17. 校准方法 |
  
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17. 校准方法 |
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参数调整过程示意图（图中p1、p2为模型参数，q1、q2、q3等为野外观测值，黄色曲线为模拟值）
手动校准
手动校准是反求参数方法中最简单的一种。根据研究区水文地质条件和已有的抽水试验资料初步拟定一组参数值，通过运行模型计算出各观测点位的水头值，然后将计算水头值与实测水头值拟合对比，如拟合不好，则对给出的参数初值进行调整，再按正演问题计算。重复这一过程，直到计算水头值与实测水头值之差足够小为止。由于手动校准法在参数调整过程中除用正演模型外，不需要其它计算程序，每次计算后根据曲线拟合情况决定参数调整方向和幅度，都是人工完成。这样可以充分发挥模拟人员的能动性，有利于根据他们对水文地质条件和地下水流动基本规律的认识和推断，这在某种意义上也是水文地质约束条件，使参数的选定更符合实际情况。然而，当待求参数很多时，反复调整的过程可能延续很长，这是本方法的一个不足。其次，本方法缺乏客观的收敛准则，很难求得最优参数。因此，本方法一般用于粗调，经验丰富的人可以调到较细。调参后期最好使用自动校准方法。
经验表明，稳定流模拟中，影响模型的主要参数为渗透系数（K）和入渗系数，由于这些参数通常以分区赋值的形式代入模型，所以常见的手动校准方法是对这些参数的取值或分区进行调整。注意：这种调整应与客观世界中的水文地质特征、水文地质试验结果相符。参数调整的手法多样，应因地制宜地进行，举例如下：
1. 如需降低某区域的水力梯度，可使用升高该区域渗透系数的手段。渗透系数值越高，地下水流动性越好，水位等值线越平缓；反之，渗透系数值越低，水力梯度越大。
2. 可以通过降低入渗系数来实现水头的降低。对于计算值低于观测值的情况，与之相反。
自动校准/自动调参
在双参数（p1、p2）自动调参过程中，需要在两个参数组成的二维空间中找到使目标方程最小的组合
自动调参的前提是建立能准确反映模型优劣的目标方程，随后可以由软件代码自主对所设定的参数进行调整，以期模型能够准确再现系统真实行为。一般而言，地下水模型校准的目标方程为：
而模型校准在数学上即可表达为在n个待调整参数所构建的n维空间中找到一点，使得目标方程达到最小。模型自动校准的步骤一般为：
● 分析模型对何种参数最为敏感（灵敏度分析）
● 选定需要调整的参数，确定优先级，确定阈值范围
● 用自动方法多次运行模型
● 使用既定的算法在较少的运行次数条件下找到全局最优解
自动校准的优势和局限性
自动校准的优势有：
●结果包含了参数的平均值和变化范围；
●模型校准过程中的主观性被移除；
●充分使用了野外数据。
自动校准的局限有：
●大量的时间和运算量；
●建模者基于训练、经验，以及对于目标研究区的理解所产生的主观判断被忽略；
●如果输入数据太少或者质量参差不齐，都将会导致模拟结果的错误、不稳定和非唯一。