基于信息熵的降雨信息区域化分析

根据全信息理论,充分挖掘降雨变量语法信息和语义信息,在降雨信息传递指数基础上对淮河流域蚌埠站以上区域99个雨量站进行模糊聚类,利用降雨量贴近度指标对分类予以显著性检验,最后依据平均信息传递指数对其调整后得到最佳分类。各子区域内的降雨信息既在降雨信息的统计特征上体现出显著的相似性,又在降雨量上具有较高的贴近度,从而达到子区域内降雨信息具有较大同质性、子区域间具有较大异质性的研究目标。     

基于加权直觉模糊兰氏距离的密度峰值聚类算法

利用传统的聚类算法对直觉模糊集进行聚类分析时,存在对异常值敏感、复杂度较高的问题,不适用于大规模直觉模糊数据的聚类。针对上述问题,提出了一种基于密度峰值思想和加权兰氏距离的直觉模糊聚类算法（WIFDPL）,用来提高算法对直觉模糊数据的检测精度,降低算法的复杂度。由于现有直觉模糊距离算子不满足距离度量的定义,提出了一种新的直觉模糊兰氏距离算子,减少了数据的偏移程度,降低了对异常值的敏感程度;由于凝聚型层次聚类算法复杂度较高,采用密度峰值聚类算法对直觉模糊集进行聚类,显著提高了算法的运行效率。实验结果表明,利用改进的直觉模糊兰氏距离提高了聚类精度,且新算法复杂度较低,更适用于大规模直觉模糊集的聚类。     

引入改进飞蛾扑火的K均值交叉迭代聚类算法

针对现有K均值聚类(KMC)算法在选取初始聚类中心时随机性较大、全局搜索能力差、聚类精度低等问题,提出了一种引入改进飞蛾扑火的K均值交叉迭代聚类(IMFO-KMC)算法。利用最大最小距离积法初始化聚类中心,避免了KMC算法对随机初始聚类中心较为敏感的问题;利用样条插值预测的思想改进飞蛾扑火算法,提高了算法的收敛速度及寻优精度;以类内平均距离为适应度函数,引导插值扑火算法优化KMC迭代过程中的聚类中心,提高了聚类精度。将IMFOKMC与KMC、K-means++算法、模糊c均值聚类算法在国际标准数据集Iris、Wine和Seeds上进行了实验对比,结果表明:IMFO-KMC算法在Iris数据集上的性能提升最为明显,相比其他算法准确率提高了0.67%～4.18%,标准化互信息提高了1.5%～4.01%。     

基于万有引力的点雨量插值算法研究

根据万有引力原理,任意雨量站雨量与待插值点雨量存在着万有引力.通过计算任意一个参与插值的站点与待插值点的万有引力占所有参与插值站与待插值点的万有引力的标量之和的比例来确定插值权重,并提出了消减权系数的计算方法,从而构建了基于万有引力的点雨量插值算法.根据雨量站点的平面三角几何关系,提出了参证插值站点的选择方法,使得参证插值站点的选择更合理.通过王家坝流域内27个雨量站的3个典型季节的日雨量的插值模拟,证明了参证插值站点的选择方法和万有引力插值算法用于点雨量插值具有较高的精度,可以应用于点雨量的插值.     

基于直觉模糊C-均值的客户聚类和识别方法

客户聚类和识别是大规模客户化生产中产品/服务快速有效设计的基础.考虑客户需求信息的不确定性,提出了基于直觉模糊C-均值的客户聚类算法.针对传统基于欧式距离的C-均值聚类方法无法计算直觉模糊数组间距离的缺点,采用直觉模糊交叉熵方法处理算法中的距离计算问题.同时,直觉模糊交叉熵还用来计算新客户和各客户类间的偏好相似度,进行客户识别.最后以某工程机械企业服务开发中的客户聚类和识别为例,验证了所提方法的有效性.     

降雨空间插值方法的比较与改进

对几种常用的降雨空间插值方法,如泰森多边形法、距离平方倒数法、克里金方法的优缺点进行了分析和比较．考虑到高程对降雨量影响较大,在协克里金方法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协克里金方法．将3种方法(距离平方倒数法、普通克里金方法、引入高程信息的协克里金方法)用于沿渡河流域降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协克里金方法的插值效果明显优于其他2种方法．     

