一种动态过程中的区域性干旱事件识别方法

技术领域

本发明涉及区域性干旱事件识别领域，尤其是一种动态过程中的区域性干旱事件识别方法。

背景技术

区域性干旱事件应具有区域性属性，即干旱事件需同时具有区域性和过程性特征。因此，优化区域极端事件辨识方法，考虑干旱事件的发生、发展与消退，从强度、影响范围和持续时间等多维角度分析极端事件，是深入认知干旱事件演变过程和进一步开展干旱灾害风险研究的关键环节。

目前现有技术中对区域性干旱事件的识别一般较为复杂，且没有考虑干旱事件的发生、发展与消退过程对干旱事件识别的影响，致使干旱事件频次往往被高估，最终导致识别时的精准程度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种动态过程中的区域性干旱事件识别方法，该动态过程中的区域性干旱事件识别方法解决了干旱事件被重复计算，导致识别精准度不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种动态过程中的区域性干旱事件识别方法，具体包括以下步骤：

步骤1、获得待识别区域内的指数格点数据：

在监测时间段内周期性地获取待识别区域内的指数格点数据，所述指数格点数据包括格点和标准化降水蒸散指数，所述格点包括格点面积和格点坐标；

步骤2、识别当前事件：采用步骤1中的标准化降水蒸散指数，对每个时刻的当前干旱事件的干旱范围的面积进行逐一识别；

步骤3、识别同一个干旱源事件，包括如下步骤：

步骤31、设定重合面积阀值；

步骤32、计算步骤2中的相邻时刻的当前干旱范围的重合面积，并与步骤31中的重合面积阀值进行比较判定，当相邻时刻的当前干旱范围的重合面积大于重合面积阀值时，则判断该相邻时刻的当前干旱事件属于同一个干旱源事件。

作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤2中，采用标准化降水蒸散指数，识别当前干旱事件的方法，包括如下步骤：

步骤21、设定标准化降水蒸散指数指标阀值

步骤22、在监测时间段内找出标准化降水蒸散指数最小的格点作为干旱中心，在与干旱中心连接的格点中找出标准化降水蒸散指数最小的格点作为目标干旱中心，将目标干旱中心划分到干旱中心的范围内，更新干旱中心的格点区域，直至与干旱中心连接的目标干旱中心的标准化降水蒸散指数达到标准化降水蒸散指数指标阀值为止，此时更新后的干旱中心的区域则为当前干旱范围。

作为本发明的进一步的优选方案，所述当前干旱事件中还包括当前干旱强度，所述当前干旱强度为当前干旱范围内的标准化降水蒸散指数的平均值。

作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤3中，在所述同一个干旱源事件内，将相邻的当前干旱事件按照时间排序，各个当前干旱时间的目标干旱中心的位置变化即为该干旱源时间的发展轨迹，获得同一个干旱源事件的发生、发展和消退过程。

作为本发明的进一步的优选方案，所述重合面积阀值为50000km

作为本发明的进一步的优选方案，所述标准化降水蒸散指数指标阀值为-1。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明公开的一种动态过程中的区域性干旱事识别方法，通过获得的待识别区域内的的指数格点数据，将待识别区域内的每个位置的每个时刻的干旱数据都变成唯一识别数据，并按照识别顺序“待识别区域内的指数格点数据-识别干旱范围-识别干旱源事件”，通过将干旱事件进行一一对比识别的顺序，提高干旱事件的识别精准度，从多维角度分析极端事件，为进一步开展干旱灾害风险研究提供高精准度的数据支撑；

2、在同一个干旱源事件内，主要是通过标准化降水蒸散指数来识别出干旱中心，并通过对比干旱中心四周区域的标准化降水蒸散指数，来获得干旱范围，保证干旱范围的识别准确性；

3、通过在对比干旱中心四周区域的标准化降水蒸散指数，还可以看出干旱时间的发生、发展和消退过程；

4、在同一个干旱源事件内，通过观察干旱中心的位置移动变化，可以得到干旱源事件的发生、发展和消退的全过程。

附图说明

图1是本申请提供的一种考虑动态过程的区域性干旱事件识别方法的流程示意图；

图2是第一时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件A1的范围的示意图；

图3是第二时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件B1的范围的示意图；

图4是第三时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件C1和C2的范围的示意图；

图5是当前干旱事件A1和B1的范围重合示意图；

图6是当前干旱事件B1、C1和C2的范围重合示意图；

图7是在待识别区域识别出第一个当前干旱事件的示意图；

图8是在同次识别中图7所示的待识别区域识别出第二个当前干旱事件的示意图；

图9是在非干旱中心范围内识别干旱中心的范围的示意图；

图10是本申请提供的一种考虑动态过程的区域性干旱事件识别装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种动态过程中的区域性干旱事件识别方法， 具体包括以下步骤：

