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现代中长期水文预报方法及应用示例

时间:2023-10-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:此时周期项函数为:表10.1逐步回归周期分析回归系数表用该模型计算的周期项函数值见表10.4第2列。首先按式形成余差序列,接着将该序列当作平稳序列应用自回归模型进行估计。从图10.1~图10.3 可以看出,由于北碚站7月最大流量序列为非平稳序列,AR模型预测效果很不理想,而组合模型的效果较好。图10.1组合预测模型与AR模型预测结果对比图图10.2AR模型预测相对误差图图10.3组合模型预测相对误差图

现代中长期水文预报方法及应用示例

嘉陵江北碚站1953~2005 年7月最大流量序列为例进行计算。经过分析发现该站7月最大流量序列表现出很强的非平稳性,若直接用AR(p)模型进行计算效果很不理想。现用逐步回归与自回归模型进行组合预测。

(1)趋势项分离。经过计算,在信度α=0.1 时选定了1 个因子;同时通过了统计检验,说明回归效果是显著的,原始序列有趋势项函数存在,趋势项函数为(详细计算成果见3.4.4):

用该模型计算的趋势项函数值见表10.4第3 列。

(2)周期项分离。通过逐步回归周期分析计算(详见3.3.4),在信度α=0.05 时选定了6 个因子,其因子序号及对应的试验周期见表3.12。同时,在信度α=0.025 时,通过了t 检验,因此选定因子与预报对象是线性相关的。此时周期项函数为:

表10.1 逐步回归周期分析回归系数

用该模型计算的周期项函数值见表10.4第2列。

(3)随机项预测。首先按式(10.5)形成余差序列(见表10.4第4列),接着将该序列当作平稳序列应用自回归模型进行估计。序列样本容量n=53。模型阶数按AIC准则识别,经过计算,AIC值见表10.2。

表10.2 北碚站7月最大流量分离趋势项和周期项的余差序列AIC值计算表

当模型阶数k=5 时,AIC准则值AIC(5)=836.3944 在经验取值阶数范围5~13内为最小,理论上应取之为最佳模型阶数,同时由于样本容量n>50,最佳模型阶数应在5 左右。经过分析取模型阶数p=5。预报模型为:

模型参数取值见表10.3。

表10.3 北碚站7月最大流量余差序列AR(p)模型参数表

用模型式(10.9)计算的余差序列估计值见表10.4第5 列。

表10.4 逐步回归与自回归组合预测成果表

续表

通过组合模型式(10.2)计算得到的组合预测值见表10.4 第6 列,相对误差见表10.4第8列。为了说明组合预报模型的效果,表10.4 第7 列列出了原始序列的AR(1)模型的估计值,其相对误差见表10.4第9 列。表10.5 给出了组合模型与AR(1)模型预测合格率及相对误差平均值。

表10.5 逐步回归与自回归组合预测合格率结果表

组合预测模型与AR(1)模型预测结果对比图如图10.1 所示,AR(1)模型和组合模型预测相对误差分别如图10.2和图10.3 所示。从图10.1~图10.3 可以看出,由于北碚站7月最大流量序列为非平稳序列,AR(1)模型预测效果很不理想,而组合模型的效果较好。(www.xing528.com)

图10.1 组合预测模型与AR(1)模型预测结果对比图

图10.2 AR(1)模型预测相对误差图

图10.3 组合模型预测相对误差图

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