基于马氏距离的模糊聚类优化算法——KM-FCM

为了解决以欧氏距离作为相似性准则的传统模糊聚类算法对多维数据处理不利的问题,采用马氏距离代替欧氏距离,对基于马氏距离的模糊聚类算法进行优化研究,以增强基于马氏距离的模糊聚类算法的聚类效果和能力。通过构造启发式搜索与k-means算法结合的初始优化方法,利用可以自动调节最佳聚类数的有效性函数,提出了一种优化算法KM-FCM,并将此新算法与FCM,FCM-M,M-FCM聚类算法在3个标准数据集上进行了实验。结果表明,KM-FCM算法有效,聚类精度比FCM,FCM-M,M-FCM高,对高维数据聚类识别能力强,具有全局优化作用,并且聚类个数无需提前设定。新算法可为基于马氏距离的模糊聚类算法的优化提供参考。     

一种柴油机燃油系统故障诊断的新方法

提出一种基于小波变换和模糊C-均值聚类分析的柴油机燃油系统故障诊断方法.对测得的柴油机高压油管压力波形进行小波变换,提取了反映故障状态的5个特征参数.给出了模糊C-均值聚类算法的原理及一般步骤,指出用划分系数、划分熵和分离系数可以评价模糊聚类的有效性.利用模糊C-均值聚类算法建立标准故障特征模式,通过待识样本与标准模式的贴近度计算和比较,可以完成故障模式的模式识别.该方法应用于柴油机燃油系统的典型故障诊断中,测试表明采用小波分析和模糊C-均值聚类分析后,提高了判别故障的准确性.     

混沌粒子群优化模糊聚类的旋转机械故障诊断

提出基于混沌粒子群优化加权模糊聚类的旋转机械故障诊断算法。该算法用混沌粒子群算法取代传统的梯度下降法,优化加权模糊C-均值算法的各个参数,并依据聚类有效性指标确定最优聚类数及聚类中心。应用表明,混沌粒子群算法有效提高了模糊聚类分析的收敛速度和精度,提高了旋转机械故障诊断的准确率。     

模糊聚类分析在土地资源评价中的应用——以湖北省大冶县为例

本文试图以湖北省大冶县为例,说明运用模糊聚类分析方法进行土地资源评价的科学性和可行性。其基本步骤为①聚类因子及其参数的选择;②聚类参数的分级及其模糊分数的确定;③建立模糊距离矩阵、画出聚类图谱和分类。据此,将大冶县宜农地分成四个质量等级和十二个适宜类型。     

基于矩阵分解的降水时空插值方法

为了提高基于雨量站网观测值估算降水空间分布的精度,同时考虑降水的时序发展趋势和站点空间分布,将传统的插值方法(反距离权重法、普通克里金法)和Funk矩阵分解(Funk-SVD)模型结合,提出了一种基于矩阵分解的插值方法,并采用黄河流域小浪底到花园口区间2009-2012年多场降水的日观测数据进行了精度检验.结果表明,通...     

Influence of aerosol on regional precipitation in North China

The possible anthropogenic aerosol effect on regional precipitation is analyzed based on the historical data of precipitation and visibility of North China. At first, the precipitation amounts from 1960 to 1979 are considered as natural background values in our study for relatively less intensive industrial activities and light air pollution during that period of time, then the region is divided into different subregions by applying the clustering method including the significance test of station rainfall correlations to the time series of 10-day mean rainfall amounts in this period. Based on the rule that the precipitation characteristics are similar in the same clustering region, the correlation of precipitation amounts among all stations in each region is thus established. Secondly, for the period from 1990 to 2005, during which, the economy had experienced a rapid development in this region, the variations of visibility at each station are analyzed. The stations with the absolute change in visibility less than 0.1 km/a are used as the reference stations, at which it is assumed that precipitation has not been seriously influenced by anthropogenic aerosols. Then the rainfall amounts of reference stations are used to estimate the natural precipitation values of the other stations in each clustering region. The difference between estimated precipitation and measured precipitation amount is thought to result from changes in anthropogenic aerosols. These changes in precipitation amounts caused by anthropogenic aerosols at each station are calculated using the 10-day mean rainfall values from 1990 to 2005. The analysis results obtained with this method are remarkable if it passes the significance test, and therefore, the suppression of regional precipitation over the region by anthropogenic aerosol is proved. It is found that this effect is most remarkable in summer. The influence of anthropogenic aerosols on convective precipitation possibly plays an important role in this season. Supported by National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB403706) and National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40475003)     

山东省多年气象要素空间插值方法比较研究

针对山东省境内气象站点分布比较稀疏的情况,以1990～2001年山东省17个气象站点的年平均降水和温度为基础数据,分别建立了平均降水和温度与海拔、经纬度和植被指数(NDVI)之间的回归方程;在此基础上建立模拟站点以增加气象数据的信息量。分别采用反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)和普通克里格法(OK)3种插值方法进行比较插值分析。结果表明:模拟站点的加入大大提高了插值的精度;采用的3种插值方法中,普通克里格法比反距离加权法和径向基函数法具有更为理想的插值效果。     

