基于信息扩散技术的西安市降水规律研究

冯丽云

(山西省晋城市水利局，山西晋城048000)

西安市位于陕西省中部，北跨渭河，南依秦岭.东西长度约204 km，南北约100 km，总面积9 983 km2，处于北纬 33°39’—34°44’和东经107°40’—109°49’之间.西安市属于暖温带大陆性气候，四季分明，但冬夏长，春秋短，夏季炎热，冬季寒冷，夏秋降水较多，冬春少雨干燥，降水和气温的年际和季节变化都很大.降水规律的分析是区域干旱研究的重要内容，但由于可获取的数据系列长度不足，利用传统统计学方法往往得不到满意的稳定结果.因此，笔者利用信息扩散技术处理这一问题，并基于此方法对西安市的年降水规律进行分析，研究其分布规律，作为分析该区域旱情的依据.

1 信息扩散技术

信息扩散技术的思想是:在小样本情况下，样本不完备，具备模糊性，此时应该把样本点看作一个模糊集的观测样本点，而不是确切的样本点值.目前，信息扩散技术在各个领域，如城市防灾规划、注浆物理量之间的关系分析、水质预测，风险分析等，都取得了广泛的应用并获得了较好的效果［1－3］.信息扩散技术主要步骤如下［4－5］.

设论域 U={u1，u2，…，um}，xi为样本点，可利用下式将其所携带的信息分配给论域中的各点.

式中h为扩散系数，根据样本系列中的最大值、最小值以及样本容量来确定，可由下式表示，

相应隶属度由下式计算，

则称μxi(uj)为样本点xi经过归一化后的信息分布.

令

则

为论域控制点uj处的频率值，当作概率的估计值.uj处的超越概率值由下式计算，

根据年降雨序列{x1，x2，…，xm}，利用式(1)—(8)将单一样本值变为模糊集值，并计算超越概率，得出降雨数据的分布情况.

2 西安市降水分布规律分析

根据西安市气象局资料，西安市1951—1995年降水数据见表1.

表1 西安市1951—1995年降水数据 mm

利用信息扩散公式(1)—(8)计算西安市年降水的分布规律，计算结果见表2.

表2 西安市年降水概率分布

从表2可以看出，西安市年降水量分布在553.88～612.10 mm 区间的概率最大，概率为26.52%.而根据历史实际情况来看，降水量多在500～600 mm之间.由此可见，利用信息扩散技术得到的结果符合实际情况.

3 结语

针对小样本信息不完备的事实，将信息扩散技术引入到降水规律分析中，并对西安市的年降水规律进行了研究.结果表明，所建立的模型应用方便、结果可行，有较大的推广应用价值.

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［2］徐迪.用模糊信息优化处理方法提高仿真数据的有效性［J］.厦门大学学报:自然科学版，2000，36(4):405 －408.

［3］邢贞相，付强，芮孝芳.两种实用的洪灾损失频率分析方法［J］.系统工程理论与实践，2006，26(2):127－132.

［4］冯利华.基于信息扩散理论洪水风险分析［J］.信息与控制，2002，31(2):164 －165.

［5］冯利华.基于信息扩散理论的气象要素风险分析［J］.气象科技，2000，28(1):27 －29.