物理引导数据驱动方法研究综述及其在水文模型构建中的应用与展望

1

作者 冯钧 邵萍萍 +1 位作者 张继茹 刘学毅 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1-9,共9页

为探索物理机理模型与数据驱动模型的融合方法,分析了现有物理引导融合驱动方法的实现方式,对基于理论引导数据科学(TGDS)的物理引导融合驱动方法在不同领域的研究现状进行了分类与总结,并提出了物理引导反馈融合驱动方法和物理引导编... 为探索物理机理模型与数据驱动模型的融合方法,分析了现有物理引导融合驱动方法的实现方式,对基于理论引导数据科学(TGDS)的物理引导融合驱动方法在不同领域的研究现状进行了分类与总结,并提出了物理引导反馈融合驱动方法和物理引导编码融合驱动方法这种新的分类方式,结合水文建模领域的特点,详细阐述了物理引导融合驱动方法在水文模型构建中的挑战,并对未来的研究方向进行了展望。认为基于TGDS的物理引导融合驱动方法,能够增强预测结果的物理一致性,减少预测误差的累积,提高模型的可解释性,同时能为洪水预报水文模型的改进提供可行路径,既能减少机理模型因概化过程带来的预测精度不高的问题,又能有效改善由于数据驱动模型对样本的过度依赖导致的可解释性低的问题;但该方法在应用中面临着计算能力有限、提取多源数据特征不够准确、参数调整不够灵活的问题,因此在未来研究中可以结合可微分建模或者采用大模型结合领域知识图谱的方法,进一步探索洪水时序预测建模研究,以更好地应对复杂环境下的洪水预报需求。 展开更多

关键词 物理引导数据驱动 融合驱动 洪水预报 人工智能

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时序知识图谱构建研究综述 被引量：3

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作者 陆佳民 张晶 +1 位作者 冯钧 安琪 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第2期295-315,共21页

知识图谱作为连接数据、知识和智能的桥梁,已被广泛应用于辅助搜索、智能推荐、问答系统、自然语言处理等多个领域。然而,随着应用场景的不断拓展,传统静态知识图谱逐渐暴露出在处理动态知识方面的局限性。时序知识图谱的出现弥补了这... 知识图谱作为连接数据、知识和智能的桥梁,已被广泛应用于辅助搜索、智能推荐、问答系统、自然语言处理等多个领域。然而,随着应用场景的不断拓展,传统静态知识图谱逐渐暴露出在处理动态知识方面的局限性。时序知识图谱的出现弥补了这一缺陷,它将时间信息融入图谱结构,能够更准确地表示知识的动态变化。对时序知识图谱的构建进行了全面的研究,介绍了时序知识图谱的概念,明确了其在处理动态知识时的价值。解析了时序知识图谱构建流程,将其核心过程划分为知识抽取、知识融合和知识计算三大环节。对每个阶段进行了梳理,明确了任务定义,总结了研究现状,并探讨了大语言模型在这些任务中的应用。在知识抽取阶段,重点关注命名实体识别、关系抽取和时间信息抽取;在知识融合阶段,探讨了实体对齐和实体链接;在知识计算阶段,聚焦于知识推理。深入分析了每个阶段面临的挑战,并针对特有挑战展望了未来的研究方向。 展开更多