安徽省近50年降水时空变化分析

利用安徽省17个气象站1957-2012年逐日逐月降水资料,选用克里金插值法、MannKendall突变检验和小波分析、重标极差法等方法,探究安徽省年季降雨特征及时空变化.结果表明:(1)在时间上,近56年来,安徽省全年降水量总体呈现增加趋势,降水的年代际变化特征较为明显;(2)在空间上,全省降水总体呈现由东南向西北递减的趋势,区域差异明显;(3)安徽省季节平均降雨的突变检验发现,春季降雨没有发生突变,夏季降雨变化在1975年到1990年的区间内存在多个突变点,秋季平均降雨于1990年前后发生少雨突变,冬季平均降水突变以1996年最为明显,2010年达到显著性水平;(4)从小波变换系数实部等值线图和小波方差分析法可得13a和28a是安徽省年平均降水的主周期;(5)全省各站点年均Hurst值均大于0.5,具有长期相关性,但各站点差异较大,各地区降水增加趋势不均衡,多数站点夏季Hurst值在长时间尺度上具有较强的相关性特征.     

模糊综合评判的系统聚类算法研究

对于数量较大、维度较多、较为复杂的聚类对象,系统聚类较为复杂; 而模糊综合评判聚类方法聚类结果不够准确,其个数难以控制。为此,提出基于模糊综合评判的系统聚类算法,该方法对较为复杂的、由多种因素制约的事物或对象进行模糊综合评判处理,提取对象的整体特征,运用系统聚类对其进行聚类分析。最后通过对5 个班级的多次考试成绩进行了聚类分析,验证了该算法的有效性。实验结果表明,该方法具有准确性、整体性、可操作性以及简略性等。     

基于高斯过程算法的日尺度IMERG降水数据与站点数据的融合研究——以湖北省为例

该文针对卫星降水数据空间分辨率较低的问题,以湖北省为研究区域,考虑经纬度、DEM、亮温数据、IMERG插值数据等辅助变量,融合2016年7月19日IMERG日分辨率卫星降水数据与气象站点数据资料.该文提出了点面融合方法和站点偏差校正估计两个融合方案,并选择了自适应样条多元回归、随机森林、高斯过程回归三种算法.结果表明,点面融合方法优于站点偏差校正估计方法,且高斯过程回归的融合结果优于其他两种算法.基于高斯过程方法的融合结果呈现合理的变化细节,符合降水的空间分布变化模式.融合结果的空间分辨率从约0.1°(约10 km)提高到1 km,且精度相对于原始的IMERG数据得到了较大的提升,该研究对高时间分辨率的多源降水数据的融合具有一定的意义.     

语音识别中基于模糊聚类分析的参数聚类

为减少语音识别中声学模型的参数量，提高参数训练的鲁棒性，基于声学决策树结构，提出利用模糊聚类分析方法对模型参数聚类，包括高斯聚类和方差共享．对大词汇量汉语连续语音识别的实验结果表明：高斯模糊聚类使高斯数减少25％时，识别率提高了0．15％．进一步做模糊方差共享，当方差减少到初始模型的24％，与同样参数量的未进行聚类的模型相比，误识率下降了3．01％，证明了模糊聚类分析在语音参数聚类中的有效性．     

气象观测站点稀疏地区的降水插值方法探讨--以锡林郭勒盟为例

提出了一种基于地统计学分析,在无站点分布且无周边站点影响的区域增加模拟站点的方法,对气象观测站点稀疏的地区进行降水插值.其既不完全依赖于其他自然因子与降水数据的相关性,又对原观测站点降水数据的空间变异性信息进行了补充,可作为观测站点稀疏区域插值算法改进的一个新方向.以锡林郭勒盟为例进行分析的结果表明,本方法得到的整体及局部的误差估计均小于传统插值方法,并且在空间信息上表现出更为丰富的空间变异信息.     

雷达估测降水模拟史灌河流域径流

运用雷达联合少量雨量计方法估测流域面雨量,结合GAME/HUBEX国际合作项目1998年加强观测期在史灌河流域获取的水文观测资料和TOPMODEL进行降水径流模拟,并与稠密雨量计站网测量的面雨量进行流域出口流量模拟的对比试验.在1500小时时间序列的比较试验表明,雷达估测面雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地模拟每小时流域出口蒋集的出流量,数值试验还表明,雷达估测面雨量在某一时段上的均值误差作为一个指标可以较好地反映其应用于降水径流模拟时的精度;总雨量和强降水的估测精度是雷达估测面雨量能否用于径流模拟的关键.