步骤1、获得待识别区域内的指数格点数据：

在监测时间段内周期性地获取待识别区域内的指数格点数据。

其中，指数格点数据包括格点信息和标准化降水蒸散指数，格点信息包括格点面积和格点坐标。

标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation EvapotranspirationIndex，SPEI）是使用降水和气温数据计算得到的表征干湿状态的指数，SPEI值越大越湿润，值越小越干旱，在干旱研究中应用广泛。

在本申请可选的实施例中，监测时间段和待识别区域可以由服务器预先设定也可以由查询者自定义。其中，监测时间段即为获取指数格点数据的时间段，可以是一小时、一天、一周、一个月、一个季度等；待识别区域可以是一个城市、一个国家等查询者需要进行干旱事件识别的区域。

在监测时间段内周期性地获取待识别区域的温度格点数据和降水量格点数据。

上述温度格点数据和降水量格点数据是指分布于各个需要监测地区的多个高密度的气象观测站所获取的气候指标数据，再利用ANUSPLIN软件的薄盘样条法(Thin PlateSpline，TPS)进行空间插值得到的一定精度的格点数据集，比如0.5°×0.5°降水量格点数据。格点资料对极端气候事件的计算和判断更加简单快捷。

根据温度格点数据和降水量格点数据计算出指数格点数据。

所述温度格点数据包括格点信息和温度值，降水量格点数据包括格点信息和降水量值，其中格点信息包括格点面积和格点坐标。根据温度值和降水量可以计算出该格点的标准化降水蒸散指数，即得到上述降水量格点数据。

步骤2、识别当前事件：采用步骤1中的标准化降水蒸散指数，对每个时刻的当前干旱事件的干旱范围的面积进行逐一识别；

识别当前干旱事件的方法，包括如下步骤：

步骤21、设定标准化降水蒸散指数指标阀值；

步骤22、在监测时间段内找出标准化降水蒸散指数最小的格点作为干旱中心，在与干旱中心连接的格点中找出标准化降水蒸散指数最小的格点作为目标干旱中心，将目标干旱中心划分到干旱中心的范围内，更新干旱中心的格点区域，直至与干旱中心连接的目标干旱中心的标准化降水蒸散指数达到标准化降水蒸散指数指标阀值为止，此时更新后的干旱中心的区域则为当前干旱范围。

所述当前干旱事件中还包括当前干旱强度等多维度信息，所述当前干旱强度为当前干旱范围内的标准化降水蒸散指数的平均值。

举例说明，如图2至图4所示，图2是第一时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件A1的范围的示意图；图3是第二时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件B1的范围的示意图；图4是第三时刻在待识别区域内识别出当前干旱事件C1和C2的范围的示意图。

上述标准化降水蒸散指数指标阀值可以由本领域技术人员根据具体情况进行设定，一般来说可以设定标准化降水蒸散指数指标阀值为-1。待识别区域内的干旱中心不止一个，需要循环对待识别区域内的干旱中心进行识别，直到非干旱中心范围的格点的降水蒸散指数达到该标准化降水蒸散指数指标阀值为止。

如图7和图8所示，图7是在待识别区域识别出第一个当前干旱事件S1的示意图；图8是在同次识别中图7所示的待识别区域识别出第二个当前干旱事件S2的示意图。

如图9所示，由干旱中心的强度-面积-持续时间（Intensity area duration，IAD）曲线中X1点对应的干旱中心范围示意图可知，在待识别区域的非干旱中心范围内找出标准化降水蒸散指数最小的格点为格点a0，此时干旱中心的范围仅为该格点a0。

如图9所示，在格点a0周围的8个格点中找出标准化降水蒸散指数最小的格点a1作为第一个目标格点

将第一个目标格点a1也划入干旱中心的范围内，如IAD曲线中X2点对应的干旱中心范围示意图所示。

继续对格点a0和a1周围的10个格点进行识别，将第二个目标格点a2也划入干旱中心的范围内，如IAD曲线中X3点对应的干旱中心范围示意图所示。

最终将最后一个目标格点a3也划入干旱中心的范围内，如IAD曲线中X4点对应的干旱中心范围示意图所示。至此，与干旱中心连接的所有格点的降水蒸散指数都达到标准化降水蒸散指数指标阀值。

