基于Box—Jenkins方法的黄河水质时间序列分析与预测

采用基于Box-Jenkins方法的时间序列分析技术,对黄河上游甘肃兰州段、中游吴堡和下游山东利津段的水质进行了趋势分析和预测。选取对水质产生影响较大的两个污染因子化学需氧量（CODMn）和溶解氧（D0O1994—2003连续10a的月平均水质监测数据,借助Matlab和SAS统计软件,建立了ARIMA模型和乘积季节时间序列模型,并分析了这两个污染因子随时间推移的变化规律。结果表明：ARIMA模型和乘积季节模型能够用于短期水质预测,并且预测效果较好。黄河流域从上游到下游水质总体状况呈逐渐下降趋势,上游水质一般为Ⅱ和Ⅲ类,而中游和下游水质基本为Ⅳ、Ⅴ和超Ⅴ类。     

时间序列分析关键问题研究

简要介绍了时间序列的定义、模型及型态,重点研究了时间序列分析的相关内容,最后对其未来发展方向进行了展望。     

中小区域尺度时间序列林地LAI快速估测方法

时间序列LAI对模拟大气与植被边界上的碳水交换过程至关重要,其已经成为众多区域尺度的碳水循环机理模型研究中重要的驱动数据。针对低空间分辨率MODIS LAI产品在中小区域尺度应用时表达LAI的空间异质性精度差问题,该研究提出了一种中小区域尺度时间序列林地LAI快速估测方法。该方法首先提取了林地MODIS LAI的归一化生长曲线,利用三次样条插值函数进行归一化LAI曲线的拟合,以此曲线模拟LAI的全年变化情况;其次基于传统遥感统计模型和TM遥感数据估测展叶完全时期的LAI,作为研究区域LAI的最大值并以此控制LAI生长曲线;最后将归一化LAI拟合函数与最大LAI相乘得到时间序列LAI数据集。试验结果表明:MODIS LAI产品对中小区域尺度较高空间分辨率LAI值的估测不够准确,但MODIS LAI归一化生长曲线与归一化的实际LAI生长变化情况保持较高的一致性,可以用来模拟LAI的全年变化情况;该研究提出的方法可简单、高效地为中小区域尺度的其他研究提供有效的时间序列林地LAI数据。     

土壤时间序列的构建及其在土壤发生研究中的意义

土壤时间序列在研究土壤演化速率与方向、建立土壤发生演化模型上具有重要的价值,并且能为土壤发生学理论的验证提供宝贵的信息。为了获得可靠的结果,时间序列的构建必须包括剖面内与剖面间母质均一性或母质不连续性的判定以及土壤的绝对或相对年龄的判定这两个重要过程。本文综述了土壤时间序列的类型及其构建方式,详细论述了在时间序列建立过程中母质不连续性的判定方式与土壤定年方法,并阐明了土壤时间序列方法在土壤发生研究中的重要意义,旨在为正确建立土壤时间序列、深刻理解土壤发生中的时间因素提供较为详尽的参考。     

基于主成分分析的北洛河水质时空分布特征及污染源解析

[目的] 对2014—2020年北洛河干流4个监测断面的水质状况进行分析和评价,为进一步改善该流域水环境状况提供理论依据。[方法] 根据北洛河水量的年内分配规律,对丰水期、平水期和枯水期进行划分,采用主成分分析和综合水质标识指数法,对北洛河主要污染指标进行筛选和评价。[结果] COD,氨氮和氟化物是影响北洛河水体水质最显著的指标。从沿程分布上看,北洛河干流上中游水质最好,下游水质相对较差;从时空分布上看2018年之后北洛河干流水质改善明显,基本满足水功能区Ⅲ类水质要求。[结论] 北洛河上中游河段主要污染源来自于沿岸城镇生活污水和畜禽养殖废水排放;下游河段煤化工等企业工业废水和氮肥施用引起的农业面源污染是影响河道水质的主要因素。     

近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果,同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据,综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明,黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征,随年份不同呈现波动性变化,5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m³和681.0亿m³。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期;黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著,其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律,出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。     

