利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2017102910005
申请人: 河海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于复杂网络的河流径流量预测方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤A),利用复杂网络抽象方法对河流径流时空数据进行建模,形成径流复杂网络模型;

步骤B),利用Newman快速算法对径流复杂网络模型进行社团挖掘,完成流域划分;

步骤C),以流域划分为基础选取共性节点和特性节点,即选取每个社团中内部连接数最大的两个节点作为此社团的共性节点,选取与待预测节点距离最近的两个节点作为待预测节点的特性节点;

步骤D),基于选取的共性节点和特性节点、利用移植法对无资料水文站点的径流量进行预测;

所述步骤D)的详细步骤如下:

步骤D.1),设定共性因子α;

步骤D.2),依据共性节点的内部连接度大小对共性节点间的权重进行分配,共性节点内部连接数为共性节点和其对应社团内相连的节点的个数,令共性节点o的内部连接数为inline_ko,则共性节点o的权重wo的计算公式如下:其中,ko为共性节点o的度, 为所有共性节点的内部连接数之和;

步骤D.3),采用反距离权重分配方法对特性节点进行权重分配,即其中,wq为特性节点q的权重,dq为特性节点q与待预测节点之间的距离;

步骤D.4),将共性部分与特性部分相加得到对待预测节点的预测值,具体计算公式如下:P=α∑wofo+(1-α)∑wqfq

其中,P为预测结果,fo和fq分别为共性节点o和特性节点q的平均面积单位径流量。

2.根据权利要求1所述的基于复杂网络的河流径流量预测方法,其特征在于,所述步骤A)的详细步骤如下:步骤A.1),针对每个水文监测站的径流数据,将对应的监测站的地理位置抽象为节点;

步骤A.2),将两个节点间的径流量序列之间的相关性作为评价两个节点之间是否存在连边的标准,建立径流复杂网络模型:若相关性大于预设的相关性阈值,认为对应节点之间存在连边,否则认为节点之间不存在连边。

3.根据权利要求2所述的基于复杂网络的河流径流量预测方法,其特征在于,所述步骤A.2)中采用皮尔森系数作为两个节点间的径流量序列之间的相关性,计算公式如下:其中Xi代表节点i的径流时间序列,其中Xj代表节点j的径流时间序列; 为序列Xi和序列Xj间的皮尔森相关系数,cov(Xi,Xj)为Xi,Xj间的协方差, 为Xi的标准差, 为Xj的标准差。

4.根据权利要求3所述的基于复杂网络的河流径流量预测方法,其特征在于,所述步骤B)的详细步骤如下:步骤B.1),初始化径流复杂网络模型为N个社团,N为径流复杂网络模型的节点数目,即每个节点就是一个独立的社团;

初始化eij和ai,使其满足

ai=ki/2m

其中,eij为节点i所在社团的点与节点j所在社团的点之间的边所占的比例,ai为连接到节点i所在社团的边的比例,ki为节点i的度,m为网络中总的边数;

步骤B.2),合并有边相连的社团对,使模块度Q增大最多或者减少最小,合并后的模块度增量ΔQ的计算公式如下:ΔQ=eij+eji-2aiaj=2(eij-aiaj)步骤B.3),对相应的元素eij更新:将与i,j社团相关的行和列对应的eij相加作为新的eij;

步骤B.4),记录本次模块度Q的值以及其对应的社团划分结构;

步骤B.5),重复执行步骤B.2)至步骤B.4),直到整个径流复杂网络模型都合并成为一个社团;

步骤B.6),选择模块度Q的最大值对应的社团划分结构作为流域划分的结果。

5.根据权利要求1所述的基于复杂网络的河流径流量预测方法,其特征在于,所述共性因子α取0.2。