SWAT-CUP模型校准与验证

2019-07-11 10:29阅读：

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SWAT-CUP模型校准与验证
这段时间利用SWAT模拟径流，利用SWAT-CUP进行校准与验证，将SWAT-CUP使用过程中的注意事项记录下来，希望可以帮助到新手，同时也可作为自己的笔记。在此，先给出SWAT-CUP的运行过程图（图片来源于SWAT-CUP运行手册），并做简单说明，以便理解。如图所示，SWAT-CUP根据我们给定的参数范围（par_inf.txt）执行拉丁超立方采样（蒙特卡洛算法），生成par_val.txt，存储参数采样结果，并结合backup，SUFI2_swEdit.def，执行SWAT_Edit.exe，目的是编辑SWAT输入数据，然后根据参数调整SWAT输入文件，执行SWAT模拟过程，导出结果，与实测值进行对比，计算目标函数，判定模拟结果是否满足需求，若满足，停止，若不满足，导入新参数，继续执行此过程，通常执行4-6次迭代。

SWAT-CUP模型校准与验证

SWAT-CUP模型校准与验证

与其说SWAT-CUP是一个软件，不如说它是一个连接程序，它将GLUE，ParaSol，SUFI2和MCMC等优化程序与SWAT连接起来，代替使用者进行SWAT模型的敏感性和不确定性分析，进行模型校准与验证。在SWAT-CUP中，最常用的的方法为SUFI2方法，此方法考虑了所有不确定性的来源（输入、参数等），不确定性的程度利用P-factor（95%置信区间包含实测

值比例）和R-factor（95%不确定性区间平均宽度）来衡量，径流模拟时，P-factor越接近1，R-factor越接近0，证明模拟效果越好。在实际使用时，P-factor越大时会导致R-factor越大，因此必须寻求二者之间的平衡，通常认为P-factor>0.7，R-factor<1.5即满足要求，但此范围并不是规定，应该视具体情况而定。得到合适的P-factor和R-factor后，通过监测数据和最终“最佳”模拟值之间的R2和Ens进一步量化拟合优度。
应注意，我们不是寻求“最佳模拟”，因为在这样的一个随机过程中，我们得到的是一个参数范围。
关于具体的安装过程，在此文中不再赘述，可参见SWAT-CUP英文手册。只是强调一个容易忽略的问题：使用时，在建立了SWAT-CUP工程文件后，记得将SWAT模型的swat2012 (扩展名为.exe的可执行文件）拷贝到工程文件*.Sufi2.SwatCup文件下，并改名为swat（扩展名.exe)。
在输入编辑时，注意File.cio文件中，模型的起始年包括预热部分，总年数也包括预热部分。IDAL为最后一年的天数，如果是闰年就填写366，平年填写365。但是在Observation部分，输入的径流数据是不包括预热部分的。
一次迭代结束之后，查看模拟效果是否满足需要，如果不满足，可以点击import new parameter，将SWAT-CUP建议的新参数范围导入，注意导入后查看参数范围是否超过物理范围，并做手动调整。然后点击restore files from backup，将原始SWAT模拟数据导入，并继续做迭代。
SWAT-CUP SUFI2没有激活验证选项，需要进行验证时，仍然使用clibaration 进行，将校准后的参数范围原封不动的输入到par_inf.txt中，修改observed.txt，SUFI2_extract_rch.def，file.cio文件，是这些文件中的数据为验证时期数据，然后执行一次迭代，模拟次数与校准时的模拟次数保持一致，最后查看验证结果。

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