河川径流时间序列分析预测理论与方法

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页数:246
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出版时间:2008-5
价格:45.00元
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isbn号码:9787807344643
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具体描述

《河川径流时间序列分析预测理论与方法》介绍了这一学科领域的部分最新研究成果,应用多种方法分析了人类活动和全球气候变化对河川径流的影响,分析了河川径流统计特征及其演变规律的理论和方法,论述了河川径流中长期预测的新理论、新方法,并给出了大量实例说明理论方法的应用。书中介绍的研究思路、理论、模型和方法具有一定的普遍性,可供大江大河径流变化规律分析研究时参考和应用。

《河川径流时间序列分析预测理论与方法》 内容概要: 本书系统深入地探讨了河川径流时间序列的分析与预测理论及其在实际应用中的方法。全书共分为四个主要部分,旨在为读者构建一个全面而扎实的理论框架,并提供实操性强的技术指导。 第一部分:河川径流时间序列的基本理论与特性 本部分首先从水文学和统计学的角度出发,对河川径流时间序列的本质进行了界定。我们将详细介绍径流的形成机制、影响因素,以及这些因素如何作用于时间序列数据,使其呈现出复杂的统计特性。在此基础上,我们会深入剖析径流时间序列的关键特征,包括: 趋势性: 探讨径流序列中长期上升或下降的模式,分析其可能由气候变化、土地利用改变或人类活动等宏观因素引起的原因,并介绍如何识别和量化这些趋势。 季节性: 详细阐述径流在一年内呈现的周期性波动规律,例如丰水期和枯水期的交替,以及不同流域因地理位置和气候条件造成的季节性差异。我们将介绍傅里叶分析、季节性分解等方法来捕捉和解释这些规律。 周期性: 除了年度季节性,还将研究可能存在的更长周期的波动,如多年期径流变化,并探讨其与 ENSO、PDO 等气候现象的潜在关联。 随机性: 解释径流序列中无法被确定性因素解释的随机扰动,这是时间序列分析中普遍存在的现象。我们将介绍白噪声、平稳性等概念,为后续的模型构建奠定基础。 自相关性: 深入研究径流序列中不同时间点观测值之间的相关性,即“记忆性”。我们将介绍自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)的概念和计算方法,并解释其在模型识别中的关键作用。 平稳性: 讨论时间序列统计性质(均值、方差、自协方差)不随时间变化的“平稳性”概念,并介绍检验和实现平稳性的常用方法。 第二部分:经典的河川径流时间序列分析模型 本部分将系统介绍一系列在河川径流预测领域具有重要影响力的经典时间序列分析模型。每种模型都将从其理论基础、模型假设、参数估计和模型优度检验等方面进行详细阐述。 ARIMA 模型族: 自回归(AR)模型: 详细解释如何利用过去径流值来预测当前值,介绍 AR(p) 模型的结构、定阶方法(AIC, BIC)和参数估计(MLE)。 移动平均(MA)模型: 阐述如何利用过去的预测误差来改进当前预测,介绍 MA(q) 模型的原理、识别和估计。 ARMA 模型: 结合 AR 和 MA 模型,介绍 ARMA(p,q) 模型的综合优势,以及如何根据 ACF 和 PACF 图谱进行模型识别。 ARIMA 模型: 引入差分(I)的概念,处理非平稳时间序列,详细介绍 ARIMA(p,d,q) 模型的构建过程,包括差分次数的选择。 季节性 ARIMA (SARIMA) 模型: 针对具有明显季节性特征的径流数据,介绍 SARIMA(p,d,q)(P,D,Q)m 模型的构建,详细解释季节性部分 AR、MA 和差分的含义及其在模型中的作用。 