滑动加权最小二乘法识别污水流量变化模式

为了获得污水管网非恒定流模拟所需的节点流量变化模式曲线，根据非平稳时序分析方法识别原始流量序列的主值分量和周期分量，二者之和即为节点流量变化模式．其中，主值分量分别应用滑动加权最小二乘法和参数模型法进行识别；周期分量采用累积周期图法识别．最后，以识别结果序列和原始序列的相关系数以及残差均方差作为评价标准，对北京某污水厂一组日流量变化序列和时流量变化序列的识别结果进行了比较．比较结果表明：①滑动加权最小二乘法对主值分量的识别结果优于参数模型法；②滑动加权最小二乘法联合累积周期图法对节点流量变化模式的识别结果优于参数模型法联合累积周期图法．     

基于经验模式分解与LSTM神经网络的短期电价预测模型

在开放的电力市场中,日前电价预测是个重要的研究方向。本文提出了一种基于经验模式分解(EMD)与长短期记忆神经网络(LSTM)的序列电价预测模型,使用EMD提取电价序列中的周期分量与趋势分量,利用LSTM分别对周期分量与趋势分量进行序列预测,输出各分量的预测结果,通过支持向量机回归(SVR)叠加各分量的预测序列生成预测价格序列。最后,以美国PJM电力市场的电价数据为算例,与ARIMA模型、单一LSTM神经网络模型的预测结果进行比较,验证了EMD-LSTM-SVR模型能够提高短期电价预测精度。     

Ap,aa和Dst指数周期变化特征的EMD分析

经验模态分解(EMD)方法在处理非线性及非平稳随机信号序列时表现出很大的优势和应用潜力.利用EMD方法对地磁指数(Ap,aa及Dst)月均值进行了分解,分别得到一系列模式和一个趋势项.其中可能包含了6个月周期分量,准1a周期分量,准两年震荡(QB0)分量,准5a周期分量,准11a周期分量和22a Hale周分量等.地磁活动指数与太阳黑子数都有着显著的11a周期变化分量,比较发现Ap和aa指数准11a周期分量极值出现要比太阳黑子数R准11a周期分量极值出现平均滞后1-2a,滞后最大值发生在1970年前后;Dst指数没有特别明显的滞后特征.     

Ap，aa和Dst指数周期变化特征的EMD分析

经验模态分解（EMD）方法在处理非线性及非平稳随机信号序列时表现出很大的优势和应用潜力．利用EMD方法对地磁指数（Ap,aa及Dst）月均值进行了分解,分别得到一系列模式和一个趋势项．其中可能包含了6个月周期分量,准1a周期分量,准两年震荡（QBO）分量,准5a周期分量,准11a周期分量和22a Hale周分量等．地磁活动指数与太阳黑子数都有着显著的11a周期变化分量,比较发现Ap和aa指数准11a周期分量极值出现要比太阳黑子数R准11a周期分量极值出现平均滞后1—2a,滞后最大值发生在1970年前后; Dst指数没有特别明显的滞后特征．     

基于S变换的潘家口水库入库径流时序多时间尺度分析

以1956-2003年间的潘家口入库径流时序为研究对象,采用S变换对该径流时序的演变特征进行了时频分析,得到了该水文时序频谱在时-频平面土的三维分布图,它清晰地显示了该时闻序列在不同时段内的多时间尺度演变特征.然后再对得到的频谱图进行拓扑结构分析,总结了潘家口水库入库径流时序的宏观演变规律.结果表明,潘家口水库的年入库天然年径流近50年来总体上呈减少的趋势,其演变过程中存在16年和多个10年以下的多重变化周期:时间尺度为16年的周期分量波动特征较为平稳;但是对该径流时序演变特征起主要作用的是3～10年的周期分量,并且3～10年的多个周期分量在不同时段内对该径流时序波动特征的贡献不同.     

南京地区夏季暴雨年际变化的主要模态及其与大气环流的联系

EEMD(集合经验模态分解)方法在处理非线性及非平稳时间序列时表现出了很大的优势和应用潜力。利用EEMD方法研究南京地区夏季暴雨年际变化周期,对55年(1946-2000)的南京地区夏季暴雨频数进行分解,分别得到一系列模式,其中包含有2-3年周期分量和7年周期分量,而且2-3年周期分量幅度较大,变化特征与暴雨频数原始数据变化具有很高的相似性。不同于传统方法,EEMD方法给出了暴雨频数在不同时间尺度上各自分离的变化特征.这两种时间变化模态对应于不同的200hPa环流型,前者主要作用区域在南亚和欧亚大陆到西太平洋的副热带地区,而后者相关区域在西太平洋热带和亚洲中纬度地区。     