关键词 时序知识图谱 知识抽取 时间信息抽取 知识融合 知识推理

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基于认知智能的水循环过程模拟框架与关键技术

3

作者 冯钧 唐海麟 +4 位作者 周思源 巫义锐 侯爱中 陆佳民 王文鹏 《人民长江》 北大核心 2025年第10期225-235,共11页

针对当前水循环模拟技术在应对复杂水安全挑战时存在的效率不足、主观性强以及“知识孤岛”等瓶颈问题,面向数字孪生流域建设的战略需求,提出了一种以水利认知大模型为驱动、以领域知识库为引导的“人机协同”水循环过程模拟框架。该框... 针对当前水循环模拟技术在应对复杂水安全挑战时存在的效率不足、主观性强以及“知识孤岛”等瓶颈问题,面向数字孪生流域建设的战略需求,提出了一种以水利认知大模型为驱动、以领域知识库为引导的“人机协同”水循环过程模拟框架。该框架旨在推动水循环模拟范式从“以模型为核心、人为操作者”向“以认知智能为核心、人为监督者”转变,并通过3个核心阶段实现业务流程的闭环优化。首先,在建模阶段,依托需求驱动的动态建模技术,实现对复杂水文场景的快速理解与按需建模;在模拟阶段,采用在线自适应与自优化模拟技术,实现对预报决策过程的实时优化与动态调整;最后,在复盘阶段,通过人机协同的事件复盘与知识萃取,促进面向大模型和知识库的持续迭代与长效学习。应用案例表明:该框架能够有效实现专家隐性知识的数字化表示,将传统预报中从拓扑构建、场景建模,到模型适配、参数优化等依赖专家经验的手动环节,转变为智能、自动的在线寻优过程,从而显著提升了对汛情的响应能力与决策效率。研究成果为破解水利行业知识传承难题、提升水循环模拟智能化水平提供了新的理论框架与技术路径,对高阶智慧水利体系建设具有重要的支撑价值。 展开更多

关键词 认知智能 水循环模拟 水利大模型 动态建模 人机协同

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中国第一代全球陆面再分析月降水产品在长江流域的适用性分析

4

作者 王文鹏 张馨月 +3 位作者 崔俊豪 吴光东 张天宇 刘波 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第4期52-60,共9页

我国第一代全球陆面再分析资料CRA月降水产品为流域水文分析提供了新的边值信息源。为了探究该降水产品在长江流域的适用性,以长江流域站点实测数据为基准,从时程演变、空间分布、干旱识别能力角度进行了分析。结果表明:CRA能较好地表... 我国第一代全球陆面再分析资料CRA月降水产品为流域水文分析提供了新的边值信息源。为了探究该降水产品在长江流域的适用性,以长江流域站点实测数据为基准,从时程演变、空间分布、干旱识别能力角度进行了分析。结果表明:CRA能较好地表征长江流域面雨量的年际变化和月度分配,多年平均降水量仅偏少1.2%,各月相关系数均>0.9,但主汛期7、8月份效率系数<0.9,略低于其他月份;CRA适用性具有明显的空间异质特点,长江干流自宜宾至湖口段适用性最优,区域内适用性空间差异小;岷沱江适用性最低,区内适用性空间差异明显;CRA存在降水高值区低估与降水低值区高估的现象;对年内尺度的各级干旱事件具有较强的识别能力。研究成果可为分析和控制CRA产品精度、服务流域水文应用提供参考依据。 展开更多

关键词 CRA 再分析资料 适用性评估 降水 干旱 长江流域

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考虑变动产流模式的金沙江流域降雨-融雪径流模拟及水文响应分析

5

作者 张珂 罗煜宁 +1 位作者 王宇昊 李顺章 《水资源保护》 北大核心 2025年第5期213-222,共10页

针对青藏高原产流机制复杂、水循环关键要素响应关系尚不明确的问题,提出了子流域尺度变动产流模式识别方法。基于MODIS卫星遥感产品和子流域主导产流模式划分结果,运用分布式水文模型iRainSnowHydro开展了金沙江流域降雨-融雪径流模拟... 针对青藏高原产流机制复杂、水循环关键要素响应关系尚不明确的问题,提出了子流域尺度变动产流模式识别方法。基于MODIS卫星遥感产品和子流域主导产流模式划分结果,运用分布式水文模型iRainSnowHydro开展了金沙江流域降雨-融雪径流模拟和水源分割,定量分析了直门达和石鼓子流域径流组成的季节性变化特征以及降水与径流在不同响应时间下的自相关系数、偏自相关系数和互相关系数。结果表明:提出的方法可以有效识别金沙江各子流域的季节性主导产流模式,较准确地模拟流域径流过程,纳什效率系数达到0.75;壤中流和地下径流是直门达和石鼓子流域主要的径流组分,春、夏季地表径流占比显著提高,地表径流和基流的消退时间分别为3~10、10~80 d。 展开更多

关键词 变动产流模式 降雨-融雪径流模拟 水文响应 水源分割 金沙江流域

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水文多模型拆分组配与协同优化研究进展 被引量：1

6

作者 申笑萱 张珂 +2 位作者 张兆安 刘杰 李致家 《水资源保护》 北大核心 2025年第4期189-196,共8页

水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。基于文献聚类分析,结合文献计量数据与聚类结果,对水文模型的模块拆分、组合及优化方法进行了评述,总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进... 水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。基于文献聚类分析,结合文献计量数据与聚类结果,对水文模型的模块拆分、组合及优化方法进行了评述,总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进展,展望了水文多模型灵活组配与协同优化的研究方向。指出传统水文模型的构建方法通常缺乏必要的灵活性和可移植性,模块化设计的理念和机器学习等前沿技术的融合为水文模型的未来发展开辟了广阔的视野,这将为应对现代水文学面临的复杂挑战提供有力工具。 展开更多

