一种红壤区季节性干旱事件分类方法、装置、介质及产品

本发明涉及干旱事件识别分类领域，特别是涉及一种红壤区季节性干旱事件分类方法、装置、介质及产品。

背景技术：

1、气候变暖背景下，干旱严重威胁全球的粮食安全、饮水安全、生态系统功能和经济发展。红壤区是我国重要的粮果生产基地，但该区降水年内分布不同步，导致季节性干旱频发。因此，对该地区的干旱进行评估尤为重要。

2、在进行干旱评估之前，需要对干旱事件进行分类，传统的干旱事件分类方法往往基于单一特征变量，忽略了同一干旱事件其他特征的影响，导致分类结果不准确。因此，高效管控红壤区的干旱事件需要更准确的分类方法。目前，缺乏红壤区季节性干旱事件分类的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种红壤区季节性干旱事件分类方法、装置、介质及产品，以实现红壤区季节性干旱事件的准确分类。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种红壤区季节性干旱事件分类方法，所述方法包括：

4、获取红壤区的气象数据；

5、根据所述气象数据计算设定时长的时间尺度的标准化降水蒸散发指数；

6、根据所述标准化降水蒸散发指数，采用游程理论识别红壤区内的干旱事件，并提取所述干旱事件的干旱特征；所述干旱特征包括：干旱持续时间、干旱严重程度和干旱强度；

7、基于所述干旱特征，采用k-means聚类算法对所述干旱事件进行分类，得到红壤区内干旱事件的类别。

8、可选地，基于所述干旱特征，采用k-means聚类算法对所述干旱事件进行分类，得到红壤区内干旱事件的类别，具体包括：

9、采用肘部法确定k值；k表示干旱事件类别的数量；

10、基于所述干旱特征确定各所述干旱事件对应的样本点；一个所述干旱事件的干旱持续时间、干旱严重程度和干旱强度构成对应的样本点在三维空间中的三维坐标；

11、采用多次迭代的方法计算每个样本点到各个质心的欧式距离，对于任一样本点，将欧氏距离最小的质心对应的干旱事件类别确定为该样本点对应的干旱事件的类别；所述质心为k个，一个质心对应一类干旱事件类别；同一类干旱事件对应的所述样本点构成该质心的簇。

12、可选地，第n次迭代的过程，包括：

13、计算每个样本点到第n次迭代下各个质心的欧式距离，对于任一样本点，将第n次迭代下欧氏距离最小的质心对应的干旱事件类别确定为该样本点对应的干旱事件第n次迭代下的类别；

14、计算第n次迭代下各个质心的簇中所有样本点的平均值；

15、判断第n次迭代下各个簇中质心的位置与第n-1次迭代下相应质心的位置是否相同，以及第n次迭代是否达到设定的最大迭代次数n；

16、若不同且n小于n，则采用第n次迭代下各个质心的簇中所有样本点的平均值对质心进行更新，并将更新后的质心确定为第n+1次迭代下的质心，进入第n+1次迭代的过程；否则，将干旱事件第n次迭代下的类别确定为干旱事件最终的类别。

17、可选地，根据所述标准化降水蒸散发指数，采用游程理论识别红壤区内的干旱事件，并提取所述干旱事件的干旱特征，具体包括：

18、将从设定连续时间段内的标准化降水蒸散发指数低于设定干旱阈值开始，到标准化降水蒸散发指数超过所述设定干旱阈值时结束的过程，确定为红壤区内的一次干旱事件；

19、将所述干旱事件开始到结束的时间确定为干旱持续时间；

20、将所述干旱事件开始到结束期间标准化降水蒸散发指数累积和的绝对值确定为干旱严重程度；

21、将所述干旱严重程度与所述干旱持续时间的比值确定为干旱强度。

22、可选地，根据所述气象数据计算设定时长的时间尺度的标准化降水蒸散发指数，具体包括：

23、根据所述气象数据计算逐日的潜在蒸散发量；

24、计算每日降水与潜在蒸散发量的差值，并将所述差值按照设定时长的时间尺度累加，得到标准化降水蒸散发指数。

25、可选地，获取红壤区的气象数据，具体包括：

26、获取红壤区内各站点的气象观测数据；

27、对所述气象观测数据进行缺失异常值检测和数据整合，得到红壤区的气象数据。

28、可选地，所述设定干旱阈值为-0.5。

29、本发明还提供了一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

30、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

31、本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

32、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

33、本发明实施例提取干旱事件的干旱持续时间、干旱严重程度和干旱强度作为干旱特征，并基于干旱特征，采用k-means聚类算法对干旱事件进行分类，得到红壤区内干旱事件的类别，考虑了同一干旱事件多种特征之间的影响，提高了红壤区季节性干旱事件分类的准确性，k-means聚类算法简单，运行速度快，将k-means算法应用于红壤区季节性干旱事件分类问题，分类效率高，分类结果科学合理，弥补了传统干旱事件分类方法的不足，为红壤区季节性干旱事件分类提供科学参考。

技术特征：

1.一种红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，基于所述干旱特征，采用k-means聚类算法对所述干旱事件进行分类，得到红壤区内干旱事件的类别，具体包括：

3.根据权利要求2所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，第n次迭代的过程，包括：

4.根据权利要求1所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，根据所述标准化降水蒸散发指数，采用游程理论识别红壤区内的干旱事件，并提取所述干旱事件的干旱特征，具体包括：

5.根据权利要求1所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，根据所述气象数据计算设定时长的时间尺度的标准化降水蒸散发指数，具体包括：

6.根据权利要求1所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，获取红壤区的气象数据，具体包括：

7.根据权利要求4所述的红壤区季节性干旱事件分类方法，其特征在于，所述设定干旱阈值为-0.5。

8.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的红壤区季节性干旱事件分类方法的步骤。

技术总结
本发明公开一种红壤区季节性干旱事件分类方法、装置、介质及产品，涉及干旱事件识别分类领域，所述方法包括：获取红壤区的气象数据；根据气象数据计算设定时长的时间尺度的标准化降水蒸散发指数；根据标准化降水蒸散发指数，采用游程理论识别红壤区内的干旱事件，并提取干旱事件的干旱特征；干旱特征包括：干旱持续时间、干旱严重程度和干旱强度；基于干旱特征，采用k‑means聚类算法对干旱事件进行分类，得到红壤区内干旱事件的类别。本发明能实现红壤区季节性干旱事件的准确分类。

技术研发人员：高磊,钟湧,彭新华,郭自春,朱绪超,刘帅,张中彬,汪亚及
受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11