数学建模以深圳市为例探究洪灾损失预测研究的科学性及严谨性.doc

以深圳市为例探究洪灾损失预测研究的科学性与严谨性 使普通百姓能够正确对待信息时代快速传播带来的问题据报载，国外有研究报告将广州预测为受洪灾损失最重的城市，也将深圳列为洪灾损失严重的城市(见附件1和附件2)。 有关专家和专业人员认为该报告结论与事实存在出入(见附件3)，因而怀疑其所用方法及支撑数据的正确性与准确性。请收集深圳市的相关资料，通过数学建模的方法，分析经济合作与发展组织(OCED)研究报告(附件2)中可能存在的问题并基于你们的建模分析对2020和2050深圳可能遭受的洪灾损失做出预测，同时对比评价你们的模型与研究报告所用模型的优缺点。 基于你们的研究结果，请给普通百姓写一份不超过一页的建议书，说明研究报告和你们的结果是怎样得到的，并提出一些建议，使普通百姓能够正确对待信息时代所谓“科学结论”快速传播带来的问题，比如“预测”给人们带来的不确定性和焦虑感请给深圳市政府写一份不超过一页的建议书，除了说明研究报告和你们的结果是怎样得到的、可信度如何以及市政府应该做什么等(包括后续研究应该做些什么)。 2、假设雨水蒸发量对整体降雨量影响较小。 3、假设所查数据出处的不同对问题分析的影响比较小。 三、符号说明 总直接经济损失 可统计间接损失 间接损失系数 淹没程度分级数 R 资产总损失值 四、问题分析 4.1 问题一分析 在对深圳市的气象数据分析和查阅大量资料后，然后又对IPCC-AR4对 21 世纪 海平面上升量预估值，文章收集珠江口历史潮位数据和特大风暴潮灾害实际损失资料，对若干涉及珠江口风暴潮灾害的文章或评估报告进行了分析讨论，认为有些论著高估了海平面上升对珠江口风暴潮潮灾的影响；通过正确的数学建模方法和准确的数据，分析了报告存在的问题，风暴潮灾害被高估的原因。 4.2 问题二分析 本文通过研究分析深圳市降雨变化，并从中找出规律，在分析洪灾经济损失主要影响因素的基础上，采用基于 MATLAB 的 BP 神经网络结构，构造洪灾经济损失评估的 BP 人工神经网络模型，并进行实证分析，来得到比较合理的计算结果。 五、模型建立与求解 5.1 问题一模型建立与求解 5.1.1 GIS地理信息系统1] 5.1.1.1地理信息系统的基本理论 20世纪60年代为GIS思想和技术方法的探索时期。在50年代末和60代初计算机获得广泛应用以后,很快就被应用于空间数据的存储与管理。这段时期,诞生了世界上第一个地理信息系统一加拿大地理信息系统(CGIS)。受计算机发展水平的限制,当时的地理信息系统存储能力小,磁带存取速度慢。当时机助制图能力较强,地学分析功能较简单,实现了手扶跟踪数字化方法,可以完成地图数据的拓扑编辑,分幅数据的自动拼接,开创了格网单元的操作方法,发展了许多基于格网的系统。所有这些处理空间数据的主要技术,奠定了地理信息系统发展的基础。 由于其丰富的数据分析功能,尤其是地理数据的空间分析功能,在洪水灾害的研究中得到了应用。早在70年代,美国曾利用GIS技术处理和分析各种流域数据,并为流域管理和规划提供决策服务。而在我国也在“七五”与“八五”期间,通过国家科技攻关,开展过洪水险情预报与灾情对策地理信息系统的研究,取得了丰硕的成果,并且成功地在洪水灾害研究实践中得到应用。 在洪涝灾害研究中,GIS系统具有以下三个方面的特点: 1、提供空间数据采集、制作、管理、显示、分析和输出的计算机平台; 2、以洪涝灾害研究和评估决策为目的,以地理模型方法为手段,具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力,并能产生高层次的地理信息; 3、提供空间数据管理工具,建立面向对象的数据模型,提供先进的数据采集系统接口,同GPS、RS的数据接口。利用多要素,多精度数据,从多个方面建立专门的洪涝灾害分析模型,得到快速、精确、综合的对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析。 由此可见,利用GIS先进的空间数据管理、分析、统计能力,在洪涝灾害评估中可方便的从大量的地理数据中提取有用的数据信息,如受灾面积、受灾范围、水淹深度等,进一步通过统计、评估计算,得出灾害风险图、各类土地利用受灾图等,并为灾害决策、灾后普查等提供方便的可操作平台。 5.1.1.2模型一解答 珠江口网河地区地势低平，人口密度大，是全球海平面上升灾害脆弱区之一，有关珠江口海平面上升与风暴潮灾害的研究成果已有很多，大多认为随着经济社会的发展，风暴潮（降雨量导致的海平面上升会使）灾害不断加重。Hallegatte等发表在2013年第三期的《自然-气候变化》杂志上的一篇论文得出：广州洪灾风险最高，2050年因洪灾损失也将最高[1]与水文行业标准[2]、技术报告，IPCC-AR4对21世纪海面上升量预估值[3]，和0814号强台风“黑格比”造成广