[發明專利]一種水文時間序列的異步周期模式挖掘方法

有效

• 申請號: 201110404808.2
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102495883A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 朱躍龍;包妮娜;李士進;馮鈞;萬定生;高祥濤;柏屏
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種時間序列的周期模式挖掘方法，尤其涉及一種水文時間序列的異步周期模式挖掘方法。

背景技術

水文時間序列是指人們在江河湖海對水位、流量、流速和含沙量等水文變量進行觀測，得到的以時間為自變量的一系列觀測值。水文時間序列周期分析是從大量的歷史水文數據中發現水文變量周期性，幫助預測未來年或月的水文變量的周期性，未雨綢繆，更好地保障人民的生命財產安全。水文變量周期性對旱澇趨勢預測和水利工程規劃設計具有重大意義。

在水文領域，從最初的離散周期圖、方差周期圖和方差分析過渡到頻譜分析，再到小波分析，基于數值型水文時間序列全周期模式的周期分析方法已經得到了廣泛關注。2005年，徐等[徐海量，葉茂，宋郁東.塔里木河流域水資源變化的周期性分析與預測.干旱區研究，2005，22(4)：454-457.]利用塔里木河源流區10個水文站1957年～2003年的徑流量資料，通過時間序列簡單分波周期分析外推法計算了塔里木河上游三源流出山口徑流量的水文周期，并根據組間差異與組內差異最大原則，得出塔里木河三源流的水文周期為17年。2002年王等[王棟，朱元甡.基于MEM1譜分析的水文時間序列隱含周期特性研究.水文，2002，22(2)：19～23.]以黃河花園口測站年徑流、月徑流序列與年最大洪峰流量序列隱含周期特性的識別、判定為例，探討了建立在最大熵譜原理基礎上的MEM1譜分析在水文時間序列隱含周期特性中的應用。2005年，易等人[易淑珍，王釗.水文時間序列周期分析方法探討.水文，2005，25(4)：26-29.]以分析廣東省降水周期變化規律為例，探討最大熵譜分析在提取水文時間序列主次周期上以及小波變換方法在分析水文時間序列的多時間尺度演變規律上的應用，得出了廣東省降水過程主要存在的周期特性和旱澇變化趨勢。最大熵譜法雖然在頻域對整體的周期分析方面有一定實用性，但不能客觀、全面地反映水文現象局部的多時間尺度特征，具有一定的局限性；而小波變換方法在時頻域雖然具有良好的局部性特征，但是需要較長資料序列支持。2007年趙[趙利紅.水文時間序列周期分析方法的研究.河海大學碩士學位論文，2007.]對常見水文周期分析方法進行對比分析，其實驗結果表明這些傳統方法對數據分布、完整性和序列長度要求嚴格，下表1給出了傳統周期分析方法的優缺點。

表1

由于地理和歷史等原因，很多水文水資源監測記錄往往存在數據缺失、監測歷史過短等情況，因此在分析這些水文序列周期性時傳統周期分析方法的往往不盡如人意。近年來數據挖掘研究領域提出的部分周期模式只要求序列上部分時間點的行為參與時序周期性，對數據完整性和序列長度等要求更寬松，能彌補傳統全周期分析方法的不足。