基于DEA时间窗分析的广东省农业生产效率评价

农业生产效率是农业综合生产能力的主要组成部分。广东现已进入现代农业建设全面推进阶段,农业生产效率的相关研究备受关注。本文应用基于数据包络分析(Data Envelopment Analysis, DEA)的时间窗分析方法, 对广东省21个地市在1994~2007年间农业投入产出的效率进行了测算, 并从横向(同一地区不同时间窗)和纵向(同一时间窗不同地区)两个方面对各地市农业发展的相对效率和动态趋势进行了对比分析和评价。结果表明, 广东省农业发展的平均效率和稳定性存在较为明显的区域差距, 珠三角地区农业投入产出的绩效相对最优, 东西两翼农业生产的整体效率水平低于珠三角, 但却处于较为稳定的发展状态。农业发展效率较差且随时间波动较大的地区主要集中在山区5个地市, 其中清远的效率较其他地区低, 韶关农业发展的波动性相对最为明显。研究结果可为深入了解农业投入产出绩效的整体情况和发展趋势提供参考, 同时为相关管理部门制定有利于提高农业发展效率的政策措施等提供科学论据。     

基于时间序列NDVI相似性分析的棉花估产

多时相遥感数据能比单一时相反映更多的作物产量信息,挖掘多时相遥感信息以提高作物估产精度具有重要意义。该文以新疆生产建设兵团农一师一团的棉花为研究对象,提出了一种融合分区概念和时间序列NDVI(归一化植被指数)相似性分析的棉花估产方法。首先,通过植被指数与产量的相关性比较分析,确定NDVI为棉花估产因子,在此基础上根据棉花品种和土壤条件的差异,将研究区棉田划分为不同类型的生长区;然后,结合每个生长区获取的样点产量数据,确定各生长区时序NDVI估产模型的拟合系数;最后,融合距离与角度相似性算法,对各生长区内所有棉花像元的时序NDVI数据构成的向量与产量样点对应的时序NDVI向量进行相似性分析,确定待测棉田像元最佳的估产模型,实现对整个棉田区域棉花产量的遥感估测。结果表明,基于分区和时序NDVI相似性分析的棉花产量预测值与实测值决定系数达到0.77,该方法具有较好的操作性和适用性。     

佳木斯地区1956-2010年径流量时间序列变异分析

日趋频繁的极端天气和大规模的水资源开发对区域生态环境产生严重的影响,准确获取径流量时间序列的变化特征可为水资源的合理开发和水利水电工程规划运用提供科学的决策依据。采用趋势检验法、Mann-Kendall突变分析法和小波分析对佳木斯地区1956—2010年径流量变化的趋势性、突变性和周期性特征进行了深入的研究。结果表明:近45年来,佳木斯地区各季节及全年径流量的年际总体变化趋势的倾向率各不相同,春季、夏季、秋季及全年径流量呈明显下降趋势,而冬季径流量则呈缓慢上升趋势;各季节及年径流量的时间突变点基本一致,都分别发生在1967年、1972年和1998年左右;该地区四季及年径流量的周期变化特征差异较大,22年、13年、9年和4年左右尺度波动较为明显。     

黄土丘陵林区开垦地土壤抗冲性的时间变化研究

以黄土丘陵林区 10a径流泥沙观测资料为基础 ,进行土壤抗冲试验 ,分析了林地及其开垦后不同年限土壤的抗冲性能。结果表明 ,林地具有很强的抗冲性能 ,一旦被开垦后 ,随侵蚀年限的增长 ,土壤的抗冲性呈减弱趋势 ,在 3L/min流量下 ,土壤冲刷量从侵蚀 1a的 4.0 1g/L增大到侵蚀 10a的 2 5 .5 1g/L ,加剧了土壤侵蚀发展。相关分析表明 ,土壤的抗剪强度对抗冲性影响最大 ,其次为水稳性团粒和有机质含量。因此 ,退耕还林、恢复和重建植被 ,改善土壤侵蚀环境 ,提高土壤抗冲性 ,能有效地防治土壤侵蚀。     

基于时间序列分解方法的太湖未来特征水位预测

基于太湖沿湖5个水文台站1956—2006年的逐日平均水位数据,提取得到了逐年特征(平均、最高和最低)水位,运用时间序列分解方法模拟和预测了太湖未来15a的特征水位,并探讨了太湖未来洪灾情势。将水位序列分解为趋势成分、周期成分和随机成分,得到时间序列分解模型,并进行了水位序列模拟和预测。分析结果表明,该模型的模拟精度比较理想,可以实现未来较长期的特征水位预测。预测得到未来15a后的最高水位可能达到4.05m,显著超过太湖警戒水位,因此需引起相关部门的重视。     