基于SSA-LSTM-GF的混凝土坝变形预测方法

针对混凝土坝变形分析预测的复杂性,应用相空间重构思想和融合建模理念,提出了一种基于SSA-LSTM-GF的混凝土坝变形分析预测方法。SSA-LSTM-GF方法利用奇异谱分析法(SSA)将变形实测数据序列分解为趋势分量、周期分量和剩余分量,并将剩余分量视为噪声分量予以剔除;采用长短期记忆神经网络(LSTM)模型和高斯拟合(GF)算法分别进行周期分量和趋势分量的分析预测,并将二者结果进行叠加重构,得到最终预测结果。实例验证结果表明,SSA可以达到较好的数据分解和消噪效果,LSTM模型针对周期分量的预测性能优越,GF算法能够很好地实现趋势分量的拟合预测和部分信息的挖掘提取,LSTM模型和GF算法的成果重构效果良好,SSA-LSTM-GF方法具有一定的可行性和应用价值。     

山东CORS站噪声特征分析

针对不同区域坐标时间序列的周期和噪声特性存在差异问题,以山东27个连续运行参考站(CORS站)2015年至2018年的数据为研究对象,在数据预处理的基础上,对各站点坐标分量的周期和噪声进行研究。结果表明:水平方向存在着明显的线性运动,垂直方向的周期运动较为规律;坐标分量的谱指数显示大部分站点的噪声模型为白噪声+闪烁噪声。为合理地确定噪声模型,采用最大似然估计法,确定了山东CORS坐标时间序列N方向的最佳噪声模型为白噪声+闪烁噪声,E、U方向的最佳噪声模型为白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声。     

基于混合自回归滑动平均潜周期模型的短期电价预测

应用混合自回归滑动平均潜周期模型对短期电价序列进行了预测.对消除了趋势影响的电价序列,经离散傅里叶变换转换为复值潜周期模型,采用一种简单的周期图检测方法计算电价序列的周期特征参数.为了计及历史信息对当前状态的影响,采用自回归滑动平均模型拟合残差随机分量,采用赤池信息准则确定模型的阶数,参数则由矩估计得到.该模型不要求预先假设电价序列的周期尺度,周期的个数和大小由模型计算确定,方法简单.采用美国宾夕法尼亚、新泽西、马里兰电力市场的实际电价数据对模型进行了检验,验证了模型的有效性.     

区域GPS网共模误差的提取与分析

区域GPS网坐标时间序列中存在共模误差,掩盖了测站自身的形变特征.通过主成分分析和小波谱分析对山东CORS内15个站点组成的区域GPS网进行了空间滤波,提取其共模误差并得到共模误差的频率特征.滤波后各测站相对ANQI站的相关系数在N、E、U三个坐标分量上分别平均下降了74%、85%和75%.结果发现,共模误差序列中存在年周期、半年周期、季节性周期和月周期信号,各周期信号的强度和信号出现的时间也不尽相同;电离层、对流层、潮汐等原因引起的误差是共模误差产生主要原因.     

极大熵谱在径流时间序列周期分析中的应用

针对年径流序列存在多年变化周期,但径流时间序列变化受诸多因素影响,存在着多种不确定性的情况,笔者采用极大熵谱分析来提取径流时间序列的周期成分,对黄河上游贵德站年径流时间序列进行周期分析,得出贵德站具有12.5,5.9,4和3年的主周期。结果证明该方法可行,同时其结论为研究径流预测提供了科学的依据。     

基于Simulink的污水管网节点流量随机模拟器设计

为了合理评价污水管网的运行工况和服务性能，采用非平稳时序分析方法对其中节点人流序列进行了随机建模．首先，奇异点识别采用Tukey提出的方法，趋势项识别采用基于逐步回归分析的曲线拟合法，周期项识别采用累积周期图法．其次，平稳时序模型类型识别采用自相关图和偏相关图，阶数确定采用信息准则方法，参数估计采用最小二乘法．模型通过了残差检验和实用性检验．最后，根据随机建模结果在Matlab／Simulink上设计了污水管网节点流量随机模拟器的结构图，可实现污水管网节点人流序列的蒙特卡罗模拟，并在示波器窗口对模拟流量序列和原始流量序列进行了比较．     

