基于深度学习算法的京津冀地区综合干旱评估模型构建

摘要：

及时准确的干旱评估对社会经济发展和农业生产具有重要的指导意义,当前的干旱评估指标通常仅考虑植被或降水等单方面影响因素,在实际干旱评估中存在一定的局限性.本研究综合考虑降水、温度、地形等多个干旱致灾因子,以主要产粮基地京津冀地区为例,基于2007-2017年地表温度(Land Surface Temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)以及降水等多源数据,利用深度学习框架Tensorflow构建以标准化降水蒸散发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)为目标值的综合干旱评估模型.利用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)对模型进行测试;利用站点标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)、土壤相对湿度数据以及2016年京津冀地区的气象灾害数据,从时间和空间上对模型的可靠性进行验证.结果表明:模型的训练集和测试集在不同月份上均表现较好(R2均大于0.5而RMSE均小于0.55).模型输出的综合干旱指数(Comprehensive Drought Index,CDI)在密云站上与SPI和SPEI接近,变化趋势基本一致,并且与站点SPI和土壤相对湿度的相关系数分别大于0.7和0.4,均通过了0.01水平的显著性检验.空间上,相较于SPEI,CDI计算的2016年3-7月京津冀地区干旱事件结果与实际情况符合度更高,表明该模型适用于京津冀地区干旱评估.

关键词：综合干旱评估模型、深度学习、多源数据、京津冀地区、综合干旱指数

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资助基金：河北省普通高等学校青年拔尖人才计划资助项目;国家自然科学基金资助项目;2021年河北省硕士研究生创新资助项目

在线出版日期：2021-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：775-787