中的应用

灾情评价实质上是一个模式识别问题.以往的灾情评价模型,虽解决了各单项指标灾情等级评估结果的不相容问题,但往往不能检验所给结果的准确性.基于可变模糊集理论,采用可变模糊评价模型可以科学、合理地确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度和相对隶属函数,并且能够通过变换参数(α与P)变化模型进行评价.通过对多个评价结果进行比较分析,可以合理地确定出样本的评价等级.同时,由于该模型确定的灾级是连续的实数值,因而提高了灾情等级评价的灾级分辨率.最后将该方法应用于河南省洪涝灾情的综合评价中.应用实例表明,该模型计算简便,评价结果可信度高,可推广应用到其它灾情等级评估中.     

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。     

基于历史案例的自然灾害灾情评估方法研究

当某一自然事件被确定为灾害时,在获取有限的灾害数据情况下基于历史相似灾害案例进行快速的灾情评估,是有效进行灾害、灾情分析和抗灾救灾决策的保障。以历史案例灾害的灾害、灾情指标和当前灾害的灾害指标为数据基础,以最小距离法原理建立历史案例与当前灾害的相似度判断模型,设计基于历史案例相似度的自然灾害灾情评估模型,实现基于历史案例的自然灾害灾情评估方法与技术方案,并且以河南2001-2006年的农业干旱历史数据为历史案例,以其2007年农业干旱农作物受旱面积为评估指标,随即选取了一个相似度评估方法对灾情评估方案进行了案例验证,结果显示相对精度为98.45%,可信度较高。基于历史案例的灾情评估方法成本低、效率高、时效性强,且方法简单、约束条件较少、容易实现,在灾情评估方面具有一定的实用价值。     

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。     

灰色关联度在北京地区雾灾评估中的应用

基于北京地区最近20年大雾天气的观测数据和对大雾天气衍生的灾情调查数据,应用灰色关联度方法,对大雾的灾情评估指标、灾害等级划分等进行分析,建立了评估模型,并对22个雾灾个例进行了评估.结果表明,灰色关联度方法具有计算量较小、不要求样本数据量和服从一定分布规律的特点,是一种使用简便、有效可行的定性分析与定量估算结合的灾情评估方法.     

全国洪涝灾害警戒水域遥感数据库的研制

由于以往对发生的洪涝灾情没有形成统一的、客观的评价标准,而不同来源的各种数据往往大相径庭,使有关部门难以了解实际灾情。为此,提出了“警戒水域”的概念,利用TM和NOAA／AVHRR图像数据建立了我国七大江河地区洪涝灾害易发区的警戒水域遥感数据库,并用以指导洪涝灾情的监测与评估,为防洪救灾决策提供科学的、可靠的、时效性强的信息。该数据库的建立在我国的抗洪救灾中发挥了重要的作用。文章对其研究方法与其关键技术进行了介绍．     

1949～1998年中国大洪涝灾害若干特征分析

根据1949~1998年大洪涝灾害资料、运用一般统计方法和分形理论,分析了1949~1998年大洪涝灾害的若干特征,得出大洪涝灾害的发生频率在不断增加、受灾农田面积波动上升、空间上以长江和珠江流域为主、季节上集中在6~8月份等特征,并探讨了大洪涝灾害时间序列上的分形特征。     

台风过程引发洪涝灾害的风险评估——以海南岛为例

海南岛是一个受台风影响频繁的区域,台风过程中的暴雨过程极易引发洪涝灾害。在分析洪涝灾害形成的各主要因子的基础上,提出了基于G IS的台风过程引发海南岛洪涝灾害的评估模型,以台风过程中发生的暴雨的危险性指数、地形因子和社会经济易损为主要指标,得出了海南岛台风过程引发洪灾的风险综合区划图。