环境监测数据处理与分析

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( )根据大气变 化状 态转移矩阵 ,利用各传感 器 3 理 ,然 后对外 面环境进行 判断和控制 。而多传感 器数 采集 的大气参数 观察值 ,对各 大气 采样站点 的环境 进 据 融合 的基 本原 理 就如 同人脑 综 合 处理 所 感受 的信 行最优化估计 ,得 到各项参数 的最优化估计值 。
大于 值 ,则 存在 系统误差 ;若 小于则 是 由偶然误 差 引起的。环境监测中置信度 一般为 9 %。 5
222 两组 平 均 值 的 比较 ..

m x a
/ f1 =
/ ∑l 2
( 7 )
根 据 给 定 的 显 著 性 水 平 ,实 验 室 个 数 ,测
定 次 数 m,从 数 理 统 计 表 得 最 大 方 差 检 验 临 界
合 要求 ;C 。< o C≤C 。 o 表明具有最大标准偏 差的实验
室精密度具有疑 问 ,需再次考核 以确认 。
25 精密度和准确 度统计分析 : .
251标 准 差 分 析 . .
和n ,2 ) 2S, ,计算 值 : 2
X1- X 2
— —
( ) 5
( 对 各组 数据 ( , 1 ) Y )分别 进行 求 和 、求 差
【 键 词 】环 境 监 测 ;监 测 数据 ; 数 据 融 合 关
中图分类号 :X 0 78
文献标识码 :A
文章编号 :1 7 — 2 2( 0 2) 3 0 5 — 4 6 4 6 5 2 1 0 — 0 1 0
1 .监测数据获取与可能 出现 的问题
环境 监测是指 间断地或连续 地测定环境 中污染物
的 局 限 性 J 。
2 12 T 验 法 .. 检
23分析结果精密度的检验 . 用 于 比较 两 组 数 据 方 差 S 一 致 性 ,又 称 F检 的
对 于各 组 测 定数 据平 均值 的一致 性 检验 可 采用
f rb s格 拉布 斯检验 法 ,即 检验法 :将监测 数据 验 :求 出两组数 据标准方差 的平均值 和 u b) G 从大 到小排列 ,并计算其算术平 均值 和标准偏差 S , 计算 值 【: 2 ]
( )主观原 因 :监测人员 本身业务 素质 较低 ,并 1
不 能将 数据进 行科学有 效 的分析 和处理 ,使得 部分数
据丧失真实性 ,甚 至不能用于评价工作 。


