杜 棟，劉夢(mèng)雨

（河海大學(xué)系統(tǒng)工程與管理創(chuàng)新研究中心，江蘇 常州 213022）

1 引言

干旱是一種比較特殊的自然災(zāi)害，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、涉及范圍廣、治理難度大是其主要特點(diǎn)。中國(guó)大部分地區(qū)處于季風(fēng)氣候影響區(qū)，降水的年際變化和年內(nèi)分布不均，使得干旱災(zāi)害成為影響中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要自然災(zāi)害之一。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，全球每年因干旱所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上千億元人民幣。干旱災(zāi)害問題越來(lái)越受到政府決策部門和公眾的廣泛關(guān)注。

干旱與旱災(zāi)嚴(yán)格來(lái)講是兩個(gè)不同的概念，只不過(guò)常常被人們混用而已。干旱是一種涉及自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的現(xiàn)象。它對(duì)人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活及生態(tài)環(huán)境造成的不良后果就是旱災(zāi)。干旱現(xiàn)象的出現(xiàn)并不一定導(dǎo)致干旱災(zāi)害的發(fā)生，兩者之間不一定存在必然聯(lián)系。旱災(zāi)是否形成，關(guān)鍵看干旱是否造成危害以及危害程度有多大。為此，本研究引出“干旱致災(zāi)”概念。

目前，大部分學(xué)者將干旱歸納為氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱4種類型。氣象干旱和水文干旱是從大氣、水科學(xué)的角度關(guān)注干旱問題；農(nóng)業(yè)干旱是從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度出發(fā)，且很多是從土壤的墑情角度考慮干旱問題。這里強(qiáng)調(diào)第四種干旱——社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱，即注重干旱對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境等的影響。更具體地說(shuō)，特別關(guān)注旱災(zāi)帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。

需要說(shuō)明的是，干旱預(yù)警與干旱災(zāi)害預(yù)警也是兩回事。前者多是從氣象、水文、農(nóng)業(yè)等不同干旱視角做出的干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)；而后者是在前者的基礎(chǔ)上展開的，其更加強(qiáng)調(diào)旱災(zāi)造成的損失。目前，干旱預(yù)警方法已有不少研究成果，但是如何將干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估相結(jié)合，形成干旱致災(zāi)預(yù)警方法，是擺在我們面前亟待解決的課題。

2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

近50 a來(lái)，全球變暖趨勢(shì)明顯，極端氣候事件頻發(fā)，全球范圍內(nèi)的旱災(zāi)發(fā)生范圍擴(kuò)大，干旱程度和旱災(zāi)損失也趨于嚴(yán)重，防災(zāi)減災(zāi)及災(zāi)害預(yù)警工作得到了世界各國(guó)的高度重視。

在國(guó)外，世界各國(guó)政府及相關(guān)國(guó)際組織在災(zāi)害問題研究方面，實(shí)施了多項(xiàng)研究項(xiàng)目。比如，美國(guó)聯(lián)邦緊急事務(wù)所聯(lián)合國(guó)家建筑科學(xué)研究所等科研機(jī)構(gòu)共同研制了一套自然災(zāi)害損失評(píng)估系統(tǒng)——Hazards U.S.系統(tǒng)，形成了較為成熟的災(zāi)情評(píng)估技術(shù)方法體系（Schneider P.J.，2006年）；日本中央防災(zāi)委員會(huì)組織成立災(zāi)害教訓(xùn)技術(shù)調(diào)查組，該組織將災(zāi)害損失狀況、當(dāng)局應(yīng)急、對(duì)人們生活條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響等信息進(jìn)行了分類歸檔（Yao G.，2009年）；澳大利亞應(yīng)急管理部門和氣象部門共同開發(fā)了一套災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失系統(tǒng)（Emergency Ma-nagement of Australia，EMA）等?？梢?，國(guó)外很早就重視災(zāi)害評(píng)估及其造成的損失研究。

在國(guó)內(nèi)，政府及相關(guān)專家學(xué)者對(duì)干旱災(zāi)害問題也組織了大量的研究，包括國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“氣候變暖背景下我國(guó)南方旱澇災(zāi)害的變化規(guī)律、機(jī)理、影響和對(duì)策（2013CB430206）”、水利部重大基建前期項(xiàng)目“全國(guó)干旱區(qū)劃及旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究”（200901026）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“中國(guó)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)典型區(qū)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)制研究（41001059）”“區(qū)域干旱過(guò)程模擬和農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及應(yīng)對(duì)研究（51279072）”“區(qū)域水文干旱問題的研究與應(yīng)用（49901003）”等?？梢?，國(guó)內(nèi)非常重視干旱風(fēng)險(xiǎn)的研究，但對(duì)旱災(zāi)造成的損失研究明顯不足。

