(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211170714.8 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 丁伟　宁亚伟　周惠成　张弛　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种确定性分级降雨预报不确定性的评估 方法 (57)摘要 一种确定性分级降雨预报不确定性的评估 方法， 属于降雨预报产品评估技术领域。 该评估 方法首先， 确定降雨预报分级标准和用于计算熵 值的分箱标准； 其次， 根据降雨预报分级标准和 用于计算熵 值的分箱标准， 对预报值和观测值进 行分级和分箱； 再次， 根据分级和分箱结果， 计算 归一化列联表； 最后， 根据归一化列联表和提出 的指标计算公式， 即可得到指标评估结果。 本发 明提出的确定性分级降雨预报不确定性的评估 方法基于互信息理论， 分别构建了评估降雨预报 综合不确定性指标与每个降雨预报等级不确定 性指标； 该评估 方法具有对极值偏 差不敏感的优 点； 通过该两项指标建立两种不确定性之间的联 系， 因此本发 明的两种不确定性评估 结果具有一 致性的优点。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115471000 A 2022.12.13 CN 115471000 A 1.一种确定性分级降雨预报不确定性的评估方法， 其特征在于， 所述的评估方法首先， 确定降雨预报分级标准和用于计算熵值的分箱标准； 其次， 根据降雨预报分级标准和用于 计算熵值的分箱标准， 对预报值和观测值进行分级和分箱； 再次， 根据分级和分箱结果， 计 算归一化列联表； 最后， 根据归一化列联表和提出的指标计算公式， 即可得到指标评估结 果。 2.根据权利要求1所述的一种确定性分级降雨预报不确定性的评估方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 确定降雨预报分级标准和用于计算熵值的分箱标准 结合气象部门的分级标准与实际用途， 确 定降雨预报数据的分级标准， Lk为第k个降雨 级别， k＝1， 2， 3， ……， K， 其中K 是降雨预报分级总数目； 在计算熵的相关指标时， 需要确定分箱宽度W； 基于分箱宽度W， 根据降雨样本中的最大 值和最小值Pmin,， 共分为NC个分箱， 每个分箱的取值范围为[Pmin,Pmin+W]， [Pmin+W,Pmin+ 2W]，……， [Pmin+jW,Pmin+(j+1)W], ……， [Pmin+(NC‑1).W,Pmin+NC·W]， 第j个分箱由Cj表示， j是分箱编号索引， j＝1， 2， 3， ……， NC； 步骤2： 将预报值和观测值进行分级和分箱 根据步骤1确定的降雨预报分级标准， 确定降雨预报值所属的分级； 同样， 根据步骤1得 到的分箱标准， 确定降雨观测值所属的分箱； 步骤3： 计算预报降雨与观测降雨的归一 化列联表 基于步骤2的划分结果， 可统计降雨预报级别Lk下， 实际降雨在分箱级别Cj的概率pk,j， 同样可统计降雨预报为Lk级别的概率 以及实际降雨 发生在分箱Cj的概率pj， 如表1所示， 该表表征分级预报和观测值的概 率分布特 征； 表1 预报降雨与观测降雨的归一 化列联表 其中， O表示观测降雨， F表示预报降雨； pj表示观测值属于第j个分箱的概率， 表示预 报值属于第k个级别的概率， pk,j表示预报值属于第k个级别且对应观测值属于第 j个分箱的 概率； 表中分级标准 L1， L2， L3，……， LK和分箱标准C1， C2， C3，……， CNC由步骤1确定； 步骤4： 计算评估降雨预报每 个等级不确定性评估指标NMIDk与综合不确定性指标NMI权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115471000 A 2首次提出不确定性评估指标NMIDk， 以评估确定性 分级降雨预报每个降雨预报等级的不 确定性， 如公式(5)所示： 其中： H(O)表示观测降雨O的熵值； Fk表示第k个级别的预报降雨； O|Fk表示预报降雨为 Fk时的观测降雨； H(O|Fk)是O|Fk的熵值， 表征得到降雨预报信息Fk后， 实测降雨O中余留的 不确定性； 应用归一化互信息NMI来评估确定性分级降雨预报所有等级的综合不确定性， 计算公 式如下所示： 其中： H(O|F)表示已知降雨预报F， 观测降雨O的条件熵； I(O； F)表示观测降雨O和预报 降雨F的互信息， 表示通过观察预报降雨F， 观测降雨O中消除的不确 定性； 因此， NMI表示通 过观察预报降雨F， 观测降雨O中消除的不确定性比例； 由公式(9)可知， NMI是NMIDk在每个等级的加权平均， 因此可由公式(5)计算得到的 NMIDk代入公式(9)， 即可得到综合不确定性评估指标NMI； 指标NMI能够评估降雨预报所有 等级的综合不确定性， NMIDk能够评估降雨预报每个等级的不确定性， 可为实际管理工作者 提供决策支持。 3.根据权利要求2所述的一种确定性分级降雨预报不确定性的评估方法， 其特征在于， 所述的步骤1中分箱宽度的计算方法包括 等频分箱、 等距分箱、 等频等距混合法。 4.根据权利要求2所述的一种确定性分级降雨预报不确定性的评估方法， 其特征在于， 所述的步骤3中的pk,j根据步骤2中的所有预报及观测数据的分级和分箱结果， 统计预报降 雨属于第k个级别且 对应观测降雨属于第j个分箱的数量 nk,j， 则pk,j由公式(2)计算： 由pk,j可计算pj和 分别见公式(3)、 (4)： 5.根据权利要求2所述的一种确定性分级降雨预报不确定性的评估方法， 其特征在于， 所述的步骤4公式(5)中， H(O)和H(O|Fk)可分别按照公式(6)、 (7)计算， 其中pj由步骤3计算 其中， 表示当预报降雨属于第k个级别时， 观测降雨属于第j个分箱的条件概率， 由 公式(8)计算： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115471000 A 3