,用于检
() 1
( 2)客观原 因 :监测仪器 配置和监测站点 的布置
过于 陈 旧,并未 根据最新环 境变化情 况更新 ,使 得环 境 监测数 据不具有 代表性 ,造 成评价结果 的偏差 ,无 法进 行科 学的分析和处理 。
完成所需 的决 策和评估 任务而进行 的信息处理技术 。
电 ,并 通过人 的 中枢神经 传送到 大脑 进行综合 分析处
自各 传感器 的 ,反 映不 同污染 现象 的观测数 据进行 分
人类 通 过 人体 器 官 感 受外 部 信 息 ,转 换 成 生物 析 ,分解 出反映各种不同的污染现象的参数 向量值 。
第 期 ———■一 3
环境 监 测 数 据 处理 与 分 析
严 晖
( 泰兴市环境监测站 ,泰 兴
[ 摘
2 5 0) 24 0
要】环境监 测是 保护环境 的重要手段 。随着科技发展 ,监 测数据 的处 理与分析也有 了很 大的进步 ,为人类
的 生 活 提 供 了 有 力 的保 障 。本 文 从 数 据 获 取 出发 ,从 多个角度对 环境监 测数据 处理 进行分析 和研 究 , 同时探 讨新型方 法在监 测数据领域 的应 用。
值 c :C≤C 。 表 明 各 实 验 室 符 合 精 密 度 要 求 ; a o 时
c> o 表 明具 有最 大标 准偏 差 的实 验 室精密 度不 符 C。 ,
针 对 同一 样 品 的不 同组数 据 产 生平 均值 误 差 问 题 ,先假设 两组数据方差无 明显差异 ( 分别 为n, , x s
22 分 析 结 果 准确 度 的检 验 .
22 1平 均 值 与 标 准 值 的 比较 ..
9 %t 0
用 于检查 监测方法或操作 过程是否存在较大 系统 误 差。对 标样 进行 聆 次监 测 ,再 利用 检 验法 比较 监 测结果 与标准值是否存在显著性差异 。
24 等精度检验 . 对于 , 监i 室 ,用同一标 准方法 对 同一个 标准 z 个 贝 0 样 品作 m次监钡 ,测定结 果用 C c rn 大方差 法检 0 o ha 最
样 、分析测 量 以发 现异常 的因素 ,即定 期 、定点对 环 时再根据 当地 的水文条件 、气象变化 和地 形特征等 因 境组 成 、因子和环境 中污染物质 的种类 、浓度 、分布 素进行综合 整理 ,生成更 为详尽的浓度等值 线 图,便 的变化及 影响进行监测和分析 。 于数 据的直观性统计 与分 析 口。 ]
误差 ;监测 点布控没有 及时根 据附近环境 变化而更新
同时还 具 备 准确 性 和 可 比性 ,即数 据是 经 过精 密 仪
在 同一 组数据 中,判断最 大值 或最小值是否 为异 布 防监控 ;由于仪器设 备过于 陈旧而无法进行 精密度 常值 时采用 Q检验法 【 io ( D x n 狄克逊 ) 检验法 】 :将数 采集或处理 等等。产生 以上 问题 的原 因主要有 ] : 据从大到小进行排列 ,根据测定次数进行计 算 Q值 :
息 :利用 多个传感 器感测外部 环境信息 ,再把多个 传 . 感 器 的数 据根据某 种准则进行 组合 ,以获得对被测 对 4 结论
象的一致性 解释 和描 述 ,从而得 出更为准 确的可信 的
结论 。
( ) 环境监测数据 的可疑值判断和取舍方法 进 1 对
行 了研究 ,同时还探讨 了监测结果 的统计方法和实验 面对大量 的环境监测 任务 ,如何科 学有效地获取 室监测质量 的统计方法 。 数据 信息是最 为关键 的一步 ,融合技 术为我们 提供 了 ( )简单展望 了未来数据融合 技术在环境监测方 2

比性 无显著 性影 响 ;若 F> o f ) ,表 明实验 室 的 真 实值 的估计 ,在此 我们 以大气监 测为例 ,简单探 讨 F 时 0 5 系统误差 对分析结 果 的可 比性具有显 著性影 响 ,应 及 K l n滤波方法在环境监测方面 的应用 [ 。 a ma 1 时采取校正措施 。 J
( )建立大气变化状态转 移矩阵 。根据环境科 学 1
相关领 域知识 ,结合传感 器采集 的大 气参数 ,建立关 于这些 参数 的大 气参数 状态 转移 矩 阵。利用该 矩阵 ,
3 数 据 融 合 技 术 的应 用 .
数据融 合技术是指利 用计算机对按 时序获得 的若 研究 各项大气参数 的变化 情况 。 干 观测信 息 ,在一定 准则下加 以 自动分析 、综合 ,以 () 2 根据 ( )中得 到的观测 目标属性特征 ,对来 1
( ) 6
Q < Q≤ Q ,则 可 疑 值 为 偏 离 值 ,可 做保 留处
式 中:S 为合并 方差 ,n 为测定 次数。用P=9%, 5
理 ;若 Q>Q 。 。 ,则 可 疑值 应 予 剔 除 。但 该 检 验方 f= n 一 查表所得 值小于计算值,则存在显著 n+ : 2 法 仅 将可 疑值 与相邻 数 据进 行 比较 分 析 ,具 有一 定 性差 异 ;若大于则无。
S 2

,计 算
F=
或 =
,与 ,分布表 中查得一 定 自由度下 的F值进行
( 一) ( 3 )

