近43年黄河上游来水来沙变化特点

选取黄河头道拐站实测水沙序列(1960-2002年)资料,对水沙序列进行了多时间尺度和趋势识别的小波分析。结果表明:①黄河上游来水来沙量汛期所占比例减少,而非汛期所占比例增加;在年际变化上,水沙量逐年减少;同时,水沙相关关系具有一定的变化;②黄河上游水沙序列具有相同的多时间尺度(准周期)变化,但同一尺度下,水沙所处的丰枯变化并不一致;③年水沙序列趋势变化基本一致,20世纪80年代以来,两者存在明显减少趋势;但在非汛期,两者的趋势变化有较大区别。     

甘肃省年有效降水次数的异常特征分析

利用1958-2001年甘肃省45个气象站的逐日降水资料,统计出年有效降水次数,通过经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF),研究其异常的空间结构及时间演变规律,同时利用墨西哥帽子波变换技术,对甘肃省年有效降水次数进行多时间尺度分析.结果表明:大范围区域一致性异常是甘肃省年有效降水次数的首要特征;甘肃省年有效降水次数异常区域大致分为4个关键区;从总体上看(较大时间尺度),甘肃省年有效降水次数是增加的,而从较小时间尺度看,则表现为增中有减,减中有增的复杂变化.     

北京地区沙尘天气的气候特征分析

本文利用1954-2001年北京地区(20个气象站)逐月沙尘资料,重点对北京地区沙尘天气的空间分布特征、沙尘日数的年代变化规律、沙尘日数的月变化进行分析;分析了近三年北京地区出现沙尘天气特点及成因;同时对近48年的沙尘出现日数变化规律进行了小波分析。     

Periodical characteristics of baseflow in the source region of the Yangtze River

Baseflow,which represents the drainage of groundwater aquifers,is an essential component of runoff in hydrological basins.In the source region of the Yangtze River,the change of baseflow typically reflects the interactions between groundwater system and climatic factors in cold and arid areas.With modified Kalinen separation method,annual baseflow between 1957 and 2009 in this region was estimated and calculated.In comparison with the inner-annual variations of total streamflow,baseflow showed a weaker fluctuation.Before the 1980s,it was in a steady state;and after then,it demonstrated dramatic variations and large amplitudes.Based on the calculation results of baseflow,the real Morlet wavelet method was applied to reveal the periodical characteristics of baseflow as well as the precipitation and air temperature in the study area.It was found that annual baseflow has a 43-year trend as well as a 21-year period and a 7-year period.The 21-year period is most significant,with its wavelet coefficient having the largest fluctuation and amplitude.Summation of wavelet coefficients on these periods exhibits a similar change pattern with respect to that of annual baseflow.The summation curve takes a"W"shape,which means that the baseflow follows a four-stage sequence of descending–ascending–descending–ascending.As analyzed,the relationship among baseflow,precipitation and temperature is implied in the correlation between their normalized wavelet coefficients at different temporal scales.By the significant positive linear correlations both between precipitation and baseflow(correlation coefficient is 0.98)and between temperature and baseflow(correlation coefficient is 0.90)for the 43-year wavelet coefficients,it is suggested that the long-term increasing trends of precipitation and air temperature will lead to an increasing trend of baseflow.For wavelet coefficients of 21-year and 7-year periods,the positive linear correlation between precipitation and baseflow is significant.However,the correlation between air temperature and baseflow is not so evident,especially for the 21-year period.As a conclusion, correlation analysis with normalized wavelet coefficients showed that the change of annual baseflow was contributed mostly by the change of precipitation and secondly by the change of temperature.     

小波变换在土壤有机质含量可见/近红外光谱分析中的应用

使用高光谱仪ASD Field Spec在波长范围400~1 000 nm内采集有机质含量不同的土壤原始光谱;之后,求取土壤原始光谱及其A值的一阶导数(一阶导数光谱);对以上两类一阶导数光谱进行小波去噪处理;并分析这两类一阶光谱在去噪前、后,光谱形态的变化情况,以及它们与有机质含量相关性的改善程度。结果表明:(1)土壤原始光谱及其A值的一阶导数中含有大量噪声,严重影响了对光谱曲线波形轮廓、特征信号点和有机质吸收特征的识别。(2)经小波去噪处理后,土壤原始光谱及其A值的一阶导数中的噪声被有效去除,一阶导数光谱的清晰度明显改善,光谱质量显著提高。(3)去噪后的土壤原始光谱的一阶导数,呈开口向下的"喇叭口"状,波长范围567~598 nm内与有机质含量呈较为稳定、显著的负相关性。(4)去噪后的土壤原始光谱A值的一阶导数,波形呈"凹"状,波长范围524~535 nm内与有机质含量呈比较稳定、显著的正相关性。     

