2024 年第十四届 APMCM 亚太地区大学生数学建模竞赛

发布于:2024-07-05 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0)
B 题 洪水灾害的数据分析与预测
洪水是暴雨、急剧融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增 加,或者水位迅涨的一种自然现象,是自然灾害。洪水又称大水,是河流、 海洋、湖泊等水体上涨超过一定水位,威胁有关地区的安全,甚至造成灾害的水 流。洪水一词,在中国出自先秦《尚书·尧典》。从那时起,四千多年中有过很
多次水灾记载,欧洲最早的洪水记载也远在公元前 1450 年。在西亚的底格里斯 -幼发拉底河以及非洲的尼罗河关于洪水的记载,则可追溯到公元前 40 世纪。 2023 年 6 24 8 时至 25 8 时,中国 15 条河流发生超警洪水。 2023 年,全 球洪水等造成了数十亿美元的经济损失。 洪水的频率和严重程度与人口增长趋势相当一致。迅猛的人口增长,扩大耕 地,围湖造田,乱砍滥伐等人为破坏不断地改变着地表状态,改变了汇流条件, 加剧了洪灾程度。在降水多的年份,洪水是否造成灾害,以及洪水灾害的大小, 也离不开人为因素,长期以来人为的森林破坏是其重要原因。长江上游乱砍滥伐 的恶果是惊人的水土流失。现已达 35 万平方千米,每年土壤浸融量达 2 亿吨。 河流、湖泊、水库淤积的泥沙量达 20 亿吨。仅四川一省一年流入长江各支流的 泥沙,如叠成宽高各 1 米的堤,可以围绕地球赤道 16 圈。我国第一大淡水湖洞 庭湖每年沉积的泥沙达 1 亿多吨,有专家惊呼:“这样下去,要不了 50 年,洞 庭湖将从地球上消失!”长江之险,险在荆江,由于泥沙俱下,如今荆江段河床 比江外地面高出十多米,成了除黄河之外名副其实的地上河。对森林的肆意砍伐 不仅危害自己,而且祸及子孙后代,世界上许多地方,如美索不达米亚、小亚细
亚、阿尔卑斯山南坡等由于过度砍伐森林,最后都变成了不毛之地。
水事件的 id ,缺少发生洪水的概率。
请你们的团队通过数学建模和数据分析的方法,预测发生洪水灾害的概率, 解决以下问题:
问题 1. 请分析附件 train.csv 中的数据,分析并可视化上述 20 个指标中,哪 些指标与洪水的发生有着密切的关联?哪些指标与洪水发生的相关性不大?并 分析可能的原因,然后针对洪水的提前预防,提出你们合理的建议和措施。
问题 2. 将附件 train.csv 中洪水发生的概率聚类成不同类别,分析具有高、 中、低风险的洪水事件的指标特征。然后,选取合适的指标,计算不同指标的权重,建立发生洪水不同风险的预警评价模型,最后进行模型的灵敏度分析。
问题 3. 基于问题 1 中指标分析的结果,请建立洪水发生概率的预测模型, 从 20 个指标中选取合适指标,预测洪水发生的概率,并验证你们预测模型的准确性。如果仅用 5 个关键指标,如何调整改进你们的洪水发生概率的预测模型?
问题 4. 基于问题 2 中建立的洪水发生概率的预测模型,预测附件 test.csv 中 所有事件发生洪水的概率,并将预测结果填入附件 submit.csv 中。然后绘制这 74 多万件发生洪水的概率的直方图和折线图,分析此结果的分布是否服从正态分布