基于预报因子筛选的径流预报模型构建和径流预报方法与流程

本发明涉及水文预报，具体涉及基于预报因子筛选的径流预报模型构建和径流预报方法。

背景技术：

1、基于数据驱动的中长期径流预报方法一般采用大气环流、海温指数等多个全球水文-气象因子作为径流预报的预报因子，与径流之间进行关系拟合构建径流预报模型，基于构建的径流预报模型进而实现径流的中长期预报。然而，由于中长期水文预报使用的数据时间尺度较大，导致数据样本较少。对于高维预报因子，数据样本较少时无法建立有效的预报模型。因此，如何从预报因子中筛选出关键预报因子，降低预报因子的维度，对于提升径流预报模型的预报精度至关重要。

2、相关技术中，一般是通过计算每个预报因子与径流变化数据之间的条件互信息，条件互信息用于表征两个变量之间的关联度，将每个预报因子对应的条件互信息与预设关联度阈值进行比较，将条件互信息大于预设关联度阈值的预报因子作为关键预报因子。然而，预设关联度阈值一般是基于人为经验确定的，基于预设阈值筛选进行关键预报因子筛选，可能会将一些非关键预报因子错误的筛选为关键预报因子，使得筛选结果的准确性较差；由于筛选后得到的关键预报因子的准确性差，会导致构建得到的模型的预报精度较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于预报因子筛选的径流预报模型构建和径流预报方法，以解决相关技术中由于筛选得到的关键预报因子的可信度较低导致构建得到的模型的预报精度较低的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法，该方法包括：获取多个不同预报因子数据以及径流数据；分别计算不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值；基于不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值建立不同预报因子分别对应的假设检验，并确定各预报因子对应假设检验的检验统计量；基于各预报因子对应的假设检验、各预报因子对应假设检验的检验统计量、预设检验统计量分布、预设显著性水平以及预设校正规则，对不同预报因子中包含的关键预报因子进行筛选，得到目标关键预报因子集合；基于目标关键预报因子集合与径流数据构建径流预报模型。

3、发明提供的基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法，基于不同预报因子数据以及径流数据计算不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值；基于不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值确定不同预报因子分别对应的假设检验以及每个假设检验对应的检验统计量信息；基于各预报因子对应的检验统计量信息、各预报因子对应的假设检验、预设检验统计量分布、预设显著性水平以及预设校正规则，对不同预报因子中的关键预报因子进行筛选，得到目标关键预报因子集合；基于目标关键因子集合以及径流数据构建径流预报模型。本发明提供的方法，基于不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值，对不同预报因子建立多个假设检验，基于建立的假设检验、检验统计量信息、预设检验统计量分布、预设显著性水平以及预设校正规则，对不同预报因子中的关键预报因子进行筛选，得到目标关键预报因子集合，筛选得到的关键预报因子的可信度更高，使得最终基于目标关键因子集合构建得到的径流预报模型的预报精度更高。

4、在一种可选的实施方式中，基于各预报因子对应的假设检验、各预报因子对应假设检验的检验统计量信息、预设检验统计量分布、预设显著性水平以及预设校正规则，对不同预报因子中包含的关键预报因子进行筛选，得到目标关键预报因子集合的步骤，包括：基于预设校正规则、预设显著性水平以及多个不同预报因子的数量确定第一分布阈值；将每个预报因子分别对应的检验统计量信息与第一分布阈值进行比对，得到不同预报因子分别对应的比对结果；基于各预报因子对应的比对结果在多个不同预报因子中确定至少一个关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中；基于关键预报因子确定剩余的预报因子；基于预设校正规则、预设显著性水平以及剩余的预报因子数量确定第二分布阈值；将每个剩余的预报因子的检验统计量信息与第二分布阈值进行比对，得到不同剩余的预报因子分别对应的比对结果；基于各剩余的预报因子分别对应的比对结果在剩余的预报因子中确定至少一个关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中；返回确定剩余的预报因子的步骤，直至剩余的预报因子中不存在关键预报因子，得到目标关键因子集合。

5、本可选实施方式提供的方法，通过预设校正规则、预设显著性水平以及剩余的不同预报因子的数量确定第二分布阈值，并基于第二分布阈值对剩余的预报因子进行筛选，直至剩余预报因子中不存在关键预报因子，得到目标关键因子集合，在提高预报因子筛选结果可信度的同时，提高了筛选效率。

6、在一种可选的实施方式中，基于预设校正规则、预设显著性水平以及多个不同预报因子的数量确定第一分布阈值的步骤，包括：基于预设校正规则、预设显著性水平以及多个不同预报因子的数量确定目标显著性水平；基于目标显著信息水平以及预设检验统计量分布确定第一分布阈值。

7、在一种可选的实施方式中，基于目标关键预报因子集合与径流数据构建径流预报模型的步骤，包括：将目标关键预报因子集合中每个关键预报因子数据与径流数据进行关联，得到关联数据集；基于关联数据集对预设模型进行训练，直至满足预设模型精度要求，得到径流预报模型。

