水利 自动率定程序 PEST++ 参数优选

内容概要：2009年，Welter等人在美国地质调查局的资助下基于原有的PEST参数自动率 定程序开发PEST++非嵌入式参数率定程序[3]。PEST++可以进行高度参数化的 反演以及使用差分进化算法DE的全局优化，在需要的时候会自动进行奇异 值分解辅助反演，易用性更强。 适用人群：水利、环境工作者 使用场景：对模型参数进行自动优选需要用到的工具 其他说明：仅供学习交流使用，禁止用于商业用途 【PEST++参数优选】是水利和环境领域中一种重要的参数自动率定工具，它是在原有PEST程序基础上发展而来的非嵌入式版本。PEST++由John Doherty博士于1994年首次引入，旨在提高模型参数估计的效率和准确性。2009年，Welter等人在其基础上进行了升级，增加了差分进化算法DE的全局优化功能，使得PEST++能够处理高度参数化的反演问题，并在必要时自动进行奇异值分解辅助反演，增强了软件的易用性和灵活性。 在PEST++中，核心是通过最小化目标函数来寻找最优参数。目标函数通常代表模型预测与实测数据之间的差异，PEST++通过优化算法来调整模型参数，以使目标函数达到最小，从而实现参数的优选。该过程涉及到多种文件的准备和管理，包括： 1. 输入文件模板：定义了模型中待率定参数的位置，采用ASCII文本格式。 2. 指令文件：标识模型模拟的结果和参数优化的需求。 3. 控制文件：提供模型输入和输出文件名、优化过程控制参数、初始值和观测值权重等信息。 4. 实测值文件：包含实际观测数据，一般按特定日期格式排列。 5. 参数文件：定义每个参数的名称、初始值、上下限以及类型（如固定、对数等）。 6. 参数组文件：管理参数之间的关联关系。 7. 模板文件：与模型输入文件对应，用于自动创建率定所需的模型输入。 8. 命令行文件：包含模型程序、时间序列处理程序和控制文件名。 9. 时间序列控制文件：处理模型模拟序列，使之与实测值匹配。 通过这些文件，PEST++能有效地执行参数率定流程。例如，在一个具体的算例中，可能会涉及到输水渠道和节制闸的参数优化。准备实测值文件，如闸前水位和过闸流量数据；定义参数及参数组文件，列出率定参数及其属性；接着，创建模板文件，将模型输入文件中的参数值替换为参数名；然后，编写命令行文件和时间序列控制文件，以执行模型计算和数据处理。在处理过程中，PEST++会自动内插模拟值，使其与实测值的时间序列对应，并最终生成新的模拟值序列，优化后的参数将用于改进模型的预测性能。 PEST++为水利和环境领域的研究人员提供了一种强大的工具，能够自动化地进行参数率定，优化模型性能，从而更准确地模拟和预测水文现象。但需要注意的是，PEST++仅用于学习交流，不得用于商业目的。