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本文以海河流域若干站点为例分析了旱涝等级数据序列变化的时空特征。文中首先运用统计方法补充海河流域唐山、大同、北京、天津、保定、石家庄、安阳、沧州、德州、长治等10个站点2000年到2009年旱涝等级数据序列。然后根据1470年到2009年各个站点的旱涝等级序列分析各站点降水时间序列特征,推出整个海河流域降水的时间演变规律。最后,根据这十个站点1956年到2009年年降水数据集,运用地统计相关理论分析海河流域降水的空间演变规律。
本文从周期,趋势,变点,游程四个方面分析海河流域旱涝时间序列特征的。周期分析方面,根据以信息熵为基础的主观偏差最小的最大熵谱方法分析,分别得到各个站点的第一和第二准周期,并且距离较近的站点,旱涝周期相近。得出最大熵谱分析的基本算法Burg递推算法不仅方法简单,而且误差小,效果较好。对于趋势分析,Mann-Kendall秩相关法,趋势系数法是比较常见并且广泛应用的方法。本文从这两种方法入手,结合检验各个站点的旱涝趋势特征,得出相一致的检验结果。变点分析方面,本文将变点估计与变点检验分开,检验多变点问题。首先根据滑动平均值确定可能存在的最大变点个数,然后基于极大似然法估计变点位置,进而根据检验,分别检验各个变点是否为可信任变点。结果表明该方法合理,海河流域的几个站点存在不同数目的变点,且距离较近的站点变点的位置相近。对于游程分析,本文将旱涝5个等级简单分为了旱和不旱两个等级。文中从游程分布理论出发,改进游程分布函数,在不同截取水平下分析旱游程的分布规律,得到各个站点的游程分布特征和游程分布规律。同时结合距平百分率定义风险概率,进行风险性分析和风险预测。最后本文简单探索了降水的空间特征,运用统计方法,结合ArcGIS地统计模块,根据克里格插值的相关理论,讨论了海河流域降水的空间演变特征。得出海河流域降水中心的迁移规律:海河流域降水中心先向北迁,接着向南迁移,呈周期变化。