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水文序列小波消噪及可持续利用分析

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:实测水文序列由于各种因素的干扰,不可避免地含有系统噪声和测量噪声。因此在应用水文时间序列数据建模之前,应首先对序列进行消噪处理。(一)小波消噪原理对于某一实测水文序列x,一般由两部分构成:一部分是有助于人们了解水文现象特性的有用序列s,s通常表现为低频信号或一些较平稳信号;另一部分是阻碍人们了解和掌握s特性的噪声序列e,e通常表现为高频信号。

水文序列小波消噪及可持续利用分析

实测水文序列由于各种因素的干扰,不可避免地含有系统噪声和测量噪声。噪声淹没了水文序列的真实变化规律,若采用含有噪声的水文序列进行分析计算,将影响数据的可靠性和数据分析成果的精度。因此在应用水文时间序列数据建模之前,应首先对序列进行消噪处理。

(一)小波消噪原理

对于某一实测水文序列x(t),一般由两部分构成:一部分是有助于人们了解水文现象特性的有用序列s(t),s(t)通常表现为低频信号或一些较平稳信号;另一部分是阻碍人们了解和掌握s(t)特性的噪声序列e(t),e(t)通常表现为高频信号。小波分析可以有效地分离高频和低频信号。根据不同信号在小波变换后所表现出的不同特性,对小波分解序列进行处理,再将处理后的序列进行重构,就可以实现信噪分离[1]

(二)小波消噪步骤

目前,小波消噪的主要方式是采用20世纪90年代Donoho等人提出的阈值消噪方法(DonohoDL,1995)。实测水文序列x(t)=s(t)+e(t)。设X 为x(t)的小波变换,则Do_noho非线性阈值消噪方法的主要步骤为[1,2]:(www.xing528.com)

(1)对序列x(t)进行N 层小波变换,求得X;

(2)采用硬阈值或软阈值处理方法对变换系数进行阈值处理;

(3)计算小波变换的逆变换,进行小波重构,得到消噪序列s(t)。

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