暴雨积涝灾害风险评估的GIS模型构建及参数优化研究与应用

发布时间：2017-06-04 10:06

  本文关键词：暴雨积涝灾害风险评估的GIS模型构建及参数优化研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现实世界中许多复杂的工程和科学研究问题可归纳为优化问题,气象风险研究中的暴雨积涝灾害风险评估模型参数优化问题,就属于优化范畴。开展暴雨积涝灾害风险评估模型参数设置问题的研究,不仅有助于提高模型的准确性,更是提高灾害风险评估准确度的前提条件。为进一步提高我国的暴雨积涝灾害风险评估的水平,以达到防灾减灾的目的,结合地理信息系统(G1s)在空间数据表达及分析上的优势,对暴雨积涝灾害风险评估模型与参数优化进行研究,并应用于暴雨积涝灾害风险评估产品发布系统中具有重要的科学意义和实际应用价值。本研究紧紧围绕新型G1s暴雨积涝灾害风险评估模型中的参数优化和发布暴雨积涝灾害风险评估产品等研究问题,开展以下的研究工作并取得了相应创新成果：1.构建了基于GIs暴雨积涝灾害风险评估模型。以灾害风险理论为基础,采用G1s空间表达与数据分析技术,围绕暴雨积涝灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性以及防灾减灾能力,构建了基于GIs暴雨积涝灾害风险评估模型,实现了暴雨积涝灾害风险评估的过程可视化。2.针对GIs暴雨积涝灾害风险评估模型中的参数进行优化问题,为更客观地科学设置模型中的权重系数,通过建模形成权重最优设置的优化模型,采用目标优化理论中两种主流的进化算法,提出了基于进化策略和粒子群算法的两种参数优化方法,通过实验的优化结果分析,证实了该模型及优化方法的有效性和准确性。3.以嘉定区暴雨积涝灾害风险评估项目为依托,运用新型的暴雨积涝灾害风险评估模型,设计与开发了嘉定区暴雨积涝灾害风险评估产品,并在业务中得到成功应用。首先,运用G1s技术对嘉定区的各类灾害相关资料进行空间化处理,形成暴雨积涝灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力等基础数据；然后运用新型的GIs暴雨积涝灾害风险评估模型及参数优化技术设计并开发一套基于GIs分析的暴雨积涝风险评估系统,实现了集历史暴雨积涝灾害风险统计的风险区划以及实时提供未来灾害风险情况的风险预估系统,为政府作出准确的防灾减灾决策提供了重要的依据。结合地理信息系统技术、智能进化算法、计算机技术通过对暴雨积涝灾害风险评估的研究,实现了基于GIs技术的嘉定区暴雨积涝灾害风险评估产品。本研究对开展多学科的交叉研究进行了有益的探索,也推动了暴雨积涝灾害风险评估系统化和工程化的工作。
【关键词】：暴雨积涝灾害风险评估 进化算法 地理信息系统 风险评估系统
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.616;P208
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.2 暴雨积涝灾害风险评估的研究进展10-11
• 1.2 进化算法介绍11-13
• 1.2.1 进化算法的研究现状11-12
• 1.2.2 单目标优化的研究现状12-13
• 1.3 进化算法在气象学参数优化领域的研究现状13-14
• 1.4 本文研究内容和组织结构14-16
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 组织结构15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 暴雨积涝灾害风险评估资料说明与分析方法17-24
• 2.1 资料说明17
• 2.2 自然灾害风险评估基础知识17-18
• 2.2.1 基本概念17
• 2.2.2 基本方法17-18
• 2.3 地理信息系统基础知识18-19
• 2.3.1 基本概念18
• 2.3.2 方法介绍18-19
• 2.4 进化策略算法19-22
• 2.4.1 进化策略的发展过程19-20
• 2.4.2 进化策略的执行步骤20-21
• 2.4.3 进化策略的算法流程21-22
• 2.5 粒子群算法22-23
• 2.5.1 粒子群算法的基本原理22-23
• 2.5.2 粒子群算法步骤23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 基于GIS的暴雨积涝灾害风险评估研究24-39
• 3.1 暴雨积涝灾害风险评估基本知识24-26
• 3.1.1 暴雨积涝灾害风险评估基本流程24-25
• 3.1.2 暴雨积涝灾害风险函数与指标体系建立25-26
• 3.2 暴雨积涝灾害风险指标及可视化分析26-37
• 3.2.1 暴雨积涝灾害致灾因子危险性及可视化分析26-28
• 3.2.2 暴雨积涝灾害孕灾环境敏感性及可视化分析28-31
• 3.2.3 暴雨积涝灾害承灾体易损性及可视化分析31-33
• 3.2.4 暴雨积涝灾害防灾减灾能力及可视化分析33-35
• 3.2.5 暴雨积涝灾害灾情及可视化分析35-37
• 3.3 基于GIS的风险评估模型建立37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 暴雨积涝灾害风险评估参数优化模型及方法研究39-56
• 4.1 暴雨积涝灾害风险评估参数优化模型研究39-41
• 4.1.1 评估参数优化建模39-40
• 4.1.2 模型灾情风险分析40-41
• 4.2 暴雨积涝灾害风险评估参数优化方法研究41-43
• 4.2.1 评估参数优化的关键问题41-42
• 4.2.2 处理带约束的进化算法42-43
• 4.3 基于进化算法的风险评估参数优化43-46
• 4.3.1 暴雨积涝灾害风险评估参数优化评价流程43
• 4.3.2 基于进化策略的参数优化43-45
• 4.3.3 基于粒子群算法的参数优化45-46
• 4.4 实验设计46-50
• 4.4.1 参数设置46-47
• 4.4.2 实验步骤47-49
• 4.4.3 实验结果49-50
• 4.5 实验分析50-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 嘉定区暴雨积涝灾害风险评估系统的设计及实现56-70
• 5.1 基于GIS的嘉定区暴雨积涝灾害风险评估系统的设计与实现56-63
• 5.1.1 技术路线56-57
• 5.1.2 系统需求57-58
• 5.1.3 系统总体设计58-60
• 5.1.4 过程可视化操作60-61
• 5.1.5 系统实现61-63
• 5.2 基于WEBGIS的嘉定区暴雨积涝灾害风险评估系统设计与实现63-68
• 5.2.1 技术路线63-64
• 5.2.2 系统需求64
• 5.2.3 系统总体框架64-65
• 5.2.4 关键技术65-67
• 5.2.5 系统实现67-68
• 5.3 本章小结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 问题与展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

【参考文献】

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本文编号：420654