基于SSA-SVM模型的台风风暴潮灾害损失评估

郝婧, 刘强. 基于SSA-SVM模型的台风风暴潮灾害损失评估[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(11): 65-72. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.242
引用本文: 郝婧, 刘强. 基于SSA-SVM模型的台风风暴潮灾害损失评估[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(11): 65-72. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.242
HAO Jing, LIU Qiang. Loss assessment of typhoon storm surge disaster based on SSA-SVM model[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(11): 65-72. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.242
Citation: HAO Jing, LIU Qiang. Loss assessment of typhoon storm surge disaster based on SSA-SVM model[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(11): 65-72. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.242

基于SSA-SVM模型的台风风暴潮灾害损失评估

  • 基金项目: 国家科技支撑计划项目(2013BAK05B04);国家自然科学基金(41072176, 41371496)
详细信息
    作者简介: 郝婧(1997—),女,在读硕士,主要从事海洋灾害风险管理方面的研究工作. E-mail: haojing0323@163.com
    通讯作者: 刘强(1961—),男,博士,教授,主要从事海洋灾害风险管理方面的研究工作. E-mail: liuqiang@ouc.edu.cn
  • 中图分类号: X43;P732

Loss assessment of typhoon storm surge disaster based on SSA-SVM model

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  • 受全球气候变化影响,台风风暴潮造成的损失显著增加,准确构建高效、合理的损失评估模型对海洋灾害防灾减灾工程具有重大现实意义。使用4组指标构建台风风暴潮指标体系,并通过主成分分析筛选出输入因子。采用麻雀搜索算法优化支持向量机模型对台风风暴潮损失分级和直接经济损失进行评估,与其他优化算法进行比较分析,发现该模型具有更好的预测精确性。对指标体系中的4组指标分别进行评估,得出指标的有效性大小为危险性指标>气候变化指标>易损性指标>防灾减灾能力指标,表明了该实验的合理性,为防灾减灾事业提供了有效的评估方式。

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  • 图 1  主成分分析计算步骤

    Figure 1. 

    图 2  SVM基本思想示意图

    Figure 2. 

    图 3  SSA优化SVM流程图

    Figure 3. 

    图 4  4种模型拟合结果

    Figure 4. 

    图 5  预测集和训练集拟合结果

    Figure 5. 

    表 1  台风风暴潮灾害损失等级划分标准

    Table 1.  Classification standard of disaster loss by typhoon storm surge

    指标 等级
    5(重灾) 4(大灾) 3(中灾) 2(小灾) 1(轻灾)
    X01受灾人口/万人 (+∞, 800] (800, 600] (600, 300] (300, 100] (100, 0]
    X02死亡(含失踪)人数/人 (+∞, 200] (200, 100] (100, 30] (30, 10] (10, 0]
    X03直接经济损失/亿元 (+∞, 100] (100, 50] (50, 20] (20, 5] (5, 0]
    X04农田受灾面积/千公顷 (+∞, 500] (500, 200] (200, 100] (100, 1] (1, 0]
    X05海水养殖受灾面积/千公顷 (+∞, 50] (50, 20] (20, 10] (10, 1] (1, 0]
    X06海岸工程损毁/千米 (+∞, 600] (600, 400] (400, 100] (100, 30] (30, 0]
    X07倒塌房屋/万间 (+∞, 20] (20, 10] (10, 5] (5, 1] (1, 0]
    X08船只损毁/只 (+∞, 4 000] (4 000, 2 000] (2 000, 1 000] (1 000, 300] (300, 0]
    综合分级标准 (+∞, 6.09] (6.09, 2.49] (2.49, 0.17] (0.17, −1.07] (−1.07, −1.48]
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    表 2  不同模型效果对比

    Table 2.  Comparison in effects of different models

    算法类型 训练集正确数 测试集正确数 训练集
    正确率/%
    测试集
    正确率/%
    SVM 37 8 97.37 66.67
    GA-SVM 37 9 97.37 75
    PSO-SVM 38 8 100 66.67
    SSA-SVM 38 9 100 75
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    表 3  不同模型的测试集评估效果比较

    Table 3.  Comparison in assessment effect of test sets of different models

    算法类型 MAE MAPE NRMSE CC
    SVM 15.624 9 1.786 6 0.109 9 0.679 3
    GA-SVM 15.185 9 0.293 9 0.087 3 0.765 7
    PSO-SVM 14.776 5 1.217 0 0.094 9 0.722 1
    SSA-SVM 14.153 6 0.063 3 0.018 0 0.834 9
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    表 4  不同指标类型效果比较

    Table 4.  Comparison in the effect of different index types

    序号 指标类型 MAE MAPE NRMSE CC
    1+2+3+4 14.153 6 0.063 3 0.018 0 0.834 9
    1+2+3 11.905 2 0.062 3 0.009 1 0.881 3
    1+2+4 18.852 0 0.103 3 0.043 1 0.737 5
    1+3+4 19.792 8 1.503 7 0.112 0 0.047 8
    2+3+4 15.816 0 0.417 6 0.059 6 0.644 0
    1 19.828 9 1.443 8 0.110 3 0.113 0
    2 14.862 3 1.178 4 0.088 6 0.696 8
    3 19.829 2 1.453 6 0.110 4 0.133 2
    4 19.830 4 1.449 4 0.123 3 0.110 2
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出版历程
收稿日期:  2021-10-06
录用日期:  2022-09-26
刊出日期:  2022-11-07

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