山洪小流域雨量站网布局优化方法

技术特征：
1.山洪小流域地面雨量站网布局优化方法，其特征在于，包括：s1：将高精度气象卫星降雨数据按照空间分辨率为0.04
°×
0.04
°
的网格将小流域进行分割，分割时要注意流域所有部分都要有网格覆盖；分割后，将每个网格进行编号；s2：取方格中心点代表每一个网格的位置，假定每个网格为一个雨量站点，站点均匀分布；s3：选取近20年高精度气象卫星降雨数据，统计每个网格在每个时间尺度下(1h、3h、6h和24h)降雨量值，并选择相应的步长降雨量值作为流域连续的降雨序列；s4：对流域连续的降雨序列进行离散化处理后，通过计算程序计算各站点的边缘信息熵，选择边缘信息熵最大的站点为中心站点；s5：设置联合信息熵的阈值，分析各个网格间降雨信息的冗余度和相关性，计算联合熵、互信息和总相关等指标，再使用mimr算法对站点进行排序，当联合信息熵达到阀值时，得到雨量站优化布局方案。2.根据权利要求1所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述s3的降雨序列为步长为6h和24h的降雨序列。3.根据权利要求1所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，对s3的降雨序列的数值进行检测，具体方法为：s31、将降雨序列的降水数据中的各个数值与对应的实测的降水数据各个数值作差后求绝对值；并将该绝对值与预设值比较，若该绝对值大于该预设值，则将所述降雨序列降水数据中的对应数值作为异常值；s32、获取该异常值对应的站点及周围最近的至少三个站点；s33、判断该周围最近的至少三个站点对应的第一降雨序列降水数据是否为异常值；若至少两个最近站点对应的第一时间序列降水数据为异常值，则重新选择相应的步长降雨量值作为降雨序列。4.根据权利要求1所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述s5中得到雨量站优化布局方案的前还包括获得目标监测区域的地形信息、雨量站的覆盖标准信息，进而得到雨量站布局有限候选点集，当达到阀值时，结合雨量站布局有限候选点集，得到最终雨量站优化布局方案。5.根据权利要求4所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于：所述雨量站的覆盖标准信息包括雨量站密度标准以及雨量站的最大服务距离。6.根据权利要求1所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述边缘信息熵计算公式为：其中k为任意正常数，本发明为1。底数b取不同值时信息熵的量纲不同，当b分别取2、e和10时，其对应量纲分别为bit、nat和dit，本发明b取2。7.根据权利要求6所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述联合信息熵的计算公式为：
所述互信息计算公式为：所述总相关计算公式为：8.根据权利要求7所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述步骤(4)假设共有n个站点，k是已选站点的数量，用s表示，m是待选站点的数量，用f表示，k m＝n，则信息熵公式可以表示为:为了规避多目标优化的复杂性，将多目标问题转为单目标问题：式中，λ1,λ2为权重，两者之和为1，λ1通常大于λ2。对权重λ1，λ2进行敏感性分析后发现权重λ1在0.5到1之间变化时，站点信息保持稳定，本发明中，λ1,λ2分别取0.9和0.1时。9.根据权利要求8所述的山洪小流域雨量站网布局优化方法，其特征在于，所述s5中，用公式表示为为：其中η中为阈值，当η≥95％时，即得到了水文网络站点的优化最终决策。

技术总结
本发明涉及地面雨量站网布局优化方法技术领域，特别涉及无资料地区山洪小流域地面雨量站网布局优化方法。将高精度气象卫星降雨数据按照空间分辨率为0.04


技术研发人员：丁文峰 张冠华 邹翔 孙宝洋 蔡道明 崔豪
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2022/12/30