乌江水系典型小流域年径流序列变化规律及周期特征分析

小流域河川径流序列的变化规律及周期特征分析,对小流域水利工程建设、水资源开发利用等具有重要的现实意义。基于乌江吊水岩冲沟1961—2014年天然径流序列,通过基尼系数、累积距平法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法等方法分析研究了年径流序列的年内分配、趋势特征、突变特征及周期特征。结果表明:吊水岩冲沟年径流年内分配大部分相对合理,部分径流年内分配差距较大;吊水岩冲沟年径流量呈不显著减少变化;年径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1992—1998年;年径流量存在明显周期特性,第一主周期为23 a,次周期为17、6 a。研究成果可为小流域水资源开发利用提供依据。     

黄河流域降水序列变化的小波分析

采用1961—2000年黄河流域97个气象站点的系列资料,在分析黄河流域降水空间变化格局的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对黄河流域近40 a来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了黄河流域降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了各序列中存在的主要周期。结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;黄河流域年降水和各季节降水均存在8~12 a左右时间尺度的多少交替,表现出明显的周期特征,其次4~6 a左右时间尺度的周期特征也较明显,夏季降水和年降水变化趋势具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季降水较大程度地控制着年降水。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析气候多时间尺度变化特征及短期气候预测等节水关键问题研究提供了一种新途径。     

灰色理论GM(1,1)模型在水文预测中的应用——以清江河城区洪峰流量为例

灰色理论在处理和预测时间序列过程中可以有效重构时间序列的规律性.从长期预测角度出发,GM(1,1)模型对时间序列的预测可以达到一定的预期效果.通过近20年恩施城区洪峰流量的观察,清江河流洪峰流量变化存在一定的周期性,通过对GM(1,1)模型计算分析结果表明:一阶微分方程本身的指数函数规律,并不能很好反映周期性波动的洪峰流量变化规律,同时表明单因素流量预测存在很大局限性.     

北江流域径流时间序列的分形特征解析

 径流时间序列具有非线性、复杂性和不确定性的特征,运用R/S分析法、多重分形方法对北江流域石角站1954-2006年的年平均径流量时间序列进行研究,解析其分形的特征。结果表明：北江流域石角站的Hurst指数远大于05,说明北江流域年平均径流时间序列具有明显的趋势性成分,即北江流域年平均径流量具有明显的持久性和长期记忆特性。结合V 统计说明,北江流域的年平均径流量的持久性经过15~20年之后会消失。根据多重分形方法,通过对幂谱和统计矩函数的分析,得出北江流域石角站年平均径流量时间序列的无标度性,借助分配函数、广义分形维数和多重分形谱对年平均径流量的研究,表明北江流域石角站多年平均径流量具有多重分形的特征,为北江流域径流的预测工作的做了重要的铺垫。     

基于Generalized LASSO模型的长江寸滩站年均径流突变研究

为了区分水文时间序列的趋势和跳跃变异,将基于L_1范数正则化技术的generalized LASSO模型应用于水文序列变异识别。经过识别,发现长江寸滩水文站年平均流量序列在1969年发生了向下的均值跃变。此外,趋势分析表明无论是跃变前后的子序列还是剔除跳跃成分的整个序列,均未检出显著的趋势,这说明对寸滩水文站年平均流量序列的跳跃变异假设是合理的。基于generalized LASSO模型的结果与其他突变检测方法结果进行比较,所得结论是一致的。     

归一化植被指数与主要气候因子耦合关系研究

以我国归一化植被指数时间序列数据集和历年各气象台站气温和降水量等气候因子数据为基础,分析我国归一化植被指数、气温和降水量的时序变化特征,同时通过研究讨论我国归一化植被指数与气候因子之间的耦合关系.研究表明:MODIS-NDVI、气温、降水量三个因子的平均变化趋势相近,均表现出周期性.并且,MODISNDVI与气候因子具有正相关关系,气温影响降水量,而气温和降水量共同影响MODIS-NDVI,即影响植被长势和生物量的变化.     

混合周期自回归滑动平均时间序列的平稳性条件

为了描述周期时间序列中的偏倚和多峰现象,结合有限混合模型方法,将周期自回归滑动平均（Periodical Autoregression Moving Average——PARMA）模型推广,提出混合周期自回归滑动平均时间序列（MPARMA）模型,并讨论了MPARMA序列的一阶和二阶平稳性条件。     

Corrections to the IAU 1976 precession constant and the coefficients of the IAU 1980 nutation series from VLBI observations

In the aspect of examination by observations and based on a longer data span and improved precision of very-long baseline interferometry observations, the corrections to the IAU 1976 precession constant and the coefficients of IAU 1980 nutation series are solved. The corrections to coefficients of long periodic terms, the detection of the retrograde free core nutation, and the poesible relation between the corrections to coefficients of the prograde annual term and the enviromental temperature are also briefly discussed.