[发明专利]一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法有效

专利信息
申请号: 201811329734.9 申请日: 2018-11-09
公开(公告)号: CN109460919B 公开(公告)日: 2021-12-03
发明(设计)人: 汪靓;程吉林;程浩淼;王玉琳 申请(专利权)人: 扬州大学
主分类号: G06Q10/06 分类号: G06Q10/06;G06Q50/06
代理公司: 扬州苏中专利事务所(普通合伙) 32222 代理人: 沈志海
地址: 225009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 高精度 确定 湖泊 营养 参照 状态 浓度 方法
【权利要求书】:

1.一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)搜集需要确定营养物参照状态浓度的湖泊n年总氮、总磷观测值,频率为每月监测1次;

(2)总氮每年的观测值从小到大排列,挑选其中前r个总氮观测值,取它们各自的相反数;

(3)将选出的总氮观测值相反数按年内从大到小排列,取出每年前m大个总氮观测值相反数代入次序模型估计其参数,并画出重现期的95%置信区间;具体包括以下步骤:

a.将挑选出的总氮观测数据相反数按其年内排序从大到小选出某年的m个数,代入下式得到次序模型的概率密度函数f:

其中,z1,……,zm为被挑选出的某年m个从大到小排列的总氮观测数据的相反数;μ,ξ和σ为模型所包含的参数;m大于等于1,且小于等于r;exp代表以自然对数为底的指数函数;

b.极大似然法求解次序模型概率密度函数L的参数,其似然函数为下式:

其中,是第i年被挑选出的第k大的总氮观测数据的相反数;用Newton法求解上述似然函数的极大值及其对应的参数,即为所求的模型参数μ,ξ和σ;

c.利用Fisher方法获得模型对应的重现期95%置信区间,并将其画出;

(4)逐次增加参与次序模型计算的每年总氮观测值相反数的个数m,直到存在至少1个观测值相反数超出重现期图的95%置信区间,共形成m个次序模型;

(5)选取第m-1个次序模型结果,并估计25%分位点的相反数作为该湖泊总氮的参照状态浓度;

(6)以总磷观测值代替总氮观测值重复步骤(2)-(5),确定该湖泊总磷的参照状态浓度。

2.根据权利要求1所述的一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法,其特征在于:所述步骤(1)中,总氮、总磷观测值数据为连续的n年观测数据,n不能小于5;观测频率为每月1次,所以总氮和总磷的观测数据不能少于60组。

3.根据权利要求1所述的一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法,其特征在于:所述步骤(2),具体包括以下步骤:

a.将总氮的观测数据按其年内排序,从小到大排列;

b.观察排列后的总氮观测数据,将每年最小的r个总氮观测数据挑选出来,其中r小于等于5,且大于等于2;

c.将挑选出的总氮观测数据取相反数。

4.根据权利要求1所述的一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法,其特征在于:所述步骤(4)为逐次增加参与次序模型计算的每年总氮观测值相反数的个数m,重复步骤(3),直到存在总氮观测值相反数超出重现期图的95%置信区间,共形成m个次序模型。

5.根据权利要求1所述的一种高精度确定湖泊营养物参照状态浓度的方法,其特征在于:所述步骤(5),具体包括以下步骤:

a.选取第m-1个次序模型结果,作为最终选定模型,记录对应的参数;

b.求解下式,估计选定模型估计25%分位点x;

其中:

该方程用Newton法求解;

c.取x相反数作为该湖泊总氮的参照状态浓度。

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