小波分解在空气污染指数分析中的应用

本文利用Mallat分解在不同时频域的多分辩分析能力，以可吸入颗粒物污染指数为例，将其分解到不同的频域中进行分析，通过实际应用证明其效果良好。将Mallat法应用于上海市城区全年可吸入颗粒物、SO2、NO2等污染物的分析研究当中，发现秋冬两季煤、油等燃料的不完全燃烧对颗粒物浓度的增加影响最大，而汽车尾气对后两者浓度增加的影响也较大。     

我国西南地区1960～2000年降水资源变化的时空特征

利用我国西南地区96个测站近40a的月降水量资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析等方法对西南地区年降水资源变化的时空特征进行了分析。结果表明:近40a西南地区的西部高原地区降水资源呈增加趋势,而东部除重庆地区外,大部分地区降水资源减少。西南地区年降水资源空间特征复杂,存在南北和东西相反变化的差异,空间异常可分为8个异常区,即滇南区、川西高原区、滇黔交界区、四川盆地东部、四川盆地西部、滇西区、黔渝交界区和凉山区。西部高原地区年降水量都经历了多雨-少雨-多雨的过程,20世纪90年代降水量呈增加的趋势,四川盆地东部经历了少雨-多雨-少雨的过程,四川盆地西部和整个西南地区东南部的降水量整体都呈下降趋势。川西高原区、滇南区和滇黔交界区在整个时段存在显著的准14a周期,其他异常区的显著周期及其年代变化有较大差异。     

城市污泥堆肥过程中气温对堆体温度影响的模拟

在静态垛堆肥过程中,气温的变化会对堆体温度造成影响,这对堆肥过程中的堆体温度控制具有重要意义．但迄今为止,对此问题仍缺乏研究．本文引入小波分析方法对气温和堆体温度数据进行去噪和压缩处理,提取出气温波动引起的堆体温度波动信号,然后对气温波动信号和堆体温度波动信号进行分周期拟合,获得一一对应的振幅和相位差．结果表明,对于强制通风静态垛堆肥,气温波动对堆体下层（75cm）的影响最大,最大值为0．186℃,最小值为0．132℃,平均值为0．159℃;对中层（50cm）的影响最小,但随着堆肥进程的持续有增大的趋势;对上层（25cm）影响的最大值为0．105℃,最小值为0．065℃,平均值为0．085℃．从相位差上看,堆体中层（50cm）的相位差始终最大,在堆肥的降温期呈现明显减小的趋势;上层（25cm）的相位差随着堆肥进程的持续有明显增大的趋势;下层（75cm）的相位差在整个堆肥进程中呈缓慢升高的趋势．通过影响强度和相位差综合分析发现,堆体上层物料和下层物料在热量散失过程中可能存在两种不同的热交换机制,即上层物料以稳态热传导和自然对流为主,而下层物料则以非稳态热对流为主．     

Solid waste bin detection and classification using Dynamic Time Warping and MLP classifier

The increasing requirement for Solid Waste Management (SWM) has become a significant challenge for municipal authorities. A number of integrated systems and methods have introduced to overcome this challenge. Many researchers have aimed to develop an ideal SWM system, including approaches involving software-based routing, Geographic Information Systems (GIS), Radio-frequency Identification (RFID), or sensor intelligent bins. Image processing solutions for the Solid Waste (SW) collection have also been developed; however, during capturing the bin image, it is challenging to position the camera for getting a bin area centralized image. As yet, there is no ideal system which can correctly estimate the amount of SW. This paper briefly discusses an efficient image processing solution to overcome these problems. Dynamic Time Warping (DTW) was used for detecting and cropping the bin area and Gabor wavelet (GW) was introduced for feature extraction of the waste bin image. Image features were used to train the classifier. A Multi-Layer Perceptron (MLP) classifier was used to classify the waste bin level and estimate the amount of waste inside the bin. The area under the Receiver Operating Characteristic (ROC) curves was used to statistically evaluate classifier performance. The results of this developed system are comparable to previous image processing based system. The system demonstration using DTW with GW for feature extraction and an MLP classifier led to promising results with respect to the accuracy of waste level estimation (98.50%). The application can be used to optimize the routing of waste collection based on the estimated bin level.     

