一种灾情智能预测与评估系统的设计与实现.pdfVIP

第l6卷2期 应用基础与工程科学学报 V01．16．No．2 2OO8年4月 JOURNAL OF BASIC SCIENCE AND ENGINEE~NG April 2O08 文章编号：1005-0930(2008)02-0239-08 中图分类号：TP18 文献标识码：A 一 种灾情智能预测与评估系统的设计与实现 陈云翔2 ， 丁永生 ， 张向锋 ， 汤兵勇2 (1．东华大学信息科学与技术学院，上海201620；2．东华大学旭日工商管理学院。上海200051；3．上海电机学 院电气学院。上海200240；4．江西省水利厅。江西南昌330046) 摘要：在防洪决策流程中，灾情预测与评估扮演着十分重要的角色，根据所处的 不同阶段，可以划分为灾前预测、灾中决策和灾后评估．本文设计了一种灾情预 测与评估的智能系统．将灰色关联度分析法、BP神经网络、基于免疫遗传算法 (IGA)的RBF神经网络三种方法应用到灾情评估系统中．仿真结果表明基于 IGA的RBF神经网络有较高的准确性，因而有较好的实用性．最后采用灰色关 联度分析法和IGA—RBF网络模型，给出了洪水灾度评估的系统实现． 关键词：灾情预测；灾情评估；智能评估；神经网络；免疫遗传算法 洪涝灾情预测与评估系统通过对洪涝灾害的发生过程进行预测和评价，能够客观、真 实地反映洪灾损失的时空分布情况，从而为防洪决策提供科学的决策依据．目前，洪涝灾 情预测与评估系统已有一些相关研究．文献[1]探讨了洪涝灾情评估系统的设计思路．基 于灾情预评估、灾情预测、灾情统计、灾情核查、灾情评定5个方面的功能需求，分别进行 了工作流程设计，指出了灾情评估系统设计必须遵循的基本原则．国内外已有一些相关的 洪涝灾情评估与决策系统-2引．关于洪涝灾情预测与评估算法主要有：神经网络、动态规 划、支持向量机等 ． 本文通过灾情预测与评估系统功能的需求分析，设计防洪决策体系结构下的灾情预 测与评估系统．在此基础上确定灾情预测与评估系统的功能结构，进行各子系统之间的接 口设计．设计并比较三种灾情快速评估算法的仿真结果，给出了洪水灾度评估的系统 实现． 1 灾情预测与评估系统功能的需求分析 在防洪决策流程中，灾情预测与评估根据所处的不同阶段，可以划分为灾前预测、灾 中决策和灾后评估．这里分别考虑三个阶段灾情预测与评估的不同内容，对其功能需求进 行分析． 1．1 灾前预测 在洪灾发生之前，对洪水可能造成的灾情进行合理的预测． 收稿日期：2007-08-26；修订日期：2008-01-29 基金项目：国家自然科学基金重点项目，教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-415) 作者简介：陈云翔(1968一)。男。博士研究生。高级工程师． 通讯作者：丁永生(1967一)，男。博士，教授，博士生导师．E—mail：ysdj啦 dhu．edu．cn． 应用基础与工程科学学报 V01．16 (1)估算不同频率的典型洪水在现状地形与工程条件下的淹没范围和水深分布，即 研究洪水发生频率与洪水强度的关系，绘制洪水风险图； (2)调查承灾区的人口和资产分布，以及遭遇不同淹没水深时资产的损失率，即研究 洪水强度与损失率的关系； (3)根据采集的水情信息，结合洪水预报的结果，模拟洪水的淹没(演进)过程，分析 洪水可能造成的淹没范围和水深分布，估算洪水可能造成的经济损失，协助防洪调度系统 生成防洪调度预案． 1．2 灾中决策 在洪灾发生过程中，快速判断洪水的影响范围、受灾人口、淹没损失，以及对交通、电 力、供水、供气等基础设施的破坏． (1)借助遥感、遥测技术，跟踪洪水演进过程，实时更新洪水行为特征(淹没范围和水 深分布)，计算每一时刻洪水的淹没损失； (2)模拟防洪调度预案的实施，对预案的可行性和适用性，以及预案实施后可能造成 的损失进行评价，经防洪会商讨，确定最优调度方案． 1．3 灾后评估 在洪灾发生之后，调查、统计、上报、核查实际洪灾损失，为灾民救济、保险理赔、制定 恢复重建计划等提供依据