新疆呼图壁河径流时间序列分析

基于呼图壁河石门水文站1956—2011年的年径流数据,采用Morlet小波分析和R/S分析方法,对新疆呼图壁河流域径流周期、变化特征和未来趋势进行分析和预测。研究结果表明:(1)通过对呼图壁河1956—2011年径流量的分析发现,径流时间序列存在5 a、10 a、18 a和28 a左右的震荡周期,18 a尺度震荡周期最强,其次是28a尺度。18 a时间尺度上的震荡在56 a研究时段内均较强,且存在4个丰水期和5个枯水期;28 a震荡周期在56 a尺度时段内相对较强,存在3个丰水期和3个枯水期,目前处于偏丰期;(2)利用R/S分析呼图壁河径流量序列,Hurst指数为0.6442,存在明显的赫斯特现象,这就意味着未来一段时间的径流量与过去具有同样的增加趋势。     

近红外光谱法测定土壤全氮和碱解氮含量

为探寻采用近红外光谱技术在野外快速测定土壤全氮和碱解氮含量的方法,采集土壤光谱信号,结合偏最小二乘法和主成分分析法,分别建立土壤全氮和碱解氮含量测定的定标模型。结果表明,采用PLS方法建模时,土壤全氮和碱解氮含量测定定标模型的精度较高。为提高模型的预测精度,采用多元散射校正、标准归一化、基线校正、卷积平滑和小波变换5种方法对光谱信号进行预处理,当用小波变换法对光谱信号进行去噪处理,并与PLS方法结合时,模型的预测精度最高,土壤全氮样品校正模型的相关系数为0.838 5,均方根误差为0.153 1,对应验证模型的相关系数为0.754 9,均方根误差为0.184 2,校正集和验证集土壤全氮含量预测值(y)与实测值(x)之间的关系模型分别为y=0.685 8x+0.198 0和y=0.621 4x+0.237 9;土壤碱解氮样品校正模型的相关系数为0.866 5,均方根误差为0.007 7,对应验证模型的相关系数为0.796 1,均方根误差为0.009 4,校正集和验证集土壤碱解氮含量预测值(y)与实测值(x)之间的关系模型分别为y=0.749 8x+0.019 4和y=0.700 7x+0.023 3。综合分析结果表明,应用近红外光谱技术对土壤全氮和碱解氮含量进行定量预测是可行的,且应用小波变换方法对光谱冗余信息进行预处理后,再与偏最小二乘法相结合可有效地提高模型的精度。     

五道沟地区1971—2020年地温月尺度变化及其对气温的响应

【目的】研究五道沟地区1971—2020年0～320 cm土层月平均地温变化及其对气温的响应。【方法】利用五道沟水文实验站1971—2020年月平均气温和月0～320 cm(0、10、40、80、160、320 cm)土层地温资料,采用线性倾向估计、M-K检验以及Morlet小波分析等方法,分析了该地区1971—2020年0～320 cm土层温度月尺度变化规律及其对气温的响应。【结果】(1)五道沟实验站1971—2020年各土层地温趋势变化,除6—9月,其余月份均呈增加的趋势,最大增幅在3月,最小增幅在10月;0～160 cm土层地温总体呈上升的趋势,0 cm增幅最大,160 cm增幅最小,320 cm总体呈下降趋势。(2)利用小波分析可知各层年均地温具有明显的3～6、8～12 a和15～25 a周期变化,其中以3～6 a和8～12 a尺度为主周期。(3)M-K突变检验表明,0、10、80、160 cm和320 cm各层年均地温均发生突变,突变的年份分别在2013、2016、2019、2017年和1972年,其中0、10 cm和80 cm土层突变后地温显著性上升。(4)不同深度的月平均...     

基于小波变换与神经网络的上倾管流型识别方法

为实现上倾管气液两相流流型的智能识别,提出了基于小波变换与概率神经网络的流型识别方法。采用中国石油大学(华东)室内小型环道试验装置进行气液两相流试验,采集上倾管流型以及相应的持液率信号。运用小波变换对持液率信号进行5级分解,并对分解后的信号提取标准差作为概率神经网络的输入参数,对试验中获得的分层流、气泡流、段塞流、严重段塞流流型进行识别。结果表明:该方法对4种流型的识别效果较好,其整体识别率为96.5%,其中分层流和严重段塞流的识别率高达98%。基于小波变换与概率神经网络的上倾管流型识别方法能够有效克服传统识别方法中主观因素的影响,不仅显著提高了流型识别的准确率,而且识别过程更加智能。(图5,表3,参22)     

一种大规模体数据压缩体绘制策略

针对基于GPU的大规模体数据直接体绘制过程中遇到的显存不足的问题，提出了一种大规模体数据的压缩绘制策略.该策略结合小波变换和分类矢量量化进行数据压缩，采用基于GPU的光线投射算法进行绘制，在绘制时，只解压变换当前绘制所需要的极少数数据，并结合多分辨率绘制，实现实时交互.基于CUDA的实验表明：该压缩绘制策略有效解决了显存不足问题，并且在保证交互绘制帧率的前提下获得了较好的成像质量.