9、基于两阶段代理模型的参数校准框架研究

基于两阶段代理模型的参数校准框架研究

在水文模型校准中，减少计算时间是一个重要的目标。本文介绍了一种基于两阶段代理模型（SM）的参数校准框架，并在两个研究区域（LJR 盆地和 XJR 盆地）进行了应用，下面将详细介绍相关内容。

1. 代理模型效率分析

代理模型的效率是关键，因为其初衷是减少水文模型校准的计算时间。VIC 模型一次执行的计算时间由集水区面积、网格单元大小、模拟序列长度以及模拟中使用的模块数量（如融雪和湖泊模块）决定。在本研究中，VIC 模型在 24 个英特尔至强 CPU E5 - 4620 v2 2.60 GHz 处理器（CentOS 6 x86_64）上并行运行。在 LJR 盆地和 XJR 盆地，VIC 模型一次执行分别需要 3.6 秒和 22.3 秒。

而 SM 模型一次执行的计算时间受研究区域物理条件的影响较小，仅随每代种群数量的增加略有增加，且增加量很小可忽略不计。在两个研究区域，SM 生成一代种群平均耗时 7.3 秒。

以下是两个盆地 10 次运行中使用 SM 和 VIC 进行参数校准的平均耗时对比：
| 盆地 | SM 平均耗时（s） | VIC 平均耗时（s） |
| ---- | ---- | ---- |
| LJR 盆地 | 16,908 | 31,363 |
| XJR 盆地 | 73,154 | 876,390 |

具体每次运行的详细信息如下表所示：
LJR 盆地
| 模型 | 编号 | 初始样本 | 迭代次数 | 更新样本 | VIC 总运行次数 | 时间（s） |
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