关键词 水文模型 模块化 灵活架构 机器学习 模型优化

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基于智能网格降水和水文滑坡耦合模型的全国洪水和滑坡灾害滚动预报 被引量：1

7

作者 张春堂 张珂 +2 位作者 陈国鼎 王晟 包红军 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期83-92,共10页

为解决洪水和滑坡灾害在大尺度下实时预报中面临驱动数据、土水参数难以获取以及计算负荷的问题,以水文-滑坡耦合模型(CRESLIDE)为基础,引入无缝隙精细化智能网格降水数据作为驱动因子,利用土壤厚度模型及土壤类型数据获取分布式土水参... 为解决洪水和滑坡灾害在大尺度下实时预报中面临驱动数据、土水参数难以获取以及计算负荷的问题,以水文-滑坡耦合模型(CRESLIDE)为基础,引入无缝隙精细化智能网格降水数据作为驱动因子,利用土壤厚度模型及土壤类型数据获取分布式土水参数,结合地表覆盖信息及累积降水量动态识别滑坡敏感区域,采用并行技术加速计算过程,构建了全国尺度的CRESLIDE模型,对2022—2023年降雨诱发洪水和滑坡灾害进行实时预报,并基于汛期6—8月的长序列和个例灾害对模型进行检验。结果表明:CRESLIDE模型在并行计算时的加速比最高可达5.53;洪水灾害整体上集中于华北和西南一带,滑坡灾害多发生在我国南方地区,7—8月北方滑坡开始增加;在长序列检验中,模型预报精度评价指标ROC曲线下面积均超过或接近0.7,其中洪水灾害预报效果优于滑坡灾害;在个例检验中,模型预测的灾害发生位置和时间与实测结果较为一致。 展开更多

关键词 智能网格降水 水文-滑坡耦合模型 洪水与滑坡灾害 大尺度滚动预报 中国

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黄淮海平原降雨极值特征及致洪危险性分析 被引量：1

8

作者 袁亚玲 王文鹏 +1 位作者 韩蕊 宋子妍 《水电能源科学》 北大核心 2025年第4期30-34,共5页

近年来黄淮海平原多地发生超历史极值的暴雨,引发洪涝灾害造成了巨大损失。为探明降雨极值时空分布规律,依据1960~2022年降雨极值指数系列,分析了降雨极值的空间分布格局及其演变,探究了降雨极值的概率特征及致洪危险性。结果表明,黄淮... 近年来黄淮海平原多地发生超历史极值的暴雨,引发洪涝灾害造成了巨大损失。为探明降雨极值时空分布规律,依据1960~2022年降雨极值指数系列,分析了降雨极值的空间分布格局及其演变,探究了降雨极值的概率特征及致洪危险性。结果表明,黄淮海平原降雨极值平均态的空间格局稳定,呈南高北低分布,高值区位于淮河中上游右岸山区;降雨极值稀遇频率端的空间差异明显,按百年一遇设计值统计,各极值指数的高值区均位于淮河上游,年最大5 d降雨的高值区分布在淮河中游及海河流域子牙河、漳卫河;综合不同频率段降雨极值的频次和强度特征,识别淮河上游、海河流域子牙河北部、大清河及永定河沿太行山一带为暴雨致洪的高危险区,可据此有侧重地防范暴雨洪水的易发区域。 展开更多

关键词 黄淮海平原 降雨极值 概率特征 致灾危险性

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金沙江上游降雨融雪径流模拟与洪水风险评估 被引量：1

9

作者 罗煜宁 张珂 +1 位作者 王宇昊 蒋飞卿 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期93-100,共8页