指数平滑法: 简单指数平滑 (SES): 介绍一次指数平滑用于处理无趋势、无季节性的序列。 霍尔特(Holt)线性趋势模型: 阐述如何结合趋势成分的指数平滑。 霍尔特-温特(Holt-Winters)季节性模型: 详细介绍如何同时处理趋势和季节性成分的加法和乘法模型。 各种平滑参数(alpha, beta, gamma)的选取方法及影响。 状态空间模型与卡尔曼滤波: 介绍更为通用的状态空间框架,以及卡尔曼滤波在径流序列估计与预测中的应用,尤其是在处理非线性或含有噪声的数据时。 第三部分:先进的河川径流时间序列预测方法 本部分将聚焦于当前学术界和工程界广泛应用且具有更高预测精度的先进时间序列分析与预测方法。 机器学习模型: 支持向量机(SVM)回归: 介绍 SVM 如何应用于时间序列预测,包括核函数的选择、参数优化等。 随机森林(Random Forest)回归: 阐述基于集成学习的随机森林如何处理复杂的非线性关系,并提高预测鲁棒性。 梯度提升模型 (GBDT, XGBoost, LightGBM): 详细介绍这些强大的集成学习算法在径流预测中的应用,包括其原理、调参技巧及性能优势。 神经网络模型: 多层感知机(MLP): 介绍基础的前馈神经网络在径流预测中的应用。 循环神经网络(RNN): 重点讲解 RNN 及其变种,如长短期记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU),分析其如何有效地捕捉序列的长期依赖性,并提供丰富的实例说明。 卷积神经网络(CNN): 介绍 CNN 在提取径流时间序列局部特征方面的潜力。 混合模型: 探讨将不同模型的优点相结合,例如,将 ARIMA 模型与神经网络模型相结合,或者将多种机器学习模型进行集成,以期获得更优的预测效果。 贝叶斯时间序列模型: 介绍贝叶斯方法在时间序列分析中的应用,以及如何处理模型不确定性,提供预测区间。 非参数方法: 探讨一些不依赖于严格模型假设的非参数方法,如核密度估计等。 第四部分:河川径流时间序列预测的实践应用与评价 本部分将侧重于理论与方法的实际应用,并提供一套完整的预测流程和评价体系。 数据预处理与特征工程: 详细介绍径流时间序列数据在建模前所需的预处理步骤,包括数据清洗、缺失值填充、异常值检测与处理、数据转换(如对数变换、差分)等。同时,也将探讨如何从原始数据中提取有用的预测特征,例如滞后变量、滑动平均、天文周期等。 模型选择与构建流程: 提供一套系统性的模型选择和构建流程,指导读者如何根据径流数据的特性、预测目标和计算资源来选择最合适的模型。 模型评估与验证: 详细介绍多种用于评估径流时间序列预测模型性能的指标,包括: 均方根误差(RMSE) 平均绝对误差(MAE) 平均绝对百分比误差(MAPE) 决定系数(R²) 技能评分(Skill Score) 预测区间覆盖率与宽度 多重模型比较与交叉验证技术 应用案例分析: 通过多个不同类型流域的实际径流数据,展示本书介绍的各种模型和方法的应用过程,包括数据准备、模型构建、参数优化、预测输出以及结果分析。这些案例将覆盖不同尺度的流域,不同的水文条件和不同的预测任务(如短期洪水预报、月度径流预测等)。 不确定性分析与风险评估: 强调径流预测的内在不确定性,介绍如何量化和表达预测的不确定性,如构建预测区间,并讨论如何在水资源管理、洪水防御等决策过程中考虑这些不确定性。 软件实现与工具: 简要介绍在实践中常用的统计软件(如 R, Python 的相关库如 statsmodels, scikit-learn, TensorFlow, PyTorch)和 GIS 工具在河川径流时间序列分析与预测中的支持。 本书旨在帮助读者深入理解河川径流时间序列的复杂性,掌握各种经典及先进的分析预测理论和方法,并能够在实际的水文预测、水资源管理、洪水预警等领域有效地应用这些知识,从而提升预测的准确性和决策的科学性。

