大柴旦矿区生态环境影响要素变化特征

气象要素变化对矿区生态环境的影响极为重要,尤其是在我国青藏高原寒旱区,全面系统地了解历史气象要素变化特征对高寒矿区生态环境保护具有指导作用。本研究首先基于青藏高原大柴旦矿区1956-2022年的逐月降水、气温、蒸发数据,采用线性倾向估计法、集合经验模态分解(EEMD)、Morlet小波变换等方法对大柴旦地区的降水、气温、蒸发等气象要素的变化趋势进行了全面分析研究;然后选取三期空间分辨率为30 m的Landsat卫星数据,从卫星图像中计算了归一化差异植被指数(I_(NDV))。结果表明:大柴旦矿区气候呈现暖湿化态势,在此因素驱动下,降水量呈现轻微增加趋势,气温呈现明显增高趋势,蒸发量呈明显减小趋势;降水量和气温序列没有突变点,而蒸发量在1979年存在突变,在1956-1979年蒸发量缓慢增加,在1979-2022年缓慢减小;降水量在2000-2016年具有显著12个月的震荡周期,气温和蒸发量在整个时间尺度上都具有12个月的震荡周期;植被多集中分布在水体附近,研究区内整体呈现覆盖增加、生长活动增强趋势。预测大柴旦矿区未来几年降水量仍处于增加状态,温度处于增高阶段,年蒸发量将处于偏少期,植被生长活动整体呈增强趋势。

一种基于Morlet小波核的约简支持向量机

针对支持向量机(SVM)的训练数据量仅局限于较小样本集的问题,结合M orlet小波核函数,提出了一种基于M orlet小波核的约简支持向量机(MW RSVM-DC).算法的核心是通过密度聚类寻找聚类中每个簇的边缘点作为约简集合,并利用该约简集合寻找支持向量.实验表明,利用小波核,该算法不仅提高了分类的准确率,而且提高了整体分类效率.

基于时变Morlet小波变异的蝙蝠算法及函数优化

为了提高蝙蝠算法的全局收敛能力和收敛速度,提出了一种时变Morlet小波变异的蝙蝠算法(TVMWMBA);构建Morlet小波分布函数来描述小波变异因子分布的概率密度,然后利用小波变异因子的波动性和周期性,在每次迭代中对蝙蝠种群的个体进行小波变异,避免陷入局部最优,再通过时变系数动态收缩小波变异因子的变异空间,加快算法的收敛,提高收敛精度;函数优化仿真实验结果表明,改进算法有效的保持了种群的多样性,显著提高了优化稳定性,具有全局收敛能力强、寻优精度高和收敛速度快等特点。

基于索周法的辽宁省干旱周期演变特征研究

为探究辽宁省不同气候特征区域年、季干旱周期性规律,基于辽宁省22个国家地面气象观测站1961~2020年逐日降水数据,首先采用旋转经验正交函数对研究区进行降水分区,再计算不同时间尺度的标准化降水指数,利用索周法分析各分区不同尺度标准化降水指数周期特征,并与Morlet小波周期分析的结果进行对比。研究表明,索周法可以很好地应用于干旱周期分析。年尺度上,Ⅰ、Ⅱ区存在7年左右的显著周期规律,Ⅲ区周期规律以5年为主。季尺度上,Ⅰ、Ⅱ区各季节的周期规律以4~7年为主,而Ⅲ区周期尺度稍长,各季节主要表现为6~9年,各分区不同时间尺度周期演变特征存在一定的差异。

基于Morlet小波的龙川江流域年径流变化的周期性分析及趋势预测

采用Morlet小波函数对龙川江流域1960—2008年径流量时间序列进行了多尺度周期性分析,通过小波方差确定径流序列的主要周期,并根据径流主周期对未来径流量变化进行了预测。结果表明:径流量变化的时间尺度为6a、20a和12a,其中12a的周期振荡最强,为径流量变化主周期;依据主周期的变化趋势,预测2009年前后龙川江流域年径流量将偏多,大约在2010—2020年径流量将偏少。因此,小波分析可以用来进行水资源量的趋势分析,为区域水资源的合理开发利用和未来决策提供依据。

基于改进Morlet小波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义。一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想。提出一种基于改进Morlet小波变换的相量及功率测量新算法。改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性。MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度,能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet小波频率窗口外信号分量(谐波、间谐波)的干扰,且无需同步采样。