另外，还可以将各个目标干旱中心的范围内的标准化降水蒸散指数最小的格点作为目标中心格点，再按照时间顺序连接一个干旱源事件所包括的各个当前干旱事件的目标中心格点，作为干旱源事件的发展轨迹。

该目标中心格点的经纬度即为该目标干旱中心的位置，该目标中心格点的位置变化即为该目标干旱中心的位置变化，那么，同一个干旱源事件所包括的各个当前干旱事件的目标中心格点的位置变化即为该干旱源事件的发展轨迹，绘制所述干旱源事件的所述发展轨迹的发展轨迹示意图；最后输出所述发展轨迹示意图。

步骤3、识别同一个干旱源事件，包括如下步骤：

步骤31、设定重合面积阀值，一般来说可以设定该重合面积阀值为50000km2；

步骤32、计算步骤2中的相邻时刻的当前干旱范围的重合面积，并与步骤31中的重合面积阀值进行比较判定，影响范围过小的干旱中心可以忽略不计，当相邻时刻的当前干旱范围的重合面积大于重合面积阀值时，则判断该相邻时刻的当前干旱事件属于同一个干旱源事件。

举例说明，如图5和图6所示，图5是当前干旱事件A1和B1的范围重合示意图；图6是当前干旱事件B1、C1和C2的范围重合示意图。可以看出图5中的深色阴影部分为当前干旱事件A1和B1的重合范围，即重合范围为9个格点，图6中的深色阴影部分为当前干旱事件B1和C2的重合范围，即重合范围为6个格点。将相邻的当前干旱事件按照时间排序，各个当前干旱时间的目标干旱中心的位置变化即为该干旱源时间的发展轨迹，获得同一个干旱源事件的发生、发展和消退过程，假设重合面积阀值为5个格点，那么当前干旱事件A1、B1和C2归属于同一个干旱源事件，按照时间顺序可以将当前干旱事件A1、B1和C2分别认为是干旱源事件的发生、发展和消退状态。

一种考虑动态过程的区域性干旱事件识别方法，该方法在周期性地获取待识别区域的指数格点数据之后，对当前干旱事件进行逐一识别，将当前干旱范围的重合面积达到面积阈值的相邻时刻识别出的当前干旱事件归属于同一个干旱源事件。不仅考虑了干旱事件的区域性，还考虑到干旱事件的发生、发展和消退等过程，避免了将同一个干旱源事件被划分成多个干旱事件导致干旱事件频次被高估的情况，使得干旱事件的识别更加准确。

另外，本申请提供一种考虑动态过程的区域性干旱事件识别装置，其包括：用于执行上述考虑动态过程的区域性干旱事件识别方法的单元，本装置包括识别服务器；如图10所示，识别服务器包括一个或多个处理器1001；一个或多个输入设备1002，一个或多个输出设备1003和存储器1004。上述处理器1001、输入设备1002、输出设备1003和存储器1004通过总线1005连接。存储器1004用于存储计算机程序，该计算机程序包括程序指令，处理器1001用于执行存储器1004存储的程序指令。其中，处理器1001被配置用于调用该程序指令执行以下操作：

在监测时间段内周期性地获取待识别区域的指数格点数据；

每次获取指数格点数据后，识别出待识别区域内的当前干旱事件，当前干旱事件包括当前干旱范围；

在相邻时刻识别出的当前干旱范围的重合面积大于面积阈值的情况下，判断对应的当前干旱事件属于同一个干旱源事件。

在本装置中，所称处理器1001可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备1002可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备1003可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器1004可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1001提供指令和数据。存储器1004的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器1004还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本装置所描述的处理器1001、输入设备1002、输出设备1003可执行本发明实施例提供的续航测试的方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的终端设备的实现方式，在此不再赘述。

在装置还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包括程序指令，该程序指令被处理器执行时实现以下步骤：

在监测时间段内周期性地获取待识别区域的指数格点数据；

每次获取指数格点数据后，识别出待识别区域内的当前干旱事件，当前干旱事件包括当前干旱范围；

在相邻时刻识别出的当前干旱范围的重合面积大于面积阈值的情况下，判断对应的当前干旱事件属于同一个干旱源事件。

上述计算机可读存储介质可以是前述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存，上述计算机可读存储介质也可以是上述终端设备的外部存储设备，例如上述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，上述计算机可读存储介质还可以既包括上述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。上述计算机可读存储介质用于存储上述计算机程序以及上述终端设备所需的其他程序和数据。上述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。