中山大学徐源浩获国家专利权
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龙图腾网获悉中山大学申请的专利一种基于Transformer的变时段洪水预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118964847B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411038669.X,技术领域涉及:G06F18/10;该发明授权一种基于Transformer的变时段洪水预测方法是由徐源浩;林凯荣设计研发完成,并于2024-07-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于Transformer的变时段洪水预测方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于Transformer的变时段洪水预测方法,包括获取等时段的水文气象数据,并对其进行预处理;构建并训练Transformer模型;对流域降水进行变时段水量重分配;对于每个时间步,将重新分配的降雨量组成的数据输入训练好的Transformer模型得到预测径流序列。本发明能够自动识别跨时段的降雨事件,并根据最大短历时雨量生成新的不等时段降雨序列;通过Transformer模型生成时间分辨率更高的不等时段洪水序列;本发明能够更准确地反映最大降雨和洪水峰值的关系,提高洪水模拟的准确性和可靠性,为防灾减灾提供了更有力的技术支持。
本发明授权一种基于Transformer的变时段洪水预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于Transformer的变时段洪水预测方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、获取等时段的水文气象数据,并对其进行预处理; S2、构建Transformer模型并对构建的Transformer模型进行训练; S3、对流域降水进行变时段水量重分配;具体包括如下步骤: S31、选择滑动窗口的大小; S32、使用滑动窗口遍历整个时间序列数据;对于每个滑动窗口,计算其总降雨量: 式中,Ri为第i个滑动窗口的累计降雨量,Pj为第j个时间步的降雨量,W为滑动窗口大小; S33、初始化最大累积降雨量Rmax和其对应时间段[Tstart,Tend],遍历所有滑动窗口,计算每个滑动窗口的降雨量,如果当前滑动窗口的降雨量Ri大于记录的最大累积降雨量Rmax,则更新最大降雨量和对应的时间段,即: Rmax=maxRi; [Tstrart,Tend]=[ti,ti+w-1]; 其中,ti、ti+w-1为第i个滑动窗口的时间段; S34、将最大降雨量Rmax对应的时间段ti,ti+w-1重新划分为跨时段的最大降雨时间段和两个正常时段,并计算跨时段的最大降雨时间段和两个正常时段的降雨量,并确保时间段ti,ti+w-1内的总降雨量保持不变,即: 式中,t1,t2为时间段ti,ti+w-1的原始时段,分别为原始时段t1,t2对应的降雨量;tm为最大降雨时间段;t1 ′、t2 ′分别为两个新的时段; 分别为t1 ′、tm、t2 ′对应的降雨; S4、对于每个时间步,将重新分配的降雨量组成的数据输入训练好的Transformer模型,经过位置编码、多头自注意力机制和前馈神经网络处理后,通过全连接层输出预测径流序列; 将重新分配的降雨量与温度Tt、湿度Ht形成新的输入矩阵Xt,new,即: 式中,分别为t′1、tm、t′2对应的降雨量; 然后将输入矩阵Xt,new输入到训练好的Transformer模型,经过位置编码、多头自注意力机制和前馈神经网络处理后,生成新的径流序列: Q′t-1,Qtm,Q′t=TransformerXt,new; 其中,Q′t-1为,Q′t为t-1、t时刻对应的新的径流量,Qtm为最大降雨时间段tm对应的径流。
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