從近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)干旱災(zāi)害的研究成果看，主要集中在以下幾個(gè)方面。

（1）干旱災(zāi)害的特點(diǎn)與成因。黃會(huì)平（2010年）對(duì)1949—2007年全國(guó)干旱災(zāi)害特征、成因進(jìn)行了研究；呂娟、高輝、孫洪泉（2011年）對(duì)21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)干旱災(zāi)害特點(diǎn)及成因進(jìn)行了分析。

（2）干旱災(zāi)害評(píng)估。李芬等人（2011年）從干旱指標(biāo)、干旱評(píng)估理論、干旱評(píng)估方法以及干旱評(píng)估類型等方面對(duì)國(guó)內(nèi)外干旱災(zāi)害評(píng)估研究進(jìn)展進(jìn)行了較為全面的分析。分析表明，現(xiàn)有干旱評(píng)估研究多側(cè)重于農(nóng)業(yè)干旱和單品種干旱災(zāi)情的特征研究，干旱評(píng)估模型不能反映干旱帶來(lái)的系統(tǒng)影響，今后應(yīng)逐步重視災(zāi)害的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響評(píng)估；谷紅波、劉芷好（2015年）從農(nóng)業(yè)干旱的視角探析湖南省干旱災(zāi)害的時(shí)空分布、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響及形成機(jī)理，區(qū)分了干旱和干旱災(zāi)害，并注意到農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響。

（3）干旱災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是干旱災(zāi)害評(píng)估的主要類型。姚玉璧等人（2013年）對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)做了科學(xué)解讀，指出干旱災(zāi)害評(píng)估與干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是不同的，認(rèn)為干旱災(zāi)害評(píng)估主要是指災(zāi)后評(píng)估，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是預(yù)評(píng)估，帶有預(yù)測(cè)性質(zhì)；王鶯等（2015年）對(duì)我國(guó)南方干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)做了評(píng)估，認(rèn)為干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的強(qiáng)度和形式進(jìn)行評(píng)定和估計(jì)。目前干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究多采用傳統(tǒng)概率統(tǒng)計(jì)方法，且主要以區(qū)域農(nóng)業(yè)為評(píng)估對(duì)象。

（4）干旱災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估。經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估是干旱災(zāi)害評(píng)估的另一個(gè)重要內(nèi)容。王珍、段孟辰（2015年）總結(jié)了目前研究中干旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失（包括直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失）的指標(biāo)體系和評(píng)估方法，特別指出干旱災(zāi)害的間接經(jīng)濟(jì)損失的界定和定量研究亟待研究；徐洋（2013年）分析了黑龍江各省市因干旱造成的直接經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)，指出由于干旱造成的經(jīng)濟(jì)損失是多方面的，所以此方面的研究報(bào)道很少。

（5）干旱災(zāi)害的預(yù)警。陳懷亮等人（2009年）對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)干旱的監(jiān)測(cè)、預(yù)警與災(zāi)損評(píng)估的研究與業(yè)務(wù)狀況進(jìn)行了綜述，補(bǔ)充說(shuō)明的是這里的災(zāi)損評(píng)估是指災(zāi)后評(píng)估（即后期影響評(píng)價(jià)）；孫麗等人（2014年）建立了基于生物產(chǎn)量變化率的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)預(yù)警模式，也就是將干旱指數(shù)與生物量損失量構(gòu)建關(guān)系模型來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警；張強(qiáng)等人（2015年）討論了我國(guó)西北地區(qū)干旱氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與減災(zāi)技術(shù)，主要是從氣象干旱的視角展開，并強(qiáng)調(diào)了干旱氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

概括地看，國(guó)內(nèi)外對(duì)干旱災(zāi)害問題雖然做了大量研究，但干旱災(zāi)害問題異常復(fù)雜，依然是涉及氣象、水文、水利、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、管理等多學(xué)科交叉研究課題的熱點(diǎn)和難點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，分析整個(gè)國(guó)家干旱災(zāi)害特點(diǎn)及成因的不少，研究區(qū)域干旱災(zāi)害問題及其治理的不多；從氣象、水文和農(nóng)業(yè)視角研究干旱風(fēng)險(xiǎn)的不少，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)視角研究旱災(zāi)造成損失的不多；對(duì)干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法研究的很多，對(duì)干旱災(zāi)害預(yù)警方法研究的不多。

具體地看，受項(xiàng)目的研究目的和應(yīng)用領(lǐng)域不同的影響，已有的干旱災(zāi)害預(yù)警研究仍然存在以下2個(gè)方面的問題。

