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摘要：本发明涉及城市洪涝预警技术领域，公开了一种基于人工智能的城市洪涝预警系统及方法，一种基于人工智能的城市洪涝预警系统，包括：特征序列生成模块，采集M个网格区域的气象数据、水文数据和地理数据，并为每个网格区域生成特征序列；图结构数据构建模块，根据M个网格区域的特征序列构建图结构数据；城市洪涝预警模块，将图结构数据输入到城市洪涝预警模型，输出M个网格区域在第二预设时间段G内的积水深度；本发明通过构建图结构数据的有向边表示网格区域之间的相互影响关系，并通过城市洪涝预警模型考虑了所有网格区域在时间维度上的数据变化，并对图结构数据中的节点数据进行信息聚合，从而提高对网格区域的积水深度的预测精度。

主权项：1.一种基于人工智能的城市洪涝预警系统，其特征在于，包括：网格区域划分模块，其用于通过矩形框将城市区域划分为M个网格区域；特征序列生成模块，其用于在第一预设时间段R内，按照预设时间间隔r采集M个网格区域的气象数据、水文数据和地理数据，并为每个网格区域生成特征序列；气象数据包括：降雨量、温度、风速、风向和气压；水文数据包括：河流流量、地下水位、地表径流和蒸腾蒸发量；地理数据包括：海拔、坡度和地貌类型；特征序列包括N个序列单元，第n个序列单元表示网格区域在第n个时间点的气象数据、水文数据和地理数据，其中1≤n≤N，N=Rr；图结构数据构建模块，其用于根据M个网格区域的特征序列构建图结构数据；图结构数据包括：M个节点、节点的初始特征和节点之间的边；M个节点分别与M个网格区域建立映射关系；节点的初始特征通过与节点建立映射关系的网格区域的特征序列表示；城市洪涝预警模块，其用于将图结构数据输入到城市洪涝预警模型，输出M个网格区域在第二预设时间段G内的积水深度；洪涝防控措施生成模块，其用于根据M个网格区域在第二预设时间段G内的积水深度生成洪涝防控措施；节点之间的边包括：与节点建立映射关系的网格区域的海拔与相邻网格区域的海拔之间的差值大于等于预设海拔阈值，则该节点和相邻节点之间构建有向边，其中预设海拔阈值为自定义参数；与节点建立映射关系的网格区域的坡度与相邻网格区域的坡度之间的差值大于等于预设坡度阈值，则该节点和相邻节点之间构建有向边，其中预设坡度阈值为自定义参数；与节点建立映射关系的网格区域的风向与该节点和相邻节点之间的连线夹角值小于等于预设夹角阈值，则该节点和相邻节点之间构建有向边，其中预设夹角阈值为自定义参数；城市洪涝预警模型包括：M个第一隐藏层、M个第一提取层、1个第二隐藏层、M个第二提取层和M个第一分类器；M个第一隐藏层共享权重参数和偏置参数；第一隐藏层包括N个隐藏单元；第m个第一隐藏层的第n个隐藏单元输入图结构数据的第m个节点的特征序列的第n个序列单元，输出第一更新向量，其中1≤m≤M，1≤n≤N；第m个第一提取层用于提取第m个第一隐藏层的第N个隐藏单元输出的第一更新向量作为第m个节点的初始特征；即节点的初始特征由特征序列转换为第一更新向量表示；第二隐藏层输入图结构数据，输出更新矩阵，更新矩阵的一个行向量对应一个节点的第二更新向量；第m个第二提取层用于提取更新矩阵的第m个行向量输入到第m个第一分类器，第m个第一分类器的分类空间表示与第m个节点建立映射关系的网格区域在第二预设时间段G内的积水深度；第m个第一隐藏层的第n个隐藏单元的计算公式包括： ； ； ； ；其中1≤u≤12，1≤v≤12，表示第m个第一隐藏层的第n个隐藏单元输出的第一更新向量，表示第m个第一隐藏层的第n个隐藏单元输入的图结构数据的第m个节点的特征序列的第n个序列单元，表示的第u个维度值，表示的上三角矩阵，表示的下三角矩阵，上三角矩阵和下三角矩阵的行数和列数与的维度数量相同，的维度数量为12，、、、、和分别表示第m个第一隐藏层的第n个隐藏单元的中间向量、第一权重参数、第二权重参数、第三权重参数、第四权重参数和偏置参数，sigmoid表示sigmoid激活函数，T表示转置操作，表示第m个第一隐藏层的第n-1个隐藏单元输出的第一更新向量，赋值为0；第二隐藏层的计算公式包括： ； ； ；其中Z表示第二隐藏层输出的更新矩阵，表示第m个节点的第二更新向量，表示与第m个节点构建有向边的节点的集合，和表示第m个节点和第k个节点的第一更新向量，和分别表示第m个节点和第k个节点对应的权重参数，表示第k个节点指向第m个节点的有向边对应的权重参数，表示第k个节点指向第m个节点的有向边的数量，e表示自然常数，sigmoid表示sigmoid激活函数，表示对M个节点的第二更新向量进行堆叠操作；矩形框的大小、M、R、r和G均为自定义参数，其中M表示网格区域的数量，R表示第一预设时间段，r表示预设时间间隔，G表示第二预设时间段，矩形框的大小和M均根据城市区域的大小进行评估设定。

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