一种多因子水库入库流量短期预报评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种多因子水库入库流量短期预报评价方法，设及水库入库流量监测领 域。
【背景技术】
[0002] 水库入库流量短期预报是指提前一定的时间对未来时间内发生的水库入库流量 作出预测，一般预测未来12-72小时入库流量。目前水利水电行业采用绝对误差，相对误差 运两个指标对业务洪水预报精度进行评价。该传统方法可对于水库入库流量短期预报的最 终产品一基于时间序列的预测流量，进行客观评价。
[0003] 由于水库入库流量短期预报水平，受到水文学等学科研究进展，地表空间数据获 取成本W及水库调度目标等众多因素的影响。目前，其预测精度无法得到显著提高。其中 李树平等在《水库洪水预报误差分析》中描述了影响水库入库流量预报的几个客观因素。王 玉华等在《=峡水库入库流量短期洪水预报》中对=峡水库短期洪水预报进行了误差分析 和评价，简单描述了对入库流量短期预报提高的若干途径。W上方法均是W精度为核屯、去 评价水库入库流量短期预报结果，由于水库入库流量短期预报结果的优劣，受制于众多因 素，单一的误差评定方法，无法反映预报水平的高低，因此需要一种新的方法，客观评价预 报水平。
[0004] 随着信息技术的发展，数值预报系统的广泛应用，水库入库流量短期预报作业模 式已基本成为人机交互模式，逐步摆脱了原来取决于预报员自身经验的模式。在现有的模 式下，其工作流程可W通过一些客观指标和主观描述，并进行标记。通过评价每个工作流程 中的指标，从管理学上对水库入库流量短期预报过程进行主成份分析，从而发现影响水库 入库流量短期预报的因子，最后对运些影响因子进行分类，形成一种基于预报工作流的可 追溯的评价方法。在此基础上，根据历史情况，计算出新的分类模型，利用贝叶斯相关理 论，得出基于历史情况的主要客观条件下，流量预报的准确度。为评价每次预报过程提供 客观和可操作的依据，从而提高水库入库流量短期预报水平。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种多因子水库入库流量短期预报评价方法，在水文气象禪合的前提 下的标准水库入库流量预报流程，明确预报流程中设及到的人员，数据，模型，W及环境等 因素，对每天12至72小时预见期的预报流程中各个因素进行标记，并予W记录。将该记录 与预报结果误差进行联合分析，发现影响预报精度的原因，为管理者提供优化流程的依据， 并确立在相同影响因子下的预报误差范围，找到不同客观条件下的预报评价基线，为评价 每次预报过程提供客观和可操作的依据，从而促进水库入库流量短期预报水平的提高。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种多因子水库入库流量短期预报评价方法，包括W下步骤：
[0008] 步骤1 :确定标准工作流程
[0009] 水库入库流量预报流程简要描述：气象预报人员根据第=方雨量数值预报结果， 结合自身经验，制作出分区域的12-72小时预见期的流域降水预报；
[0010] 流量预报人员通过运行多个数学模型，数学模型的输入为：2个W上的实况雨量 信息，2个W上的水位信息，2个及2个W上的预报面雨量信息；并参考自身经验，完成流量 预报。在特殊时期，流量预报的制作需要经过多人会商，并经负责人同意后，确定。具体流 程见图1。
[0011] 步骤2 :确定工作流程中与人员、数据、模型、环境有关的因素
[0012] 1)、人员因素包括：气象预报员，流量预报员和会商决策者W及他们的年龄，性别， 学历，职位，工龄、W及在预报过程中的角色。如：流量预报员、气象预报员、会商决策者 等）。
[0013] 2)、数据因素包括：2种或2种W上的实况降水数据，2种及2种W上的预报降水数 据，1种实况流量数据。W及数据的发布单位，数据是否经过人工校正，数据是否参考，预报 员在预报时对数据的主观评价0-5分，5分为最高分。
[0014] 3)、模型因素包括：2种或2种W上的流量预报模型。模型软件的名称，模型参数 的研制单位，模型的分类，模型的计算时间，模型在本次过程中是否为主要参考，预报员预 报时对模型结果的主观评价0-5分，5分为最高分。
[0015] 4)、环境因素包括：时间，依据时间，流量级，是否会商，次日是否有降雨，是否在库 区有预报降雨。
[0016] 步骤3 :对步骤2中各种数据进行分类：
[0017] 1)、静态数据：如人员年龄、工龄、模型名称等数据；
[0018] 2)、人工输入动态数据：如数据是否参考，模型是否参考，预报员对数据和模型的 主观评价，是否会商等数据；
