[發明專利]地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法

有效

• 申請號: 201811330175.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109522520B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 孫洪廣;谷秀粉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/14;G01F23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)獲取地下水水位、氣候因素信息，建立等時間間隔的時間序列，所述時間序列包括地下水水位波動時間序列和氣候因素時間序列；

(2)使用繪圖和方框圖掃描時間序列是否存在異常值，所述異常值是指所建立的等時間間隔的時間序列中的值與平均值的偏差超過兩倍標準差的值；

(3)計算氣候因素時間序列之間的自相關小波功率譜，交叉相關小波功率譜；

(4)計算氣候因素與地下水位波動時間序列之間的交叉小波功率譜；

(5)計算時間序列的小波相干性系數；

(6)利用蒙特卡洛方法計算時間序列95％顯著性水平下的多重小波相干性。

2.根據權利要求1所述地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(1)所述氣候因素包括溫度和大氣壓數據，通過將待考察的現象或已測得的數據整理為連續的等時間間隔，建立時間序列X，X＝{X₁,X₂,...,X_m}X_i＝(x₁,x₂,…,x_n)，m為影響因素的總數，1≤i≤m，連續的響應變量記為Y＝(y₁,y₂,...,y_n)，n為時間序列的長度。

3.根據權利要求1所述地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(2)包括去除時間序列中的異常值，去除的方式包括刪除觀察值、轉換、分組、估算的統計方法。

4.根據權利要求1所述地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(3)中的計算溫度、大氣壓影響下的時間序列的自相關小波功率譜，交叉相關小波功率譜，計算表達式如下：

其中，當i＝j時，為影響因素的自相關小波功率譜；當i≠j時，為影響因素的交叉小波功率譜,為影響因素X_j的小波系數，其中為的復共軛，s為尺度，τ為時間。

5.根據權利要求1所述地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(4)中計算溫度、大氣壓因素與地下水水位波動時間序列之間的交叉小波功率譜，計算公式如下：

其中，為影響因素與響應變量之間的交叉小波功率譜。

6.根據權利要求1所述地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(5)計算時間序列的小波相干性系數包括如下步驟：

(51)分析任意一種氣候因素，所述氣候因素包括大氣壓或者溫度對地下水位波動的影響時，計算出它們之間的二元小波相干性系數和相對相位；

(52)分析兩種及其以上的氣候因素對地下水水位波動的影響時，計算它們之間的多重小波相干性。

7.根據權利要求6所述的地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：所述步驟(5)計算時間序列的小波相干性系數過程如下：

(61)若分析多種氣候因素對地下水位波動的影響，多重小波相干性系數，具體表示為：

其中(W^Y,X(s,τ))^*為W^Y,X(s,τ)復共軛；

(62)若只分析單種氣候因素對地下水位波動的影響，二元小波相干性系數，具體表達式如下：

其中，為的復共軛；

所述氣候因素與地下水位波動的小波相位表示為：

是交叉小波功率譜，Im是的虛部，Re為的實部，s為尺度，τ為時間。

8.根據權利要求1或6所述的地下水水位波動與多元因素的多重小波相干性分析方法，其特征在于：步驟(6)利用蒙特卡洛方法計算時間序列95％顯著水平下的多重小波相干性，采用紅噪聲作為背景光譜對小波相干性進行檢驗。