辽宁省近50年降水量的突变特征及变化趋势分析

首先采用Pettitt方法对辽宁省21个气象站1958年一2008年51年的降水量序列进行突变分析,结果显示54476和54486两测站的年降水量序列分别在1996年和1998年存在显著的突变且通过了显著性水平检验,其它测站的降水量序列均未检测出显著的突变年份。根据累积距平曲线分析辽宁省51年的年均降水量在时间尺度上大致分为三个阶段：1958年一1975年为降水量增加阶段,1975年一1996年为降水量稳定阶段,1996年一2008为降水量减少阶段。最后应用Morlet小波分析对辽宁省年均降水量进行周期分析,结果表明降水在大尺度时间上存在约24年的周期震荡,在小尺度时间上存在约9年的周期震荡。     

基于小波变换的武汉市PM2.5、PM10与臭氧污染特征

为验证城市空气污染物排放及协同控制后的周期性规律,利用小波变换对武汉市2013～2020年共计2421d的逐日PM_2.5、PM₁₀及臭氧浓度数据进行分析.结果表明:可吸入颗粒物污染情况逐年改善,PM_2.5浓度年均值由80.5μg/m³降至45.3μg/m³,超标比例由44%降至11%;PM₁₀浓度年均值由113.6μg/m³降至72.6μg/m³,超标比例由22%降至2%.臭氧污染未有明显改善,浓度年均值在90～100μg/m³间波动.PM_2.5、PM₁₀与臭氧浓度均表现出明显的周期性,PM_2.5浓度主周期300d、次周期140d左右;PM₁₀浓度主周期300d、次周期125d左右;臭氧浓度主周期300d、次周期143d左右.PM_2.5与PM₁₀的周期与位相均相...     

基于wavelet-SVM的PM10浓度时序数据预测

太原是以煤炭为主要能源的重工业城市,PM_(10)(particulate matter)是太原市的主要大气污染物,因此研究其变化趋势,并给出污染物浓度预测结果,为相关部门进行大气污染防治,为突发污染事件应急提供理论支持是一项非常重要的工作.支持向量机(support vector machine,SVM)应用于PM_(10)污染物浓度时序数据预测时,表现出良好的泛化能力.在预测模型建立过程中通常选择历史数据作为学习模型的输入特征,然而这样的数据表示形式,结构单一,信息表达不完备,在很大程度上将影响预测模型的泛化能力.本文以山西省太原市城区4个监测站点的PM_(10)日浓度数据为研究数据,通过小波变换(wavelet transform)将一维输入数据转化为由低频信息和高频信息构成的高维数据,并以该数据为输入数据建立wavelet-SVM预测模型.结果表明,相较于传统SVM模型预测,wavelet-SVM模型预测结果具有更高的精度,尤其能更加准确捕捉到PM_(10)浓度突变点,为大气污染预警提供有效信息支持,并且wavelet-SVM模型对于PM_(10)浓度时序数据变化趋势的预测精度有明显提升,能更好地预测PM_(10)浓度变化趋势,揭示PM_(10)浓度时序数据内在规律.     

关中地区近50年来最高、最低气温时空变化特征分析

基于关中地区9个气象站点气温资料,采用气候倾向率、趋势系数、普通克里格插值、Mann- Kendall检验、小波分析等方法对关中地区1960-2009年最高、最低气温的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析.结果表明,近50年来关中地区最高、最低气温均有明显增温趋势,最高、最低气温增温幅度存在季节差异,冬春季增温幅度最大,夏季最弱;最高、最低气温增温趋势强弱的地区差异也比较显著;最高、最低气温升温突变显著,最低气温突变早于最高气温,最高气温和最低气温突变还存在季节差异;最高、最低气温变化周期显著,均存在显著的16-18年的周期变化和3-5年的动荡周期.     

贵州井下煤层爆破地震波特征及其影响

贵州省煤层赋存条件差,煤矿地质条件复杂。由于煤矿井下爆破采掘适应性强、初期投资小等特点,适应于地质条件复杂、断层多的源赋存复杂条件的中小型煤矿,因此目前贵州煤矿井下煤层采掘多采用爆破作业方式。但井下煤层爆破作业易引发煤尘、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等矿山灾害,因此研究煤矿井下爆破规律及其对煤矿各方面安全的影响是十分必要和迫切的。通过比较选用小波包分析方法,对现场实验的井下煤层爆破地震波信号进行分析,得出其能量、频率等特征,并分析了其对前方煤体瓦斯抽放量及瓦斯压力的影响规律。     

大气污染物多时间分辨率的小波分析

利用Modet小波函数进行小波变换,利用Daubechies小波函数进行分解及滤波,以乌鲁木齐市的大气污染物时间序列为例,分析了当地单个大气监测站点NO2的多分辨率的演变特性,并对NO2的时间序列进行了滤波消噪.研究结果显示,NO2年际变化和季节性变化的时间尺度在尺度空间中分布不均匀,具有较明显的局部化特征;除了季节性变化的时间尺度和变化趋势之外,还存在大气污染物中、长期变化趋势.基于滤波消噪后的时间序列建立的预测模型可用于有效地提高大气污染物的预测预报精度.