《基於水文多分形特徵的流域站網空間配置研究》是依託武漢理工大學，由袁艷斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於水文多分形特徵的流域站網空間配置研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：袁艷斌
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為流域規劃、水資源分析和管理提供水文基礎數據的流域站網，由於布設時難以顧及點間特性量的空間耦合、信息傳遞等特性，其站網全域空間結構對數據高效採集和水資源協同評價呈現出低置信度，更是數字流域構建不可迴避的瓶頸之一。擬開展以水文多分形特徵（長記憶性和變點）分析為基礎的流域站網空間配置研究，以適應站網整體功能狀態分析和動態合理調整的需要。項目以清江流域水文站點為實驗對象、GIS為信息處理平台，在地形因子分析基礎上，基於多重分形理論構建適於站間特性量長記憶和變點分析模型，並改進微粒群算法來解算模型；複合多智慧型體技術，以期主動考察站點的空間狀態與點間組合的自組織特徵；把改進的微粒群算法嵌入GIS平台，探索適於流域站網的Voronoi圖分析，實現消解站點間信息的差異疊合等空間衝突，分析站網的空間結構穩定性。成果具有評價和最佳化水文站點空間配置的均衡作用，為流域通訊組網提供方法儲備。
結題摘要
隨著長江流域經濟帶的保護性開發，對其支流—湖北西部清江的水資源預測、水文監測的需求凸顯。項目針對清江流域站網空間最佳化問題，開展研究並取得如下成果：（1）針對平行位移最佳化與重疊最佳化改進的ATRIC算法實現了清江流域集水面積閾值的確定，自動提取的清江河網與實際河網的擬合程度高。（2）基於盒維數法計算了清江流域水系分形維數值，得出匯流累積閾值、分維值和河網密度均有著良好的對數擬合關係，方法可實現快速分析地貌特徵。（3）首次把回溯搜尋最佳化算法(BSA)用於估計非線性馬斯京根模型的參數取值，並用洪水演算過程對最佳化得到的模型參數進行校準，證明了BSA在水文行為及水資源混沌系統控制及參數辨識方面的有效性。（4）研究了站網評價和空間重構的信息熵多目標方法。一方面通過改進聯合熵最大和冗餘度最小的雙熵多目標最佳化模型，擬定聯合熵比、冗餘度比和NSE三個目標函式，對站網空間位置進行重構，有效地對原站網進行了約簡；另一方面建立基於信息熵的多目標組合最佳化模型，通過考察信息提供量與信息冗餘量的平衡來確定站網組合，分別從信息量百分比、信息冗餘度、信息傳遞能力對水文站點進行評價和最佳化，最終基於信息距離傳輸模型對站點空間控制範圍進行評估與可視化表達。（5）運用主成分法構建了新型遙感生態指數(RSEI)，克服了以往生態環境評價指標難以空間化和主觀性確定權重的缺點，對清江水電開發區域的生態環境進行評價；定量揭示了清江中下游地區水資源利用與生態環境的空間變化關係。（6）引入分數階運算元，結合人工魚群算法(SAFSA),建立了改進灰色預測水量模型，用於用水量的預測和水資源量時空變異特性研究，改進模型在擬合精度及預測精度均起到積極作用。（7）利用IDRISI工具的CA-Markov模型，探究了清江流域土地利用動態變化趨勢與流域水文特性的時空關係。項目成果對清江流域水資源調度、水電開發和生態保護有借鑑。