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我在水利规划部门工作,常常需要依据可靠的水文预测数据来制定长期的水资源开发利用规划和防洪减灾策略。过去,我们主要依靠基于物理过程的水文模型,但随着计算能力的提升和大数据时代的到来,时间序列分析方法在数据驱动的预测方面展现出巨大的潜力。我一直在寻找一本能够系统阐述时间序列分析理论,并提供在水文预测领域实际应用案例的书籍。这本书《河川径流时间序列分析预测理论与方法》的出现,无疑填补了我在这方面的知识鸿沟。我非常好奇书中会如何深入浅出地解释时间序列分析的核心概念,例如,如何识别和量化水文时间序列中的周期性、趋势性和随机性分量,以及如何利用这些信息构建有效的预测模型。我特别关注书中对不同时间序列模型的介绍,比如ARIMA、SARIMA、Prophet等,并希望了解它们在处理水文数据时的优势和局限性,以及如何进行模型的选择和优化。此外,我更关注书中是否会提供关于如何处理异常数据、缺失值,以及如何进行模型评估和不确定性分析的详细指导。如果书中能够包含一些针对不同流域特征、不同降雨径流模式的案例分析,那将极大地帮助我理解这些理论和方法在实际工作中的应用,从而提升我部门的水文预测能力和规划的科学性,为水资源的可持续管理提供更坚实的技术支撑。

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作为一名水文预报员,我每天的工作都离不开对河流流量的实时监测和短期预测。然而,面对越来越难以捉摸的天气模式,以及某些流域特有的复杂水文过程,我常常感到现有工具的不足。我一直在寻找一本能够系统地介绍时间序列分析原理,并提供多样化预测方法,特别是能够处理非线性、非平稳水文数据的书籍。这本书《河川径流时间序列分析预测理论与方法》的书名,正是我所需要的“钥匙”。我希望这本书能够为我揭示时间序列分析在水文预报中的理论精髓,比如,它会如何解释时间序列的平稳性、自回归、滑动平均等概念,以及这些概念如何应用于理解和预测河流流量的变化?我特别期待书中能介绍一些更高级的预测技术,例如,如何运用卡尔曼滤波来实时更新预测模型,或者如何利用分形理论和混沌理论来分析和预测河流流量的复杂动态。此外,书中是否会提供针对不同类型降雨径流过程(如暴雨洪水、融雪径流)的具体预测方法和模型选择的指导?例如,在预测突发性洪水时,哪种时间序列模型或组合模型能够提供更及时、更准确的预警信息?我真诚地希望这本书能提供实用的操作指南,让我能够将学到的理论知识转化为实际的预报技能,提高我所在地区的水文预报准确性和时效性,从而更好地服务于防灾减灾工作。

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作为一个对自然现象充满好奇的爱好者,我对河流的动态变化一直着迷。从潺潺的小溪到奔腾的江河,它们的流量变化似乎遵循着某种神秘的规律,但又受到天气、季节、甚至人类活动的多重影响,复杂得令人难以捉摸。我偶然发现了这本书——《河川径流时间序列分析预测理论与方法》,这个书名瞬间就吸引了我,因为它似乎承诺要揭示这些“神秘规律”背后的科学原理,并教我如何去“预测”河流的未来。虽然我不是专业的水文学家,但我拥有较强的逻辑思维和对数学模型的兴趣。我非常想知道,这本书会用怎样的语言来解释时间序列这个概念,它是否会像解构一个复杂的乐章一样,将河流流量的起伏变化分解为不同的组成部分?例如,年复一年的季节性涨落,长期的气候变化导致的趋势,以及那些突如其来的、难以预测的干扰因素。我特别好奇书中会介绍哪些具体的数学工具和统计方法,比如傅里叶变换、小波分析,或者更复杂的机器学习算法,这些工具是如何被用来捕捉和理解河流流量的周期性、趋势性和随机性呢?我更希望能看到书中能够提供一些生动的案例,用真实的水文数据来演示这些理论和方法是如何应用的,例如,如何根据过去的降雨和气温数据来预测下个月的河流流量,或者如何预测未来几年内河流可能面临的枯水或丰水期。如果这本书能够让我从一个旁观者变成一个能够理解并初步预测河流动态的“观察者”,那将是一件非常令人兴奋的事情。

