Daily rainfall interpolation models obtained by means of genetic programming

Abstract

The evolutionary computing algorithm of genetic programming (GP) was applied to obtain mathematical daily rainfall interpolation models in one climatologic station, using the measured data in nearby stations in Cutzamala River basin in Mexico. The obtained models take into account both the geographical coordinates of the climatologic station and also the elevation; the answer of these models was compared against those obtained by means of multiple linear regression, giving genetic programming models a better performance with respect to the multiple linear regression. Isohyets maps were then obtained to compare the spatial shapes between measured and calculated rainfall data in Cutzamala River Basin for a maximum historic storm recorded in year 2006, showing an adequate agreement of the results in case of rainfalls greater than 23 mm. Genetic programming represents a useful practical tool for approaching mathematical models of variables applied in engineering problems and new models could be obtained in several basins by applying these algorithms. ---------- ResumenSe aplicó el algoritmo de cómputo evolutivo de programación genética (PG) para obtener modelos matemáticos de interpolación de precipitación diaria en una estación climatológica, utilizando datos medidos en las estaciones cercanas a la cuenca del Río Cutzamala en México. Los modelos obtenidos toman en cuenta tanto las coordenadas geográficas de las estaciones climatológicas como su elevación; la respuesta de los modelos se comparó contra los resultados obtenidos con ayuda de regresiones lineales múltiples, presentando un mejor desempeño programación genética. Adicionalmente, se construyeron mapas de isoyetas para comparar las formas espaciales entre los datos de precipitación medidos y calculados en la cuenca del Río Cutzamala para una tormenta máxima histórica registrada en el año 2006, observándose concordancia en los resultados en el caso de precipitaciones mayores de 23 mm. La programación genética representa una herramienta de utilidad práctica para aproximar modelos matemáticos de variables aplicadas en problemas de ingeniería y se pueden obtener nuevos modelos en distintas cuencas al aplicar estos algoritmos.----------Palabras clave: precipitación diaria, programación genética, modelos de interpolación, isoyetas, coordenadas geográficas