基于Morlet小波函数的IDT建模与仿真

为了得到更精确的IDT结构模型,本文提出了基于Morlet小波函数的IDT数学模型,通过Matlab对其频响特性进行仿真分析,并与改进型δ函数模型IDT结构进行比较。结果表明,在相同的参数情况下,校正后的Morlet小波式IDT结构主瓣保持得很好,具有很好的通带性和主瓣波形,相对于改进型δ函数模型IDT结构,校正后的Morlet小波式IDT结构旁瓣电平得到大大的抑制,声电转换效率更高。

基于开关电流的Morlet小波变换研究

开关电流技术是一种新型的电流模式的模拟取样数据信号处理技术,对于实现小波变换具有很大的优势。Morlet小波在时域和频域都具有较好的局部性,能够提取信号中的幅值和相位信息。用开关电流技术实现Morlet小波变换的关键是高斯函数发生器。用Padé逼近获得高斯函数的有理分式逼近后,可以用开关电流一阶节和二阶节来实现高斯函数发生器。将高斯函数发生器与开关电流振荡器和乘法器级联后,通过调节时钟频率和输出电流镜晶体管的宽长比,即可实现不同尺度下的Morlet小波。将系统级电路在Cadence Spectre下仿真,使用SMIC0.18μm工艺,电源电压为1.8V,仿真结果显示了Morlet小波发生器的良好性能,表明了该方法的可行性。

基于Bagging-组合核函数相关向量机的短期负荷预测模型研究

为充分发挥组合核函数在相关向量机预测模型中的优势,有效提高负荷预测的精度,提出基于Bagging-组合核函数相关向量机的短期负荷预测模型。首先构造了高斯核函数与Morlet小波核函数加权组合的组合核函数相关向量机的预测模型,然后采用粒子群算法对两个核函数的最优权值进行优选。为提高模型的泛化能力,采用Bagging算法对原始数据多次抽样构造训练样本集。通过实际算例仿真,与多种相关向量机预测模型对比分析,验证了该模型具有较好的预测精度。

我国近59年日照时数变化特征及其与温度、风速、降水的关系

利用全国194个气象站1951～2009年日照、温度、风速和降水资料,将全国按照气候区域划分为11个气候区,采用线性趋势及Morlet小波函数分析法,对全国及各区域近59年来日照时数的季节变化和年际变化时间序列进行了分析,同时还对与日照时数变化密切相关的温度、风速、降水等气象要素进行了年际变化特征比较。结果表明:全国年日照时数呈显著减少的趋势,平均每10年减少36.9h,各区域变化与全国一致,只是日照时数减小程度不同;1981年是全国日照时数由较强期到偏弱期的转折年;全国年日照时数在1990年代中期前有7～10a左右的明显周期振荡;全国四季日照时数沿海地区减少速度要快于内陆,南方快于北方。全国年日照时数与温度呈负相关关系,相关系数为-0.52;与风速呈正相关关系,相关系数为0.76;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.27;前两者均通过了99.9%的信度检验,后者通过了95%的信度检验。

华北平原干燥度指数时空分布特征及其影响因素分析

干燥度指数作为潜在蒸散量和降水量之比,是表征气候干湿状况的重要指标。基于1960-2014年华北平原59个站点逐日气象数据,通过Morlet函数、Mann-Kendall检验、主成分分析等方法探讨了华北平原干燥度指数的时空分布特征及其影响因素。结果表明：（1）区域多年平均干燥度在0.97-3.50之间,呈现出自西向东、自北向南、自西北向东南逐渐减少的空间特征。（2）时间上,干燥度年际线性变化趋势不明显,但存在周期结构性,主周期为15 a左右;年内季节变化为冬季〉春季〉秋季〉夏季;空间上,河南省大部分地区干燥度指数呈减小趋势,而河南外大部分地区呈增加趋势。（3）1960-2014年华北平原干燥度指数不存在显著的突变点。（4）干燥度指数的气象影响因子分析表明,水分因子对干燥度影响最大,且呈负作用;其次为日照时数和风速,呈正作用;空气冷热状况对干燥度影响最小,呈正作用。

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明:近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的"东-西"向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。

一种高精度的超声波微地形探测系统的研究

利用Morlet小波信号包络和高斯函数曲线及能量相关性方法对拟设计的微地形探测系统接收到的超声波回波信号进行分析与计算,能准确获得回波源的空间位置。并与传统的单波束多探头微地形探测系统进行对比。实验结果表明:拟设计的探测系统在探测精度、可靠性及工作效率等方面均高于传统的单波束多探头探测系统。