一是偏重于單品種干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。廣大學(xué)者雖然從不同視角（氣象、農(nóng)業(yè)、水利等）研究干旱問題，并形成了許多干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法，但是針對(duì)具體區(qū)域而言，如何從跨學(xué)科的高度耦合這些方法，從而形成區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法，是擺在我們面前的難題。

二是對(duì)于干旱災(zāi)害損失評(píng)估體系的研究較為缺乏。對(duì)旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失的研究也偏重于事后評(píng)價(jià)，而事前預(yù)估的研究很少。也就是說(shuō)，對(duì)旱災(zāi)可能造成的經(jīng)濟(jì)損失缺乏預(yù)估方法。而且，之前對(duì)旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失的定性分析和實(shí)證描述較多，而定量和建模分析較少。

3 研究的理論意義和實(shí)踐價(jià)值

干旱實(shí)時(shí)災(zāi)情和發(fā)展態(tài)勢(shì)的監(jiān)測(cè)預(yù)警，不但是有關(guān)部門制定防災(zāi)預(yù)案和減災(zāi)措施的依據(jù)，也是人民群眾應(yīng)對(duì)干旱災(zāi)害和開展生產(chǎn)自救的重要參考。為了精細(xì)化管理和實(shí)用性的目的，以區(qū)域?yàn)檠芯砍叨龋ú煌谝酝拇蟪叨?、大范圍研究），針?duì)上述2個(gè)問題，開展跨學(xué)科的干旱災(zāi)害預(yù)警研究，形成區(qū)域干旱致災(zāi)預(yù)警方法，包括干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型、旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估模型以及將以上兩者聯(lián)系起來(lái)的干旱致災(zāi)預(yù)警模型。

（1）理論意義。基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱視角，即特別強(qiáng)調(diào)干旱帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，把干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失結(jié)合起來(lái)考慮，探討干旱致災(zāi)預(yù)警方法，可以豐富干旱災(zāi)害預(yù)警研究的理論，有利于提高干旱災(zāi)害預(yù)警方法的科學(xué)性和合理性。

（2）實(shí)踐價(jià)值。預(yù)期研究成果可以促使干旱災(zāi)害綜合應(yīng)對(duì)的思路轉(zhuǎn)變和能力提升，將會(huì)在區(qū)域干旱防災(zāi)減災(zāi)、抗旱應(yīng)急響應(yīng)和水資源利用與保護(hù)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

4 研究框架

本研究的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。

（1）基礎(chǔ)研究。對(duì)干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、干旱災(zāi)害損失預(yù)估、干旱災(zāi)害預(yù)警及其相關(guān)概念進(jìn)行界定和辨析。通過(guò)文獻(xiàn)檢索和實(shí)地調(diào)研，對(duì)國(guó)內(nèi)外干旱災(zāi)害預(yù)警相關(guān)理論研究成果與實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析總結(jié)。

（2）干旱致災(zāi)預(yù)警的理論分析框架。對(duì)旱災(zāi)的研究，既要分析其成因，也要分析其后果，而且要把干旱成因與災(zāi)害損失結(jié)合起來(lái)考慮。干旱災(zāi)害的形成有自然地理因素，也受人類活動(dòng)的影響。另一方面，干旱災(zāi)害將導(dǎo)致一系列自然的、經(jīng)濟(jì)的和社會(huì)的危害，必須對(duì)此有清醒的認(rèn)識(shí)和預(yù)見。具體內(nèi)容包括：影響干旱的自然因素識(shí)別和社會(huì)因素（這里主要指對(duì)水的利用）識(shí)別；干旱致災(zāi)機(jī)理分析（基于系統(tǒng)科學(xué)思想和原理的致災(zāi)條件分析和致災(zāi)過(guò)程研究，把區(qū)域干旱致災(zāi)問題作為一個(gè)系統(tǒng)問題來(lái)對(duì)待，主要用于揭示干旱致災(zāi)的機(jī)理）；干旱災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境的危害分析（為了便于研究，最后歸結(jié)為直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失）；給出干旱致災(zāi)預(yù)警的理論分析框架，即對(duì)應(yīng)于“干旱風(fēng)險(xiǎn)—→致災(zāi)—→災(zāi)害損失”的“干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)—→干旱致災(zāi)預(yù)警—→旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估”。從而不僅把干旱與旱災(zāi)區(qū)分開來(lái)，而且把干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估結(jié)合起來(lái)，以便開展干旱致災(zāi)預(yù)警。

