[发明专利]基于游程理论和联合分布函数的干旱评估方法

说明书

本发明公开了一种基于游程理论和联合分布函数的干旱评估方法，具体包括如下步骤：步骤1，建立历史干旱案例库；步骤2，根据步骤1建立的案例库确定干旱阈值k；步骤3，根据步骤2确定的干旱阈值k判定是否发生干旱事件，当确定干旱事件发生时，计算特征变量；步骤4，确定步骤2中特征变量两两之间的相关性；步骤5，根据步骤4的相关性分析结果选取联合分布函数；步骤6，根据步骤5选取的联合分布函数计算联合超越概率，步骤7，根据步骤6所得结果计算干旱重现期。本发明通过识别干旱历时、干旱强度和干旱面积这些特征变量，提出像元尺度和区域尺度多尺度评估方案，全面揭示了干旱状况并对其风险进行预估。

技术领域

本发明属于灾害监测与评估技术领域，涉及一种基于游程理论和联合分布函数的干旱评估方法。

背景技术

干旱评估是开展干旱风险评价和制定防灾减灾策略的关键基础。游程理论能够有效识别持续性灾害事件的历时、强度和面积等变量信息，并能够揭示持续性灾害事件的重现规律，成为灾害评估的重要手段。在游程理论中，一个关键问题就是截断水平也就是干旱阈值的设定，即首先设定一个干旱判别标准的阈值，然后将干旱指数时间序列分别与该阈值进行一一对比，当发现干旱指数低于上述设定的阈值时，则认为该时刻发生了干旱事件。现有干旱评估中的阈值多通过主观设定某一特定值，该手段对干旱评估结果造成了很大的不确定性，使得评估结果随着阈值的改变而改变，无法反应区域或流域的真实干旱状况。

同时，现有干旱评估方法中主要关注了干旱历时和干旱强度等信息，而对干旱发生面积(影响范围)关注不足。干旱面积是区域尺度干旱评估的重要参量，指在一次干旱事件中某一给定区域内处于干旱状态单元所占的面积，而一次干旱事件的干旱面积则取决于该次干旱持续时间内所有干旱面积的平均值。在实际应用中，为了实现不同区域之间干旱面积的对比，一般采用面积百分比的记录方式，即采用区域干旱面积与区域总面积的比例进行干旱面积表征。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于游程理论和联合分布函数的干旱评估方法，该方法通过识别干旱历时、干旱强度和干旱面积这些特征变量，提出像元尺度和区域尺度多尺度评估方案，全面揭示了干旱状况并对其风险进行预估。

本发明所采用的技术方案是，基于游程理论和联合分布函数的干旱评估方法，具体包括如下步骤：

步骤1，建立历史干旱案例库；

步骤2，根据步骤1建立的案例库确定干旱阈值k；

步骤3，根据步骤2确定的干旱阈值k判定是否发生干旱事件，当确定干旱事件发生时，计算特征变量干旱历时D、干旱强度S及干旱面积A；

步骤4，确定步骤2中特征变量干旱历时D、干旱强度S及干旱面积A两两之间的相关性；

步骤5，根据步骤4的相关性分析结果选取联合分布函数；

步骤6，根据步骤5选取的联合分布函数计算联合超越概率；

步骤7，根据步骤6所得结果计算干旱重现期。

本发明的特点还在于：

步骤1中，历史干旱案例库内包括干旱发生时间、干旱历时、干旱强度以及干旱影响范围这些干旱信息。

步骤3的具体过程为：设任一随机像元在第t时段的干旱监测指数值记为k’(t)，则采用如下公式(1)判断是否发生干旱事件，当发生干旱事件时，分别计算干旱历时D、干旱强度S、干旱面积A：

式中，I(t)代表干旱事件。

步骤5中，采用赤池信息量和贝叶斯信息量这两个评价指标，选取联合分布函数-Copula函数。

步骤6的具体过程为：

根据Copula函数定义，将二维联合超越概率定义为：