针对在寒区大尺度流域难以开展同位素示踪法水源解析、降雨-融雪径流模拟精度低、洪水遭遇风险难以量化等问题,构建了分布式水文模型iRainSnowHydro对金沙江上游石鼓流域进行水源分割和径流模拟。基于降雨、融雪水源解析结果,结合实测... 针对在寒区大尺度流域难以开展同位素示踪法水源解析、降雨-融雪径流模拟精度低、洪水遭遇风险难以量化等问题,构建了分布式水文模型iRainSnowHydro对金沙江上游石鼓流域进行水源分割和径流模拟。基于降雨、融雪水源解析结果,结合实测流量数据,运用Copula函数分别构建二维和三维联合分布,分别计算了雨、雪、洪组合事件的丰枯遭遇风险。结果表明:iRainSnowHydro模型对金沙江上游的日径流模拟效果较好,纳什效率系数达0.8以上;流域水源组成季节性差异显著,春季融雪径流占比高,且稳定在(27±6)%;在二维联合分布中,雨、洪的丰枯同步遭遇风险最大,为56.34%;在三维联合分布中,雨、雪、洪丰枯同步遭遇风险为15.39%,出现雨、雪、洪三碰头的极端天气事件概率为2.55%。 展开更多

关键词 寒区 降雨-融雪径流 水源解析 丰枯遭遇 iRainSnowHydro模型 COPULA函数 金沙江上游

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持续关系抽取方法研究综述

10

作者 杭婷婷 郭亚 +1 位作者 李德胜 冯钧 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第14期1-19,共19页

关系抽取旨在从文本数据中识别并提取实体之间的关系。随着数据流的动态变化,传统关系抽取模型在处理新出现的关系类型时,往往面临灵活性和有效性的双重挑战。持续关系抽取模型通过实时学习,不仅能够适应新关系类型的引入,还能有效保留... 关系抽取旨在从文本数据中识别并提取实体之间的关系。随着数据流的动态变化,传统关系抽取模型在处理新出现的关系类型时,往往面临灵活性和有效性的双重挑战。持续关系抽取模型通过实时学习,不仅能够适应新关系类型的引入,还能有效保留已学到的知识,为知识图谱的动态更新与扩展提供了重要支持。系统综述了持续关系抽取领域的研究进展。阐述了持续关系抽取的发展历程、基本概念以及任务定义;从关系原型、对抗增强、对比学习及其他方法四个方面总结了当前的研究方法;介绍了常用的数据集与评价指标,并对主流模型的性能进行了对比评估。最后,分析了现有方法的局限性与挑战,并对未来的研究方向提出了展望。 展开更多

关键词 持续关系抽取 记忆机制 关系原型 对抗增强 对比学习

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多元关系知识表示学习方法研究综述

11

作者 杭婷婷 丁海超 +1 位作者 郭亚 冯钧 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第3期62-83,共22页

知识表示学习旨在将知识库中的实体和关系转化为机器能够理解和处理的形式,从而提升模型的分析与推理能力。针对传统二元关系知识表示学习的局限,如忽略高阶关系、缺乏扩展性和有限的表达力,多元关系知识表示学习方法应运而生。全面综... 知识表示学习旨在将知识库中的实体和关系转化为机器能够理解和处理的形式,从而提升模型的分析与推理能力。针对传统二元关系知识表示学习的局限,如忽略高阶关系、缺乏扩展性和有限的表达力,多元关系知识表示学习方法应运而生。全面综述了多元关系知识表示学习方法。梳理和分析了知识表示学习相关综述工作;阐释了知识表示学习和链接预测的基本概念,并根据超图、角色、超关系这三种表示形式,定义了多元关系知识表示学习任务;从基于平移距离、张量分解、卷积神经网络、图神经网络和其他类型五类方法,展示了该领域的研究进展;介绍了常用的数据集与评价指标,并通过链接预测任务评估了不同模型的性能;探讨了目前方法存在的问题和挑战,并对未来的研究方向提出了展望。 展开更多