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这本书名《河川径流时间序列分析预测理论与方法》一看就不是一本轻松的读物,但对于我这种长期在水文领域摸爬滚打的研究人员来说,它简直就是雪中送炭,或者说,是在一片迷雾中出现的一盏指路明灯。我一直深陷于如何更精准地预测河川径流的泥潭,传统的经验方法虽然有一定道理,但面对日益复杂的气候变化和人类活动影响,其局限性暴露无遗。过去,我尝试过很多不同的统计模型,从ARIMA到更复杂的机器学习算法,但往往是知其然不知其所以然,对于模型背后的理论支撑和适用条件理解不够深入。这本书的出现,恰恰弥补了我在这方面的知识空白。它没有流于表面地罗列各种公式和算法,而是深入浅出地阐述了时间序列分析在水文预测中的理论基础,比如,它会详细解释为什么某些时间序列模型在描述水文现象时更有效,以及这些模型背后的数学原理和统计假设。更重要的是,它还介绍了多种先进的预测方法,并详细探讨了它们的优缺点、适用范围以及如何根据实际的水文情况进行选择和优化。我尤其期待书中对不同模型在不同流域、不同径流条件下表现的案例分析,这对于我将理论应用于实际有着至关重要的指导意义。总而言之,这本书就像一本“武功秘籍”,为我解锁了更高阶的水文预测技能,让我能够更自信、更科学地应对未来的挑战。

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作为一名从事水文模型开发和应用的研究人员,我一直关注着时间序列分析在水文预测领域的最新进展。河川径流作为水循环的关键组成部分,其预测的准确性直接关系到水资源管理、防洪减灾、水电开发等多个重要领域。过去,许多水文模型在预测过程中,往往侧重于物理过程的模拟,但忽略了径流时间序列本身所蕴含的统计规律。这本书《河川径流时间序列分析预测理论与方法》的出现,正好填补了这一研究空白。我非常感兴趣的是,书中会如何系统性地介绍时间序列分析的基本理论,例如平稳性、自相关性、偏自相关性等概念,以及它们与水文现象的内在联系。我期望书中能够详细阐述各种经典和现代的时间序列模型,例如ARIMA、GARCH、向量自回归(VAR)等,并深入分析它们在捕捉水文数据的时序依赖性、波动性等方面的原理和适用性。此外,我特别关注书中是否会探讨如何将时间序列方法与物理模型相结合,或者介绍基于机器学习和深度学习的时间序列预测模型,例如长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)等,以及它们在提升水文预测精度方面的潜力。我对书中关于数据驱动的预测方法,特别是如何处理缺失数据、异常值,以及如何进行模型验证和选择的详细论述充满了期待。我相信,这本书将为我提供一套全新的研究思路和技术工具,帮助我开发出更先进、更有效的水文预测模型。

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作为一名对环境科学感兴趣的普通读者,我对自然界的运行规律总是充满好奇。河流的流量变化,特别是那些看似随机起伏的河川径流,总让我觉得背后隐藏着某种有趣的数学逻辑。当我在书店偶然看到《河川径流时间序列分析预测理论与方法》这本书时,它就像一个神秘的密码本,承诺要揭示河流流量变化的奥秘。我非专业出身,所以对于这本书的语言和内容的易懂性有比较高的要求。我希望它能用相对平实的语言,解释“时间序列”这个概念,并且能通过生动的比喻,让我理解“趋势”、“周期”和“噪声”这些术语在描述河流流量时意味着什么。我特别想知道,书中会介绍哪些“工具”来分析和预测河流的流量。比如,它会教我如何画出一条河流流量的“趋势线”,或者如何发现河流流量的“季节性规律”——就像夏天水位高,冬天水位低一样,但更精确、更科学的解释。我更希望书中能够有一些“可视化”的图表和例子,展示不同的预测方法是如何工作的,比如,如果已知前几天的雨量和流量,如何预测明天的流量。我并不追求成为一个专业的水文学家,但如果能通过阅读这本书,让我对河流的生命线有更深的理解,并且能够对它的未来变化有一个初步的、基于科学的认知,那将是一件非常有意义的事情。

