基于改进的沙猫群优化算法的黄河流域干旱预测Drought Prediction in the Yellow River Basin Based on Modified Sand Cat Swarm Optimization Algorithm
田雨佳,雒萌,苗健,龙陆军,牟兆刚,王其菲
摘要(Abstract):
干旱预测对水资源安全和农业生产至关重要。本研究针对黄河流域干旱事件难以预测的问题,提出了一种改进的沙猫群智能优化算法(Modified Sand Cat Swarm Optimization Algorithm, MSCSO)。MSCSO在沙猫群优化元启发式算法的基础上,融合了三种关键策略:用于增强解空间搜索能力的镜像学习策略、用于精细探索的三角行走策略以及用于在攻击阶段增强利用的莱维飞行策略。基于1990~2020年干旱指数的实验结果显示,MSCSO表现出卓越的预测性能,决定系数(R~2)达到0.91,均方根误差(RMSE)仅仅为0.11,证明了其强大的泛化能力。MSCSO生成的可靠预测为主动干旱风险管理、保护水资源、支持农业韧性以及为减缓气候变化战略提供信息提供了有力工具。
关键词(KeyWords): 群智能优化;干旱预测;莱维飞行;沙猫优化算法;镜像学习策略
基金项目(Foundation): 中国煤炭地质总局科研项目(ZMKJ-2025-ZX05-2-01)
作者(Author): 田雨佳,雒萌,苗健,龙陆军,牟兆刚,王其菲
参考文献(References):
- [1]周蕾,迟永刚,李悦.基于多源数据的2001—2010年我国干旱时空分布特征[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2019,42(4):448-455.
- [2]夏梦,刘莉,熊涛,刘笑天.引入标准化降水蒸散指数(SPEI)的区域产量保险定价研究[J].中国农业气象,2025,46(1):62-70.
- [3]陈培辉,郑东荣,吴志锐.基于时序模型对黄河水沙通量变化的研究[J].软件,2024,45(5):15-24.
- [4]田佳.气象干旱研究进展[J].水利与建筑工程学报,2016,14(4):216-221.
- [5]李红艳,郝景开,刘大为,等.基于元启发式算法优化的新乡市洪水风险评价[J].水资源保护,2024,40(6):104-112,164.
- [6]LI Y,WANG G.Sand cat swarm optimization based on stochastic variation with elite collaboration[J].IEEE Access 2022(10):89989-90003.
- [7]SUN Z.A path planning method based on hybrid sand cat swarm optimization algorithm of green multimodal transportation[J].Applied Sciences,2024,14(17):11-19.
- [8]WU D.Modified sand cat swarm optimization algorithm for solving constrained engineering optimization problems[J]. Mathematics,2023,10(22).
- [9]徐辉,师诺,武玲玲,张大伟.黄河流域高质量发展水平测度及其时空演变[J].资源科学,2020,42(1):115-126.
- [10]范锦龙,张明伟,曹广真,等.全球干旱卫星监测计划[J].气象科技进展,2014,4(5):54-57.
- [11]龙文,伍铁斌,唐明珠,等.基于透镜成像学习策略的灰狼优化算法[J].自动化学报,2020,46(10):2148-2164.
- [12]蒋开正,吕丽平.改进沙猫群优化算法优化堆叠降噪自动编码器的发动机故障诊断[J].机械设计,2023,40(8):56-62.
- [13]李阳,李维刚,赵云涛,等.基于莱维飞行和随机游动策略的灰狼算法[J].计算机科学,2020,47(8):291-296.
- [14]柏荣奕,陈谋,周同乐,等.基于改进人工蜂群算法的地下空间空地协同探测传感器优化配置[J].航空科学技术,2025,36(3):10-19.
- [15]李雅丽,王淑琴,陈倩茹,等.若干新型群智能优化算法的对比研究[J].计算机工程与应用,2020,56(22):1-12.
- [16]贾鹤鸣,李永超,游进华,等.改进沙猫群优化算法的机器人路径规划[J].福建工程学院学报,2023,21(1):72-77.