基于STARMA模型的城市暴雨積水點積水短時預測

作者：鄭姍姍,萬慶,賈明元

摘要：近年來城市暴雨出現突發和多發態勢,導致城市內澇災害頻繁發生,威脅著城市居民的生命和財產安全。隨著城市降雨積水監測網的建立,獲得分鐘尺度的降雨和積水時序監測數據成為可能,實現了城市內澇的實時監控。但目前對監測數據的利用仍顯不足,缺乏對其深度分析挖掘,造成監測系統'只監不控'的局面。本文基于城市降雨積水監測網的監測數據,根據積水時間相關性、降雨空間相關性以及降雨積水序列相關性,構建降雨積水的時空自相關移動平均模型(STARMA),對城市暴雨積水點積水過程進行短時預測。STARMA模型已被廣泛應用于交通預測、環境變量預測以及社會經濟領域,特別是在時空過程機理不清楚、多因素時空變量影響的情況下效果較好。本文首次將該模型應用到降水積水過程擬合和積水短時預測上,同時在方法上改進了傳統單變量的STARMA模型,建立降雨和積水雙變量的STARMA模型模擬降雨積水過程。并以北京市2012年'7.21'事件降雨積水過程為研究對象,以豐北橋、花鄉橋、馬家樓橋和六里橋4個積水監測點為例,建立降雨積水的STARMA模型,以5 min為步長作積水5、10、15 min三步預測。驗證結果表明,該模型在降雨積水過程中擬合效果較好,模型短時預測精度較高。該項研究能夠有效地利用監測數據,提高信息預警和應急指揮能力,為市政防汛或交通等部門提供決策支持。

發文機構：中國科學院地理科學與資源研究所資源與環境信息系統國家重點實驗室 中國科學院大學

關鍵詞：暴雨積水短時預測時空序列STARMA模型時間自相關空間相關storm waterloggingshort-term forecastingspace-time sequenceSTARMA modeltemporal autocorrelationspatial correlation

分類號： P412.13[天文地球—大氣科學及氣象學]