关键词 知识表示学习 二元关系 多元关系 链接预测

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黄淮海和江淮平原小时极端降水时空演变及归因分析

12

作者 李新 陈馨蕾 +2 位作者 周义斌 王大刚 张珂 《水资源保护》 北大核心 2025年第5期285-295,328,共12页

基于1983—2018年183个国家级地面气象观测站的小时降水数据,采用迭代式Mann-Kendall趋势检验、Spearman秩次相关分析、小波分析等方法,从降水事件和日内尺度极端降水指数两个维度,分析了黄淮海平原和江淮平原极端降水的时空演变趋势及... 基于1983—2018年183个国家级地面气象观测站的小时降水数据,采用迭代式Mann-Kendall趋势检验、Spearman秩次相关分析、小波分析等方法,从降水事件和日内尺度极端降水指数两个维度,分析了黄淮海平原和江淮平原极端降水的时空演变趋势及其与大气环流模式的关系。结果表明:黄淮海平原和江淮平原夏季降水事件呈历时短、频率高和强度大等特点,降水特征空间分布有一定的区域性差异;除中等强度降水小时数外,半数以上站点极端降水频率、强度和持续性指数呈增加趋势;相较于1983—1999年,21世纪前20年极端降水频率、强度和持续时间呈显著增大趋势,但平均降水强度增大不显著;与黄淮海平原和江淮平原极端降水指数相关性最强的大气环流指数是大西洋多年代际振荡,其对强度指数和频率指数呈现以6~10月为主的间歇性共同显著周期带。 展开更多

关键词 极端降水 小时尺度 时空演变趋势 大气环流模式 黄淮海平原 江淮平原

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基于哨兵二号的多光谱指数迭代水体提取方法

13

作者 马仪 吴星宇 +3 位作者 张珂 李顺章 王国芳 孙建文 《人民长江》 北大核心 2025年第S1期140-144,共5页

针对哨兵二号卫星结合最大类间方差的阈值法自动提取水体信息存在大量噪点的问题,以最大类间方差为基础,结合形态学膨胀算法,提出了一种结合5种水陆像元度量指数的多指数迭代算法,该算法以各种水陆像元度量算法在水体信息提取中的误提... 针对哨兵二号卫星结合最大类间方差的阈值法自动提取水体信息存在大量噪点的问题,以最大类间方差为基础,结合形态学膨胀算法,提出了一种结合5种水陆像元度量指数的多指数迭代算法,该算法以各种水陆像元度量算法在水体信息提取中的误提和漏提概率为基础,对算法进行排序后结合形态学膨胀在迭代的过程中可以不断优化水体提取的识别范围的特点,使最大类间方差的阈值划分更加接近最佳阈值,从而有效降低水体提取噪点,提高水体提取的精度。以哨兵二号卫星遥感影像为数据源,以云南省昆明市寻甸县的清水海水库为水体信息提取对象,采用最大类间方差法、最大类间方差迭代法、多指数迭代提取算法对清水海水库进行水体信息提取研究,从而比较并检验算法的提取效果。结果表明:最大类间方差迭代法的平均相对误差为12.46%,决定系数为0.827 9,平均Kappa系数为0.94,相较于改进前平均相对误差降低了29.74%,决定系数提升了0.732 2,平均Kappa系数提升了0.12;多指数迭代提取算法可以进一步提升水体信息提取的精度和稳定性,它的平均相对误差为10.62%,决定系数为0.913 3,平均Kappa系数为0.95,相较于迭代法而言平均相对误差降低了1.84%,决定系数提升了0.085 4,平均Kappa系数提升了0.01。 展开更多

关键词 水体提取 哨兵二号 最大类间方差法 最大类间方差迭代法 归一化差分水体指数 清水海水库

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基于多源遥感土壤湿度与模型数据同化的流域径流模拟 被引量：13

14

作者 何涯舟 张珂 +1 位作者 晁丽君 程玉佳 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期145-151,189,共8页

为提升径流模拟精度,以秦淮河流域为例,采用集合平均法将SMAP、SMOS、AMSR2卫星遥感土壤湿度融合并利用地形湿度指数进行空间降尺度处理,采用卡尔曼滤波算法和栅格新安江模型进行遥感融合土壤湿度同化。对2016—2018年秦淮河流域3个流... 为提升径流模拟精度,以秦淮河流域为例,采用集合平均法将SMAP、SMOS、AMSR2卫星遥感土壤湿度融合并利用地形湿度指数进行空间降尺度处理,采用卡尔曼滤波算法和栅格新安江模型进行遥感融合土壤湿度同化。对2016—2018年秦淮河流域3个流量站记录的11场洪水进行模型数据同化的结果表明:日尺度率定期洪峰、径流深相对误差合格率均为71.43%,验证期洪峰、径流深相对误差合格率分别为66.67%和100%;经同化后,8场洪水径流深误差减小,平均误差降低29.01%;8场洪水确定性系数增大,范围在0.01~0.09之间,模拟精度最高可提升11.84%;同化多源遥感土壤湿度能有效改善土壤湿度估计的准确性,进而提升径流模拟精度。 展开更多