负荷随机扰动下的电力系统小波模态参数识别

采用小波变换方法从负荷随机扰动下的响应轨线中估算电力系统机电振荡模态。首先推导出随机激励下响应轨线的小波功率谱与系统右特征向量之间的关系,获得从响应轨线估算电力系统模态参数的小波方法,然后针对振荡频率接近的模式,提出采用小波相干系数的方法来区分其模态信息。以平稳激励下的4机2区域系统为例,仿真验证了小波方法识别随机激励下系统模态参数的有效性,与傅里叶方法相比,对于能量较弱的模式小波方法具有较好的模态辨识效果。

时频域滤波及在飞机颤振试飞试验中的应用

针对飞机颤振试飞试验信号噪声过大的问题,提出了一种时频域滤波算法。采用Morlet小波对扫频激励及其响应进行时频分析,利用该类信号聚焦于时频域特定区域的特性,有效地提取真实响应信号,达到信噪分离的目的。给出了具体的滤波算法,并研究了信号的重构问题。最后将上述方法应用于仿真算例和实际试飞数据,结果表明该方法显著的提高了频响函数的估计精度。

利用经验正交函数绘制低频天气图的研究

根据NCEP/NCAR1再分析资料及GFS模式资料,利用经验正交函数分解及Morlet小波变换方法,制作EOF低频天气图。与Butterworth滤波方法提前设定低频周期不同,该方法遵从大气自身的时-频变化特征,能够及时调整显著周期,提取研究时段的主要低频振荡。跟踪分析表明:EOF低频天气图上的低频系统的准周期性和准定常性都较为稳定,能够反映大气环流的主要特性。比较而言,在EOF低频天气图上,中低纬地区的主要低频系统的位置及气流的辐合区更接近实际大气的主要特征。而Butterworth低频图对中高纬低频系统的刻画能力更强。可综合两种低频图的特点加以利用。另外,利用GFS模式的预报场获取未来1~10 d的EOF低频预报图,将其用于延伸期预报,可增长低频天气图方法的预报时效。

基于激光雷达资料的小波变换法反演边界层高度的方法

利用小波变换法反演边界层高度时,不同小波母函数的选取可能得到不同的边界层高度。因此,对构造的白天及夜间激光雷达后向散射信号理想廓线进行Haar小波协方差变换,并对后向散射信号梯度廓线进行Morlet与Mexican Hat小波变换反演边界层高度。结果表明,宜采用Haar函数与Mexican Hat函数作为小波母函数,其中Haar函数准确性优于Mexican Hat函数,而Mexican Hat函数更易稳定。同时为了进一步检验3种小波变换法的反演结果对小波振幅的敏感性,通过改变小波母函数的小波振幅,发现无论是理想廓线还是叠加扰动的廓线,较大的小波振幅易得到比较稳定准确的白天边界层高度与夜间混合层高度。

河北省潜在蒸散量与水分盈亏量时空动态特征分析

研究区域潜在蒸散量的时空动态特征可为地区农作物合理种植及农业科学灌溉奠定理论基础。在全球变暖、蒸散速率不断加快的背景下,利用河北省12个气象站的实际气象观测资料,采用Penman-Monteith公式计算了河北省1967—2019年的潜在蒸散量(ET;)和水分盈亏量(K),并对其时空动态变化特征进行了分析。在此基础上,引入Morlet小波函数分析法对河北省53年的ET;和K进行周期分析。结果表明,研究时段内ET;存在明显的地带性特征,其总体呈上升趋势,而K呈下降趋势。各个季节的蒸散量变化存在一定差异性,其中春、秋、冬季ET;呈上升趋势,而夏季呈下降趋势。水分盈亏周期在35 a震荡最为明显,季节尺度上夏、秋两季震荡幅度较大。因此,河北省季节特征的明显变化对水分盈亏量影响很大。研究结果可为河北省农业节水和种植结构调整提供切实可靠的理论依据。

一种非正交复小波核函数及其非线性参数辨识应用

指出了非线性动态信号参数辨识的重要性;分析了目前采用的方法的不足;对非正交复Morlet小波满足Mercy条件和再生性的命题作了证明;用复Morlet小波构建出一种核函数,与主分量分析方法相结合,对非线性动态信号进行参数辨识和预测;仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,表明该方法具有较好的理论价值和实用价值。

基于量子力学表象变换理论构造新的小波函数族

基于量子力学的表象变换理论,给出了母小波的资格条件.通过具体的例子,推导了如何寻找母小波函数,并在此基础上构造出了新的Morlet小波函数族.