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申请/专利权人：南京信息工程大学

摘要：本发明公开了一种洪涝预警预报中地形不确定性的评估方法，包括以下步骤：（1）通过航天飞机雷达地形测绘任务SRTM、先进星载热发射和反射辐射仪ASTER、高级陆地观测卫星ALOS获取数字高程模型，并进行预处理；（2）优化城市地形特征；（3）采用拉丁超立方采样构建多维参数空间；（4）基于样本数据进行洪涝水动力数值计算；（5）构建适合于城市地形特征相关因素的全局敏感性分析方法，采用Sobol定量方法，基于方差分解理论对地形数据各因素的不确定性及敏感性特征进行评估；本发明通过不确定性定量分析，阐明不同城市地形数据对洪涝水动力模拟的影响，提供了适用于城市区域洪涝水动力数值模拟的地形数据的参考，提升城市洪涝模拟精度及可靠度。

主权项：1.一种洪涝预警预报中地形不确定性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过航天飞机雷达地形测绘任务SRTM、先进星载热发射和反射辐射仪ASTER、高级陆地观测卫星ALOS获取数字高程模型，并进行预处理；（2）优化城市地形特征；（3）采用拉丁超立方采样构建多维参数空间；（4）基于样本数据进行洪涝水动力数值计算；具体如下：利用步骤（3）中构建的多维样本数据作为基础地形数据，根据不同重现期降雨情景，利用洪涝水动力数值模型进行模拟计算；其中，重现期为50年，100年，200年；洪涝水动力数值模型采用二维浅水方程进行计算，其控制方程为： ；其中，q包含了各个水力变量，f,g分别为x,y方向的通量向量，t为时间变量，x和y分别为水平横向坐标和纵向坐标，R,Sb,Sf为源项向量，分别表示质量项、底床坡度和摩阻项，其定义如下： ；其中，h为水深，u,v分别为x,y方向上的平均流速分量，g为重力加速度，R为外部产汇流，zb为地表高程，为流体密度；，分别为x,y方向上的摩阻力；水动力数值模型计算得到洪水的演进过程，包括最高水位、最大淹没范围以及随时间变化的水位变化和淹没面积的变化情况；（5）构建适合于城市地形特征相关因素的全局敏感性分析方法，采用Sobol定量方法，基于方差分解理论对地形数据各因素的不确定性及敏感性特征进行评估；具体如下：以步骤（4）中计算得到的最高水深及最大淹没范围为响应函数的输出参数，步骤（3）中的多维样本数据作为输入变量，计算得到一阶全局敏感性指数，即主指标Si和总指标STi，通过主指标Si识别重要的不确定性要素，通过总指标STi识别输入变量对输出方差作用效应较弱的不确定性要素，公式如下：设计算模型的输入-输出关系由函数表示，即为模型的响应函数；其中表示n维随机输入变量，Y为一维模型输出变量；对模型响应函数两端求方差，选取全局敏感性分析所关注的两个重要指标，即主指标Si和总指标STi分别表达为： ； ；其中，表示当Xi在其分布区间内保持不变时输出方差的平均剩余量；X-i表示除Xi以外的所有输入变量；表示输入变量X-i被固定于其分布区间内的点时，输出方差的平均剩余量；主指标Si用于衡量某个参数Xi在孤立状态下对模型输出的影响程度；总指标STi用于评估某个输入参数Xi在考虑其与其他参数交互作用的情况下，对输出结果的影响程度。

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