关键词 径流模拟 多源遥感土壤湿度 栅格新安江模型 数据同化 卡尔曼滤波算法 秦淮河流域

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我国城市工业用水效率与经济发展水平的秩匹配度原理及特征解析 被引量：5

15

作者 刘波 张璐然 +2 位作者 王文鹏 孙成文 董四方 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期64-71,共8页

对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国33... 对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国336个城市2017年工业用水效率与经济发展水平的匹配特征,结果表明:我国工业用水效率与经济发展水平呈匹配状态的城市占比为28.27%,全国各区域均有分布;高层次匹配的城市主要分布在北方地区,低层次匹配的城市主要分布于鄂、闽、桂等南方地区;呈过匹配状态的城市占比为36.31%,主要分布于华北、西北地区;呈欠匹配状态的城市占比为35.42%,主要分布在华中、东南等经济较发达、水资源较丰富的地区。 展开更多

关键词 秩匹配度 工业用水效率 经济发展水平 匹配状态 匹配层次

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基于高分一号遥感影像的水体提取方法对比分析与改进 被引量：6

16

作者 张珂 吴星宇 +2 位作者 吴南 黄轶铭 张兆安 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期9-16,共8页

以高分一号遥感影像为数据源,以安徽省黄山市屯溪流域内的东方红水库为研究对象,采用单波段阈值法、两波段差值法、波段比值法、归一化差分水体指数(NDWI)法、归一化差分植被指数(NDVI)法共5种水陆像元度量方法,分别应用平均值法和最大... 以高分一号遥感影像为数据源,以安徽省黄山市屯溪流域内的东方红水库为研究对象,采用单波段阈值法、两波段差值法、波段比值法、归一化差分水体指数(NDWI)法、归一化差分植被指数(NDVI)法共5种水陆像元度量方法,分别应用平均值法和最大类间方差迭代法两种阈值选取方法对东方红水库进行水体提取,探索最大类间方差迭代法在水体提取变量上的改进效果,在此基础上提出了一种改进的最大类间方差联合水体提取法,并对比了改进前后的水体提取效果。结果表明:改进后的水体提取方法可以很好地降低影像提取中产生的噪点,提高水体提取的精度,提取成果的平均相对误差为4.69%,决定系数为0.8579,相比于改进前平均相对误差降低了0.68%,决定系数提高了0.0539。 展开更多

关键词 高分一号 水体提取 归一化差分水体指数 归一化差分植被指数 最大类间方差迭代法 东方红水库

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考虑植被根系深度动态变化的VIC径流模拟模型 被引量：5

17

作者 张珂 戴钰 +3 位作者 刘林鑫 牛杰帆 毕可心 李志琳 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期28-34,51,共8页

为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态... 为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态变化的可变下渗容量(VIC)径流模拟模型(VIC-DR模型)。将该模型径流模拟结果与有汇流演算的VIC模型(VIC-R模型)结果进行比较。结果表明:与VIC-R模型相比,VIC-DR模型模拟精度显著提高,VIC-DR模型对无定河流域月尺度、日尺度径流量模拟结果的纳什效率系数分别提高了10.6%和8.7%,相对误差分别下降了15.4%和5.1%,与实测值相关系数均大于0.6;VIC-DR模型的模拟结果符合流域实际情况,模型适用性良好。 展开更多

关键词 VIC模型 动态植被根系参数 径流模拟 无定河流域

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基于随机森林模型的长江流域分区多源融合降水模拟方法研究 被引量：7

18

作者 宋蕾玥 张珂 +3 位作者 晁丽君 李曦 牛杰帆 黄轶铭 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期125-132,共8页

基于3种卫星降水产品,提出了一种基于随机森林模型的长江流域分区多源融合降水模拟算法(FCM-RF算法)。采用模糊C均值算法,结合地面观测站点资料对长江流域进行降水区域划分,引入降水比降刻画降水空间性,进一步通过普通克里金插值法优化... 基于3种卫星降水产品,提出了一种基于随机森林模型的长江流域分区多源融合降水模拟算法(FCM-RF算法)。采用模糊C均值算法,结合地面观测站点资料对长江流域进行降水区域划分,引入降水比降刻画降水空间性,进一步通过普通克里金插值法优化融合结果,得到一套长江流域空间分辨率为0.25°×0.25°的多源融合降水产品,并对其进行了评估。结果表明:FCM-RF算法在长江流域具有良好的表现,可以有效提高原始卫星降水产品对于降水事件的捕捉能力,在验证站点模拟降水量与实测降水量的相关系数可达到0.76;FCM-RF算法在年际上具有相似变化特征,对于春秋季降水的敏感性较高,在夏季由于强降水影响表现欠佳,冬季由于雨量稀少、存在固态降水,呈现出误差小、相关系数较低的特点;FCM-RF算法在东南地区具有较强的降水捕捉能力,在青藏高原地区的准确性较低。 展开更多