[0019] 3)、自动记录动态数据：时间，模型计算时长，流量级等数据。
[0020] 确定W上数据通过自动和人工交互的方式，在每次预报过程后，都予W完全记录。
[0021] 步骤4:根据短期预报误差数据表与步骤3生成的数据表进行连接查询。
[0022] 步骤5 :对步骤4形成的数据表，进行主成份分析，找出影响预报的因素。
[0023] 步骤6:进行分析，利用贝叶斯先验概率，制订评价基线。
[0024] 本发明一种多因子水库入库流量短期预报评价方法，具有W下优点：
[00巧]1)、充分发掘影响水库入库流量短期预报的因子，通过每次预报结果评价，对多因 子条件下的预报条件进行分析，找到不同预报条件下，制约预报水平的因素，从中找到提升 预报水平的办法。
[0026]2)、改变单一评价水库入库流量短期预报的现状。形成动态、客观评价预报的体 系，有利于精细化管理，客观评价每一次预报，客观评价预报员的水平，调动预报员的积极 性。
[0027] 3)、对可控，可操作的因子通过技术手段进行改良，从而提高水库入库流量短期预 报水平。促进水库调度管理和技术层面的全面提升。
[0028] 4)、本发明方法的应用，可W有效提高了水库调度精细化、标准化运行的水平，实 现动态可观评价预报工作水平。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明方法的流程图。
[0030] 图2为本发明的水库入库流量短期预报流程图。
[0031] 图3为本发明的人员因素E-R图。
[0032] 图4为本发明的数据因素E-R图。
[003引图5为本发明的模型因素E-R图。
[0034]图6为本发明的环境因素E-R图。
[003引图7为本发明的预报因素E-R图。
[0036] 图8为本发明的关系E-R图。
【具体实施方式】
[0037] 下面通过实施例，结合图表，对本发明的技术方案做进一步具体说明。
[0038] 步骤1:确定标准工作流程：
[0039] 水库入库流量预报流程简要描述：气象预报人员，根据第=方雨量数值预报结果， 结合自身经验，制作出分区域的12-72小时预见期的流域降水预报。流量预报人员，通过运 行多个数学模型。数学模型的输入为：2个W上的实况雨量信息，2个W上水位信息，2个W 上的预报面雨量信息，2个W上气象降雨预报信息，并参考自身经验，完成流量预报。在特 殊时期，流量预报的制作需要经过多人会商，并经负责人同意后确定。具体流程见图1。
[0040] 步骤2 :确定工作流程中与人员、数据、模型、环境有关的因素。
[0041]1)、人员因素包括：气象预报员，流量预报员和会商决策者W及他们的年龄，性别， 学历，职位，工龄、W及在预报过程中的角色。如：流量预报员、气象预报员、会商决策者等。
[0042] 2)、数据因素包括：2种或2种W上的实况降水数据，2种及2种W上的预报降水数 据，1种实况流量数据。W及数据的发布单位，数据是否经过人工校正，数据是否参考，预报 员在预报时对数据是否参考的主观评价0-5分，5分为最高分。
[0043] 3)、模型因素包括：2种或2种W上的流量预报模型。模型软件的名称，模型参数 的研制单位，模型的分类，模型的计算时间，模型在本次过程中是否为主要参考，预报员预 报时对模型结果是否参考的主观评价0-5分，5分为最高分。
[0044] 4)、环境因素包括：时间，依据时间，流量级，是否会商，次日是否有降雨，是否在库 区有预报降雨。
[0045] 步骤3:对步骤2中各种数据进行分类：
[004引静态数据姻人员年龄、工龄、模型名称等数据；
[0047] 人工输入动态数据：如数据是否参考，模型是否参考，预报员对数据和模型的主观 评价，是否会商等数据；
[0048]自动记录动态数据：时间，模型计算时长，流量级等数据。
[0049] 确定W上数据通过自动和人工交互的方式，在每次预报过程后，都予W完全记录。
[0050] 步骤4:确定样本的时间范围根据短期预报误差数据表（见表1)与步骤3生成的 客观条件数据表进行连接查询。
[0051] 步骤5 :对步骤4形成的数据表，进行主成份分析，找出影响预报的因素。主要因 素结果见表2，
[0052] 1)、对原始数据进行标准化，归一化
[0053]
[0054]其中：
[00巧]为经过标准化计算后的标准数值；
[005引Xi为同一序列的数值；
[0057]巧为同一序列数据的均值；
[005引Si为同一序列数据的标准方差；
[0059] n为序列的长度。
[0060] 2)、计算相关系数矩阵。
[0061]
[006引其中：
[0063] R为相关系数矩阵；
[0064] 町为变