比较 ,若 大于计算值 则存在显著性差 异 ,若无则不存
在。
在进 行 F检 验法 检 验 两 组数 据 的精 密度 是 否 有 查 检 验 临 界表 得 的临界 值 ) ,若 ≥ 训 , 显著性差异 时 ,应 先确定其类 型 :单 边检验 指一组数 则可 疑数据 或 为异 常值 ,应予剔 除 ;反之则采 取 , 据 的方差不可 能小于另一组数 据的方差 ;而 双边检验 保 留处理 。依 次反 复计算直 至无异常数据为止 。 时 ,其 显著性水 平为单 边检验 时 的2 ,置信度 变为 倍
D 。将 和值用 于计 算各监测实 验室数据分 布 的标 准偏
囝 第 期I国 境 理 3 中环 管
第期 ——_ 3
差S = ,分母除 以 2 由于和值 中包括 是
位 、决策 、行动及传 感器管理 等阶段 ,并组成 一个 大
循 环 的 “ 合模 型 ”( m i s d1 【 。但 由于 综 O nb e)6 u Mo 等 以上模 型均未 引入 自学 习和多 级反馈机制 ,使得其 自 适应性 和 自我完善功 能有待提高 。 两个类 似样 品 的监 测结果 而含有 两倍 的误差 。将 差 目前 融合算 法主要有 : a n K l 滤波器 的改进方法 ma 剐 “ 和 数值 一语 言”混杂条件下 的 “ 知识发现 和数据 值 用于计算随机标准偏差 S = , 若 S 则 表 明实 验 室 不 存 在 系统 误 差 。 当S S = >,
Q ( ) 用 嚣 于
( 2 )
第 期 中 环 管 田 3 I国 境 理
根 据 测 定 数 据 次 数 n和显 著 性 水 平 ,查 D xn io 检 验 统 计 表 , Q值 与 临 界 值 比较 , 断 与 是 将 判 否 为 离 群值 :若 Q≤Q .,则 可 疑值 为正 常 值 ;若 。 。
验 。设 各 自标准偏差分别 为S,S,… ,S,最大值记
为 ,计算统计量 : 一

源自文库
( 4)


式 中 : 为标 准值 , 为监测结果 ,S 为标样测定 的标 准偏 差 , 为标样 测定 的次数 。根据 自由度 /和 ‘ 置信 度 P查得 值 ,与计算 结果 进行 比较 。若 计算值
2 分 析 方 法

由于监测数据与 污染 物空间分布 和持续 时间等 因 的浓度 ,观察 、分 析其变 化和环境影 响的过程 。在此 素有 关 ,故在分析数 据时可将数据 按周期性规律进 行 过程 中对 影响环境 质量 的各 种因素进行 实时或定 期采 统计 分析 ,从而得 出浓度随时 间变 化的大致规律 。同

挖掘 ”( D K DM ) 方法和面向分 布式数 据融合 的支持 向量机 ( V )【 SM 9 方法 等。
32 应用举例 .
时 需 进 行 方 差 分 析 :计 算 F= ,根 据 显 著 性 水 平
由于 K l n滤波方 法是解 决最 优化滤 波 问题 的 ama ( . )和 自 由 度 查 表 ,若 F≤F 0 ( A)时 , 表 明 在 经典方法 ,故 常用 于从被噪声 污染的观测信 号中消除 O0 5 05A, 9 %置信水 平时 ,实验室 的系统误差 对分析结 果 的可 噪声影 响 ,可将 K l n滤 波方法 用 于环境 采样数 据 5 a ma
环境 监 测 数 据具 有 代 表性 和 完 整性 ,即所 获取
的检 测数 据 能较全 面地 描述 污染 物 的空 间分 布状 态 。 21 离 群 数 据 的 分 析 . 环境监测数据 获取条件较为复杂 ,在 实际工作 中 器采 集 ,并 可 通过 一 定 的数 据 处 理方 法 进行 可 比性 可 能 由于监测 主体 或条件变化产 生离群值 的产 生 ,如 分 析验证 。 何 正确 区分离群值 产生 的原 因并科 学有效地去 除离群 目前监 测数据 的获取方 面存 在的问题 主要 有 :数 值 ,是正确进行评价 的重要依据 口 ] 。 据 采集过 程 中监测人 员在数据 筛选或处 理时 出现人 为 211 . Q检 验 法 .
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