（3）干旱致災(zāi)預(yù)警方法研究。干旱致災(zāi)預(yù)警是指通過(guò)選擇一組相應(yīng)的干旱致災(zāi)預(yù)警指標(biāo)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的水文和氣象因子變化以及供水和用水狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)干旱災(zāi)害進(jìn)行早期識(shí)別，并對(duì)干旱帶來(lái)的損失進(jìn)行預(yù)估，及時(shí)將干旱災(zāi)害信息發(fā)布出去，以便提早做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，達(dá)到最大限度地減輕旱災(zāi)損失的目的。具體內(nèi)容包括：干旱致災(zāi)預(yù)警指標(biāo)體系的構(gòu)建（干旱風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害損失的綜合反映）；干旱風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)方法（基于氣象、水文、農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的信息融合形成）；干旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的預(yù)估方法（基于對(duì)歷史旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)形成）；干旱致災(zāi)預(yù)警模型的構(gòu)建（把干旱強(qiáng)度和旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失程度聯(lián)系起來(lái)），這里主要包括預(yù)警指標(biāo)體系、預(yù)警指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)估方法和預(yù)警模型三部分。預(yù)警指標(biāo)體系是預(yù)警研究的核心內(nèi)容；預(yù)警之前應(yīng)對(duì)預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)估；預(yù)警模型是綜合預(yù)警指標(biāo)給出預(yù)警信息。

其中，主要采用了以下4種方法。

第一種，關(guān)鍵因素分析法。用來(lái)篩選干旱致災(zāi)關(guān)鍵因子，從而形成干旱致災(zāi)預(yù)警指標(biāo)體系。干旱致災(zāi)有很多因素，既涉及干旱成因，也要考慮到旱災(zāi)損失情況。預(yù)警指標(biāo)需要滿足3個(gè)條件：①能夠客觀定量地反映區(qū)域干旱實(shí)際狀況；②能夠?qū)^(qū)域水量供需變化進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)；③能夠?qū)禐?zāi)損失進(jìn)行預(yù)估分析。因此，對(duì)區(qū)域各種致災(zāi)因子進(jìn)行篩選、分類和組合，科學(xué)建立干旱致災(zāi)預(yù)警的指標(biāo)體系，是構(gòu)建干旱致災(zāi)早期預(yù)警方法研究的基礎(chǔ)。

第二種，信息融合方法。信息融合已成為現(xiàn)代信息處理的一種通用工具和思維模式。它針對(duì)多源數(shù)據(jù)或信息，并主要集中在融合算法上。其目的是通過(guò)對(duì)信息的優(yōu)化組合導(dǎo)出更多的有效信息。這里，主要用于干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建。選擇該方法的理由是：目前干旱預(yù)測(cè)主要采用經(jīng)驗(yàn)法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和系統(tǒng)科學(xué)方法等，但是不同干旱視角選取的干旱預(yù)測(cè)指標(biāo)不同，得出的干旱預(yù)測(cè)結(jié)果也不盡相同。采用信息融合方法主要就是考慮到來(lái)自氣象、水文、農(nóng)業(yè)等多源數(shù)據(jù)或信息的融合問題，從而綜合性地建立干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，并得出受災(zāi)地區(qū)的某一時(shí)間段的干旱等級(jí)。需要說(shuō)明的是，信息融合通常劃分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。這里，由于從不同干旱視角已經(jīng)做了特征提取，并有相應(yīng)的干旱等級(jí)判定規(guī)則，所以主要通過(guò)關(guān)聯(lián)處理進(jìn)行決策層的融合判決，最終獲得聯(lián)合推斷結(jié)果。在比較各種信息融合方法的基礎(chǔ)上，采用模糊邏輯推理法來(lái)進(jìn)行不同干旱視角的信息融合。其邏輯思路，如圖1所示。

