Reconstruction of groundwater levels to impute missing values using singular and multichannel spectrum analysis: application to the Ardabil Plain,Iran     

Majid Taie Semiromi  M. Koch 《水文科学杂志》2013,58(14):1711-1726

ABSTRACT

Groundwater-level time series often have a substantial number of missing values which should be taken into consideration before using them for further analysis, particularly for numerical groundwater flow modelling applications. This study aims to comprehensively compare two data-driven models, singular spectrum analysis (SSA) and multichannel spectrum analysis (MSSA), to reconstruct groundwater-level time series and impute the missing values for 25 piezometric stations in Ardabil Plain, northwest Iran. The reconstructed groundwater-level time series are assessed against the complete observed groundwater time series, while the imputed values are appraised against the artificially created gap values. The results show that both SSA and MSSA demonstrate a solid competency in imputation and reconstruction of groundwater-level data. However, depending on the spatial correlation between the piezometers, and the most suitable probability distribution function (pdf) fitted to the time series of each piezometer, the performance may vary from piezometer to piezometer.  相似文献   

Pre-processing of data-driven river flow forecasting models by singular value decomposition (SVD) technique     

Nastaran Chitsaz  Ali Azarnivand  Shahab Araghinejad 《水文科学杂志》2013,58(12):2164-2178

ABSTRACT

An appropriate streamflow forecasting method is a prerequisite for implementation of efficient water resources management in the water-limited, arid regions that occupy much of Iran. In the current research, monthly streamflow forecasting was combined with three data-driven methods based on large input datasets involving 11 precipitation stations, a natural streamflow, and four climate indices through a long period. The major challenges of rainfall–runoff modelling are generally attributed to complex interacting processes, the large number of variables, and strong nonlinearity. The sensitivity of data-driven methods to the dimension of input/output datasets would be another challenge, so large datasets should be compressed into independently standardized principal components. In this study, three pre-processing techniques were applied: singular value decomposition (SVD) provided more efficient forecasts in comparison to principal component analysis (PCA) and average values of inputs in all networks. Among the data-driven methods, the multi-layer perceptron (MLP) with 1-month lag-time outperformed radial basis and fuzzy-based networks. In general, an increase in monthly lag-time of streamflow forecasting resulted in a decline in forecasting accuracy. The results reveal that SVD was highly effective in pre-processing of data-driven evaluations.  相似文献   

青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析   总被引：7，自引：0，他引：7  

刘晓冉  李国平  程炳岩 《大气科学》2008,32(3):561-571

首先对青藏高原地表热通量再分析资料与自动气象站(AWS)实测资料进行对比, 结果表明: 相对于美国国家环境预报中心和国家大气中心20世纪90年代研制的NCEP/NCAR(Kalnay 等1996)和NCEP/DOE (Kanamitsu 等2002) 再分析资料, ECMWF(Uppala 等2004)资料在高原地区的地表热通量具有较好的代表性。进一步利用奇异值分解(SVD)方法分析了ECMWF资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系, 发现前期青藏高原主体的冬季地面热源与长江中下游地区夏季降水量呈负相关, 与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关。而长江中下游地区夏季降水量还与春季高原南部的地面热源存在负相关、与高原北部的地面热源存在正相关。高原冬、春季地面热源场的变化是影响我国夏季降水的重要因子。  相似文献   

两种四维奇异值分解同化方法的比较及误差分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

王金成  李建平  丑纪范 《大气科学》2008,32(2)

4DSVD是最近提出的一种新的资料同化方法。目前还存在一些需要解决的问题,比如如何选取样本,如何得到支撑大气吸引子的基向量以及选取基向量的个数问题等等。作者利用奇异值分解(SVD)与经验正交函数分解(EOF)两种方法来获得支撑大气吸引子的基向量,推导了基于这两种方法的4DSVD分析场的理论公式,并用简单的数值试验比较了基于这两种方法的4DSVD分析场的空间相关系数和误差,初步分析了分析场与基向量个数的关系以及与样本选取的关系和分析误差的来源及各种误差对分析误差影响的相对大小。结果表明,用SVD方法作为获得支撑大气吸引子基向量的方法得到的分析场较EOF方法稳定,分析场与基向量个数有密切关系,观测误差、模式误差和观测代表性误差是分析误差的主要来源,且其引起的分析误差随着基向量个数增多而增大。  相似文献   