关键词 降水模拟 模糊C均值算法 随机森林模型 分区多源融合方法 FCM-RF算法 长江流域

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基于HEC-HMS模型的三峡区间洪水模拟 被引量：2

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作者 王雨潇 刘波 +3 位作者 王文鹏 吴光东 张天宇 孙营营 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第6期76-83,共8页

三峡区间面积在长江上游的流域面积占比5.6%,但在三峡入库洪水组成中,区间形成的洪水占比可达10%以上,可见区间暴雨洪水是水库防洪安全必须考量的重要因素。采用2007—2011年三峡入库流量,上游边界寸滩和武隆站实测流量资料,建立了基于H... 三峡区间面积在长江上游的流域面积占比5.6%,但在三峡入库洪水组成中,区间形成的洪水占比可达10%以上,可见区间暴雨洪水是水库防洪安全必须考量的重要因素。采用2007—2011年三峡入库流量,上游边界寸滩和武隆站实测流量资料,建立了基于HEC-HMS的三峡区间洪水模拟模型,用于分析区间暴雨洪水与入库洪水的关系。根据入库洪水来源组成分析和资料特点,提出分类调参、分期检验的区间洪水建模方案:对以上游来水为主型洪水,率定汇流参数;对区间降水贡献较大型洪水,率定产流参数;对2012年以后的模拟洪水过程,以三峡水库运行实录发布的洪水过程线为比对基准。结果表明:模型精度良好,率定期和验证期洪峰流量相对误差在±20%以内,峰现时间误差<3 h;经与长江三峡工程运行实录比对,模型适用于模拟2012年后的三峡入库洪水过程。以20160626场次洪水为典型,分析该场区间洪水对入库洪水的峰值贡献率达27.2%,使得峰现时间提前16 h。研究成果可用于三峡区间洪水的影响研究,也可作为区间流域洪水模拟模型建模方案的技术参考。 展开更多

关键词 三峡区间 洪水过程模拟 HEC-HMS模型 参数率定

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考虑地形与理化性质的土壤关键水力特性多种模型构建与比较 被引量：3

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作者 张赛亚 张珂 +3 位作者 晁丽君 李运平 张兆安 黄轶铭 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期42-50,共9页

为获取我国南方典型湿润山区关键土壤水力特性(饱和导水率(K_(s))与田间持水量(F_(c)))的精细空间数据,以南方典型湿润山区屯溪流域为样本采集区,以地形因子和土壤理化性质为输入,采用相关性分析方法建立了3种不同输入模式,采用多元线... 为获取我国南方典型湿润山区关键土壤水力特性(饱和导水率(K_(s))与田间持水量(F_(c)))的精细空间数据,以南方典型湿润山区屯溪流域为样本采集区,以地形因子和土壤理化性质为输入,采用相关性分析方法建立了3种不同输入模式,采用多元线性和机器学习技术构建了多元线性回归(MLR)、遗传算法-人工神经网络(GA-BP)、支持向量机回归(SVR)和随机森林(RF)4种表层土壤水力特性模型,并将4种模型同传统土壤转换函数(PTFs)进行了对比分析,探究了不同输入模式的优劣。结果表明:K_(s)估算效果由优到差排序为RF、SVR、MLR、GA-BP、PTFs,F_(c)估算效果由优到差排序为SVR、RF、GA-BP、MLR、PTFs;屯溪流域K_(s)和F_(c)的空间变化呈现一致性,整体空间分布与屯溪流域高程变化保持一致,说明湿润山区表层土壤水力特性与高程存在密切的非线性关系;SVR与RF模型更适用于小样本回归问题,GA-BP模型则需要较大的样本容量来充分捕捉特征以达到理想效果。 展开更多

关键词 土壤转换函数 多元线性回归 机器学习 饱和导水率 田间持水量

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