第三種，深度學(xué)習(xí)方法。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的一個(gè)新的領(lǐng)域。深度學(xué)習(xí)的概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，其動(dòng)機(jī)在于建立模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這里，主要用來(lái)構(gòu)建干旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估模型。選擇該方法的理由是：目前災(zāi)害損失分析很多是結(jié)合觀測(cè)資料，依據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和損益分析等方法建立干旱災(zāi)害損失評(píng)估模型，但這往往只是適合災(zāi)后評(píng)估，而不能解決災(zāi)前預(yù)估。而深度學(xué)習(xí)方法可以對(duì)受災(zāi)區(qū)域的干旱等級(jí)、持續(xù)時(shí)間、直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失等歷史資料很好地進(jìn)行學(xué)習(xí)?？梢哉f(shuō)，旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失模型實(shí)際上是建立起了干旱強(qiáng)度（干旱等級(jí)×持續(xù)時(shí)間）與旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失（直接經(jīng)濟(jì)損失+間接經(jīng)濟(jì)損失）之間的關(guān)系。需要說(shuō)明的是，傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種淺層機(jī)器學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展下的新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。機(jī)器學(xué)習(xí)最常見的就是監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)。無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)主要用于網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)訓(xùn)練，監(jiān)督學(xué)習(xí)用于提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力。本研究采用半監(jiān)督學(xué)習(xí)的方法（它不是簡(jiǎn)單的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和監(jiān)督學(xué)習(xí)的疊加，而是將兩者的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相結(jié)合），并采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。它能學(xué)習(xí)和存儲(chǔ)大量的輸入—輸出模式映射關(guān)系，而無(wú)需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程）來(lái)構(gòu)建模型。其深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型，如圖2所示。

圖1 多源信息融合

圖2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)模型

第四種，圖解法和可視化技術(shù)。選擇圖解法和可視化技術(shù)的理由是為了更好地分析和表達(dá)干旱強(qiáng)度和旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失程度的定性關(guān)系。采用圖解法建立干旱致災(zāi)預(yù)警模型，實(shí)際上是將干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)出來(lái)的干旱等級(jí)結(jié)果，帶入旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估模型（已經(jīng)學(xué)習(xí)好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），得出該干旱等級(jí)持續(xù)時(shí)段的旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估值；而采用輔助的可視化技術(shù)來(lái)呈現(xiàn)和展示，可清晰地看到什么時(shí)間進(jìn)入什么干旱等級(jí)以及該干旱等級(jí)持續(xù)時(shí)間段的可能經(jīng)濟(jì)損失程度，即可憑幾何直覺推導(dǎo)出后果。

概括地說(shuō)，采用的關(guān)鍵技術(shù)有：運(yùn)用信息融合方法建立干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，運(yùn)用深度學(xué)習(xí)方法建立干旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估模型，最后用圖解法和可視化技術(shù)綜合形成區(qū)域干旱致災(zāi)預(yù)警方法。

補(bǔ)充說(shuō)明的是，從氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱單視角對(duì)干旱風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，為運(yùn)用信息融合方法開展系統(tǒng)綜合的干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)奠定了良好的基礎(chǔ)。另外，盡管關(guān)于旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估的研究不多，但是相關(guān)的災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估有許多可借鑒的方法，而且目前深度學(xué)習(xí)也有許多工具軟件可以選用，為開展旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估方法研究提供了有利條件。

5 結(jié)語(yǔ)

歸納起來(lái)，本研究主要做了以下工作。

（1）從分析區(qū)域干旱成因出發(fā)，并考慮可能造成的災(zāi)害損失，辨識(shí)區(qū)域干旱災(zāi)害的致災(zāi)因子；然后，通過(guò)合理篩選、分類和組合干旱災(zāi)害的致災(zāi)因子，構(gòu)建干旱致災(zāi)預(yù)警的指標(biāo)體系。換句話說(shuō)，建立干旱致災(zāi)預(yù)警模型的前提是構(gòu)建干旱致災(zāi)預(yù)警指標(biāo)體系，包括氣象、水文、農(nóng)業(yè)干旱等特征指標(biāo)的梳理、直接與間接經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)的界定等。這部分也是對(duì)干旱災(zāi)害預(yù)警理論體系的完善。

（2）基于信息綜合方法和深度學(xué)習(xí)方法分別形成區(qū)域的干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法、干旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估方法，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建干旱致災(zāi)預(yù)警模型，從而形成干旱致災(zāi)預(yù)警方法。這部分是對(duì)干旱致災(zāi)預(yù)警方法的創(chuàng)新。

簡(jiǎn)要地說(shuō)，本研究的創(chuàng)新之處主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）區(qū)別于以往的氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱這些單品種干旱視角研究干旱災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)體系，強(qiáng)調(diào)從社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱視角研究，探討系統(tǒng)綜合的干旱災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)體系。這是對(duì)現(xiàn)有研究的創(chuàng)新性補(bǔ)充。

（2）基于信息融合方法對(duì)多源干旱信息進(jìn)行融合形成干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法，基于深度學(xué)習(xí)方法對(duì)旱災(zāi)歷史資料進(jìn)行深度學(xué)習(xí)形成旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估方法，這些在現(xiàn)有研究中屬于創(chuàng)新性研究?jī)?nèi)容。

（3）把干旱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估有機(jī)地聯(lián)系在一起，形成區(qū)域干旱致災(zāi)預(yù)警方法，是本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新之處。