基于假反扰动的江淮梅雨锋低涡初始误差分析     

钟科  王业桂  董佩明  蔡其发 《气候与环境研究》2007,12(5):647-658

以一个江淮梅雨锋低涡的48h模拟结果为基态计算了奇异矢量,并利用奇异矢量构造了假反扰动。分析表明,假反扰动能在一定程度上描述初始误差,可以借助其进行初始误差分析;在假反扰动中,发展缓慢的奇异矢量分量是主体,描述了绝大部分模拟误差且增长迅速的奇异矢量所占比例却很小;分析假反扰动的具体形势发现850hPa上初始误差主要是低涡西南方向的低压槽偏弱,而在500hPa,渤海湾低压槽向西南方向的伸展不够,低压槽东边的高压脊应进一步向北伸展,这些初始误差都分布在关键系统的周围,并且具有中尺度的特征。另外,假反扰动中不同物理量场改进预报质量的贡献各不相同,各种物理量场间存在着使其空间分布趋于一致的动力相关关系。  相似文献   

城市CORS坐标时间序列噪声模型建立与分析     

曹奇  张迎燕  岳东杰  杨小东 《大地测量与地球动力学》2015,35(6):1001-1006

以GAMIT/GLOBK处理得到高精度常州CZCORS坐标时间序列,用奇异谱分析方法对其进行空间滤波,使用最大似然估计方法对剔除共性误差的坐标时间序列进行噪声特征分析,得出最优白噪声模型为“WH”,N、U分量最优有色噪声模型为“WH+FN”,E分量最优有色噪声模型为“WH+FN+RWN”。根据最优有色噪声模型估计出的CZCORS站速度场表现为东南方向整体运动的趋势,其整体位移变化值及运动方向与周围IGS站基本一致。  相似文献   

关于频率电磁测深几个问题的探讨(七)——解析广义逆矩阵反演法     

陈明生 《煤田地质与勘探》2014,42(6):87-92

从目标函数的线性化出发,采用奇异值分解法求广义逆矩阵并适当加阻尼,用迭代法直接解超定方程实现改进广义逆矩阵反演。进一步从理论与实际结合上阐明改进广义逆矩阵反演法的灵活、稳定,它涵盖了多种反演方法的优点,又具有自身特点,在实际应中适应性强,并能提供一些辅助信息,可更好地评价解释结果。   相似文献   

Distribution of the tropical Pacific surface zonal wind anomaly and its relation with two types of El Ni(n)o     

WANG Yang  CHEN Jinnian  WANG Hongna 《中国海洋湖沼学报》2013,31(5)

  相似文献   

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郭 杰顾勇为  郭淑妹张 宁 《大地测量与地球动力学》2013,33(6):133-136

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基于损伤部位向量法的钢框架损伤识别研究     

王秋萍  郭迅 《世界地震工程》2012,28(1):50-55

对损伤部位向量(DLV)法作了简单介绍,并用该方法对钢框架进行了损伤识别和损伤定位。该方法假定结构损伤前后为线性,对结构损伤前后柔度矩阵差进行奇异值分解,将奇异值为零所对应的向量,作为静荷载施加在无损结构的测点位置,则应力为零的单元为可能损伤的单元。对3种不同工况的钢框架进行了振动模态试验,用前3阶模态参数构造框架的柔度矩阵,按照DLV法对其进行了损伤识别,识别结果与已知损伤情况相一致。从测试自由度不完备、噪声和振型质量归一化系数这3个方面对识别效果进行了分析,结果表明:当损伤使结构动力特性有微小改变时,使用该方法不易定位损伤,应结合局部损伤识别方法进行判定;当损伤使结构动力特性有较大改变时,该方法能有效识别损伤的单元。DLV方法概念简单,理论明确,不受结构类型的限制,不需要结构的数学模型和模型缩聚或扩展技术,只需获得结构损伤前后的前几个低阶模态参数,即可识别结构一处或多处损伤,实际应用时可操作性强。  相似文献