8、在一种可选的实施方式中，分别计算不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值的步骤，包括：计算每个预报因子数据与径流数据之间对应的第一频数估计密度函数值；计算每个预报因子数据分别与其他预报因子数据之间对应的第二频数估计密度函数值；计算每个预报因子数据、其他预报因子数据以及径流数据之间的第三频数估计密度函数值，其他预报因子用于表征多个不同预报因子中除当前预报因子以外的预报因子；基于不同预报因子分别对应的第一频数估计密度函数、第二频数估计密度函数以及第三频数估计密度函数确定不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值。

9、在一种可选的实施方式中，基于各预报因子对应的比对结果在多个不同预报因子中确定至少一个关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中的步骤，包括：依次判断不同预报因子分别对应的检验统计量信息是否大于第一分布阈值；若存在有预报因子的检验统计量信息大于第一分布阈值，则将该预报因子作为关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中。

10、第二方面，本发明提供了一种径流预报方法，该方法包括：获取目标不同关键预报因子数据；将目标不同关键预报因子数据输入到预先构建的径流预报模型中，使得径流预报模型输出对应得到径流变化信息，径流预报模型通过上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法构建得到。

11、第三方面，本发明提供了一种基于预报因子筛选的径流预报模型构建装置，该装置包括：第一获取模块，用于获取多个不同预报因子数据以及径流数据；计算模块，用于分别计算不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值；第一确定模块，用于基于不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值建立不同预报因子分别对应的假设检验，并确定各预报因子对应假设检验的检验统计量；筛选模块，用于基于各预报因子对应的假设检验、各预报因子对应假设检验的检验统计量信息、预设检验统计量分布、预设显著性水平以及预设校正规则，对不同预报因子中包含的关键预报因子进行筛选，得到目标关键预报因子集合；构建模块，基于目标关键预报因子集合与径流数据构建径流预报模型。

12、在一种可选的实施方式中，筛选模块包括：第一确定子模块，用于基于预设校正规则、预设显著性水平以及多个不同预报因子的数量确定第一分布阈值；第一对比子模块，用于将每个预报因子分别对应的检验统计量信息与第一分布阈值进行比对，得到不同预报因子分别对应的比对结果；第二确定子模块，用于基于各预报因子对应的比对结果在多个不同预报因子中确定至少一个关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中；第三确定子模块，用于基于关键预报因子确定剩余的预报因子；第四确定子模块，用于基于预设校正规则、预设显著性水平以及剩余的预报因子数量确定第二分布阈值；第二比对子模块，用于将每个剩余的预报因子的检验统计量信息与第二分布阈值进行比对，得到不同剩余的预报因子分别对应的比对结果；第五确定子模块，用于基于各剩余的预报因子分别对应的比对结果在剩余的预报因子中确定至少一个关键预报因子，并将关键预报因子纳入关键预报因子集合中；第六确定子模块，用于返回确定剩余的预报因子的步骤，直至剩余的预报因子中不存在关键预报因子，得到目标关键因子集合。

13、在一种可选的实施方式中，第一确定子模块包括：第一确定单元，用于基于预设校正规则、预设显著性水平以及多个不同预报因子的数量确定目标显著性水平；第二确定单元，用于基于目标显著信息水平以及预设检验统计量分布确定第一分布阈值。

14、在一种可选的实施方式中，构建模块包括：关联子模块，用于将目标关键预报因子集合中每个关键预报因子数据与径流数据进行关联，得到关联数据集；训练子模块，用于基于关联数据集对预设模型进行训练，直至满足预设模型精度要求，得到径流预报模型。

15、在一种可选的实施方式中，计算模块包括：第一计算子模块，用于计算每个预报因子数据与径流数据之间对应的第一频数估计密度函数值；第二计算子模块，用于计算每个预报因子数据分别与其他预报因子数据之间对应的第二频数估计密度函数值；第三计算子模块，用于计算每个预报因子数据、其他预报因子数据以及径流数据之间的第三频数估计密度函数值，其他预报因子用于表征多个不同预报因子中除当前预报因子以外的预报因子；第七确定子模块，用于基于不同预报因子分别对应的第一频数估计密度函数、第二频数估计密度函数以及第三频数估计密度函数确定不同预报因子数据与径流数据之间条件互信息的二阶近似值。

16、第四方面，本发明实施例提供了一种径流预报装置，包括：第二获取模块，用于获取目标不同关键预报因子数据；第二确定模块，用于将目标不同关键预报因子数据输入到预先构建的径流预报模型中，使得径流预报模型输出对应得到径流变化信息，径流预报模型通过上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法构建得到。

17、第五方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法，或执行上述第二方面的径流预报方法。

18、第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于预报因子筛选的径流预报模型构建方法，或执行上述第二方面的径流预报方法。