[發(fā)明專利]一種基于分類的水文序列非一致性診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611177270.5
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106777985B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建華;李海紅;翟家齊;趙勇;章數(shù)語;何凡;王麗珍;朱永楠;王慶明;顧艷玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;李富華

本發(fā)明涉及一種基于分類的水文序列非一致性診斷方法，包括步驟：收集統(tǒng)計信息；進(jìn)行水文時間序列方差的非一致性診斷；進(jìn)行水文時間序列均值的非一致性診斷；判斷水文時間序列是否一致。本發(fā)明所述的方法根據(jù)水文非一致性的定義，并根據(jù)變化參數(shù)的不同將水文非一致進(jìn)行分類，然后采用針對變化參數(shù)選擇不同統(tǒng)計方法進(jìn)行診斷，避免了由于檢驗對象和檢驗?zāi)康牡哪：斐啥喾N統(tǒng)計方法診斷對象的重復(fù)、結(jié)果的不統(tǒng)一，以及不確定性，因此該技術(shù)方法相對而言比較先進(jìn)。本發(fā)明適用于任意水文時間序列。本發(fā)明所述方法技術(shù)方法通用，易于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于分類的水文序列非一致性診斷方法，是一種基于水文實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計檢驗方法，是一種基于非一致性分類的診斷方法。

背景技術(shù)

關(guān)于水文非一致性診斷，目前技術(shù)主要有以下幾種。一種是對水文時間序列趨勢和突變點(diǎn)的統(tǒng)計檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果對流域水文要素進(jìn)行定量評價。此類診斷方法很多，代表檢驗方法有Man-Kendall 檢驗，Hurst系數(shù)，Pettitt檢驗，Spearman秩次相關(guān)法。第二種則是集成多種統(tǒng)計檢驗方法，對單一時間序列進(jìn)行趨勢和突變點(diǎn)的多重統(tǒng)計檢驗，以確定該水文變量的真實(shí)變化，以水文變異診斷系統(tǒng)為代表，將診斷過程分為：初步診斷、詳細(xì)診斷、綜合診斷三個步驟，初步診斷設(shè)計過程線法、滑動平均法和Hurst系數(shù)法，詳細(xì)診斷則分為趨勢和跳躍診斷，涉及到14種統(tǒng)計方法，而綜合診斷則是將趨勢和跳躍診斷的結(jié)果綜合起來進(jìn)行分析評價。最后結(jié)合實(shí)際水文調(diào)查分析，對變異形式和結(jié)論進(jìn)行確認(rèn)，從而得到最終的變異診斷結(jié)果。第三種是基于波譜分析等統(tǒng)計手段，對時間序列進(jìn)行周期的主觀判斷，主要方法有小波分析法，連續(xù)譜分析法，周期圖法等等。以上幾種現(xiàn)存的對水文序列非一致性診斷方法都不同程度存在若干不足。

對水文序列的單項檢驗，缺陷源于不同的統(tǒng)計方法的基本假設(shè)不同，這些方法主要通過判斷序列是否發(fā)生趨勢或跳躍變化來判定序列是否一致，其本質(zhì)均為對水文序列樣本均值是否發(fā)生顯著變化的假設(shè)檢驗。不同方法間計算精度不一，檢驗結(jié)果不一致，檢驗出的跳躍點(diǎn)不唯一。非一致診斷系統(tǒng)雖綜合了多種統(tǒng)計方法，試圖通過多種診斷方法的結(jié)果對檢驗結(jié)果的可靠性進(jìn)行提升，但計算過程繁瑣，計算結(jié)果的可靠性也并沒有在單種檢驗方法的基礎(chǔ)上有顯著的提高。

以上方法的不足在于：根據(jù)時間序列的一致性的定義：序列樣本的均值和方差均不隨時間發(fā)生變化，傳統(tǒng)檢驗方法僅對樣本的均值進(jìn)行了檢驗，而忽略了方差的變化。這對判斷時間序列的一致與否至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明根據(jù)時間序列的一致性定義，對水文時間序列的非一致性進(jìn)行了分類，并提出了一種基于均值非一致和方差非一致兩種類型的水文序列非一致性診斷方法。所述方法具有在任意水文時間序列上應(yīng)用的能力，并具有能夠診斷出要素屬于何種非一致性的能力。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于分類的水文序列非一致性診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

收集統(tǒng)計信息的步驟：收集需要進(jìn)行分析的水文要素的時間序列，樣本容量至少為30；

進(jìn)行水文時間序列方差非一致性診斷的步驟：假設(shè)估計變量由以下回歸組成：

（1）

其中；

作如下假設(shè)：

:，:。

構(gòu)造增廣迪基-富勒（Augmented Dickey-Fuller, ADF）檢驗統(tǒng)計量：，其中，是統(tǒng)計量ρ的標(biāo)準(zhǔn)差；

在序列存在單位根的情況下，統(tǒng)計量不符合t-分布，隨著樣本容量的增大，τ統(tǒng)計量收斂于標(biāo)準(zhǔn)維納過程的泛函，并且可以用蒙特卡洛方法模擬得出，在模型的右邊加入滯后項：，以緩解項的自相關(guān)問題。ADF檢驗基于最小二乘（OLS）回歸式假設(shè)估計變量由以下回歸組成：

（2）