厦门市2001-2002年PM10浓度时间序列变化分析

在厦门市环境大气污染物中，PM10是其首要的大气污染物。厦门市大气中的日PM10浓度受天气和气候以及土地利用类型、地表植被覆盖度等诸多因素的共同影响而呈现出一定的周期性，应用时间序列方法对厦门市2001～2002年的PM10浓度进行周期性和趋势性的分析，揭示了厦门市大气环境中PM10浓随时间变化的周期性规律。同时讨论了部分气候因素对PM10浓度年内变化的影响。     

干旱时序分析应用于台湾西南部地区

台湾西南部地区因气候、地形、环境特殊,使降雨在时间与空间上分布不均,易发生干旱,本研究利用标准化降雨指标衡量降雨丰缺情况,评估西南部地区干旱时空变动特性。以132个气象站为分析对象,以水文数据为主,干旱历史事件为辅进行整理,确认干旱的起始、延时状况及范围,并建立各项水文参数的干旱等级界限值,进而探讨该指标干旱监测能力。本文以2002年及2003年干旱惫为例进行研究,结果显示：标准化降雨指标可有效且准确地显示一场干旱的起始,具显著的干旱累积效应。利用累积4个月的标准化降雨作为评估指标,所预测出的干旱空间分布与历史干旱事件形态较为一致,因此以累积4个月的标准化降雨对西南部地区干旱事件进行描述是适当且合理的。     

一种基于回归分析与时序分析的降水预报模型

中长期降水预报存在的问题是资料不足和预报精度较低.运用回归分析与时序分析相结合的方法,将实测降水序列分解成趋势、周期、随机3种成分,并分别构建各分量的子模型;将3个子模型线性叠加,并对拟合的纯随机序列进行修正,得到降水预报的第三类模型;进而给出了模型精度评价方法.实例分析表明,运用修正后的模型进行降水预报,可以缩小峰值处的误差,预报精度比其余两类模型有所提高.该方法可仅根据历史资料进行降水预报,对资料要求较低,精度可靠,是一种实用的方法.     

时间序列分析模型在山东省粮食总产量预测中的应用

对比传统时间序列分析模型(线性回归、二次滑动平均、一次平滑、二次指数平滑和三次指数平滑等)与ARIMA模型在山东省粮食总产量中的拟合精度,并应用ARIMA(2,1,12)模型预测了未来3年内山东省粮食总产量.结果表明,在山东省粮食总产量拟合中,ARIMA(2,1,12)模型得到的粮食总产量拟合值与观测值的相对误差处于±10%和±5%范围内的分别为73.333%和53.333%,回归方程的决定系数为0.959,优于传统时间序列分析模型;利用ARIMA(2,1,12)模型预测未来3年内山东省粮食总产量,粮食总产量有逐年上升的趋势,且增长率逐年上升.     

基于改进综合水质指数法的水库水质特征分析

[目的]对引黄水库水质状况进行分析,提供一种合理有效且有利于比较并适于在水库水质评价中推广的方法。[方法]以山东省滨州市滨城区东海和西海水库为研究对象,以水污染指数(WPI值)为分项指数,以超标倍数法、主成分法和层次分析法进行组合赋权,建立了引入水质标识指数法的改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法,并对2011年4月至2014年4月时段内两座水库进、出口4个监测断面水质数据进行计算,分析水库水质的总体污染状况及时空变化特征。[结果](1)滨城区水库水质多为Ⅰ类或Ⅱ类水体,总体水质状况较好;(2)在研究期限内,Ⅰ类水体的比例有所增加,但部分污染因子没有得到相应改善;(3)从空间分布特征来看,两座水库的水质差距较小,其出口水质明显优于进口,水库具有一定的自净能力。[结论]经与其他水库水质评价方法对比,改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法在数据处理、权重赋值等方面都较为优越,评价结果可靠。     

典型峰丛洼地坡面土壤水分动态变化的时序分析

采用时间序列分析方法,分析了2004年5～9月广西环江典型峰丛洼地坡面上6种土地覆被类型10,20cm土壤水势与降水动态变化的相关关系。结果表明：（1）灌丛与板栗覆草土壤中的水分较充裕,其含量受天气的波动变化较小,对降水的影响具有缓效性、长期性的特点;（2）坡耕地中水分含量较低,随降雨的波动变化剧烈,但南瓜的地上植株部分对土壤水分的调节保持有积极作用;（3）撂荒草地与木豆土壤水分含量的层间差异都较显著,对降水响应的即时性也强,但撂荒地20cm土层对降水的响应期长些,能保证短时间内向10cm土层的水分补给;（4）处于幼龄期的板栗,土壤水分变化反映的是仅受天气影响下的自然裸露坡地的状况,变化介于灌丛、板栗覆草和撂荒草地、木豆之间。