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我是一名水利工程领域的学生,目前正在撰写毕业论文,主题是关于某流域的径流预测。在搜集资料的过程中,我发现很多关于水文预测的书籍,但大多侧重于物理模型或者比较传统的统计方法,而对于时间序列分析在水文预测中的系统性应用介绍得并不够深入。当我看到《河川径流时间序列分析预测理论与方法》这本书的书名时,我感到非常兴奋,因为它似乎正是我的研究课题所需要的。我非常希望这本书能够为我提供一个坚实的理论基础,让我能够深入理解时间序列分析的原理,例如,各种时间序列模型是如何构建的,它们的数学基础是什么,以及在水文预测中,这些模型是如何捕捉到径流数据中复杂的依赖关系的。我希望书中能够详细介绍诸如ARMA、ARIMA、SARIMA等模型,并解释它们在处理季节性、趋势性等水文特征时的具体应用。更重要的是,我期待书中能够提供具体的实操指导,比如如何对水文时间序列数据进行预处理,如何选择合适的模型,如何进行模型的参数估计和检验,以及如何利用预测结果进行不确定性分析。如果有相关的软件应用教程或者案例分析,那将对我论文的写作有巨大的帮助。我希望通过阅读这本书,能够掌握一套科学、严谨的径流预测方法,从而提升我研究的深度和质量,为我的毕业论文打下坚实的基础。

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多年来,我一直致力于从事水文监测和预警工作,而河川径流的准确预测是这项工作的重中之重。我们肩负着保障下游地区安全度汛、合理调配水资源的重任,任何一点预测上的失误都可能带来严重的后果。在过去的实践中,我们尝试过多种方法,但总感觉在应对复杂多变的极端天气事件时,预测的精度和及时性都还有提升的空间。这本书《河川径流时间序列分析预测理论与方法》的出现,对我来说无疑是一个福音。我希望这本书能够提供一套系统、完整且具有前瞻性的理论体系,帮助我们深入理解河川径流变化背后蕴含的时间序列特性。尤其令我期待的是,书中是否会深入探讨各种时间序列模型在水文预测中的理论依据,以及不同模型在处理具有非线性、非平稳特性的水文数据时,各自的优势和局限性。我非常想了解,例如,卡尔曼滤波、状态空间模型等方法,在处理含噪声的水文观测数据和实现动态更新预测方面,究竟能发挥多大的作用?此外,书中是否会详细介绍如何根据实际的流域特征、数据质量以及预期的预测时效,来科学地选择最适合的模型?对于模型的参数校准和不确定性分析,书中是否有详尽的指导和实际操作建议?我真切希望这本书能够帮助我们构建更鲁棒、更精准的预警模型,从而提高我们的防洪抗旱能力,为区域水安全贡献更大的力量。

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在气候变化日益加剧的背景下,水资源管理面临着前所未有的挑战,其中最关键的一环就是对河川径流进行准确预测。我长期从事水文水资源研究,深知传统预测方法在面对突变和极端事件时的局限性。因此,我一直积极寻找能够提供更先进、更科学的时间序列分析和预测理论与方法论的书籍。这本书《河川径流时间序列分析预测理论与方法》的书名,立刻引起了我的强烈兴趣,因为它直接点出了我研究的核心需求。我非常期待书中能够深入阐述时间序列分析在水文领域应用的理论根基,例如,如何从纷繁复杂的水文数据中识别出隐藏的周期性、趋势性和随机性成分,以及这些成分如何驱动径流的变化。我希望书中能够系统性地介绍各种时间序列预测模型,包括但不限于ARIMA系列模型,以及近年来备受关注的机器学习和深度学习方法,如支持向量机(SVM)、神经网络(NN)、长短期记忆网络(LSTM)等,并且详细解析它们在河川径流预测中的适用性、优势、劣势以及关键的建模步骤。更令我关注的是,书中是否会提供关于模型选择、参数优化、性能评估以及不确定性量化的详细方法和案例,这些对于在实际工作中构建可靠的预测系统至关重要。我期待这本书能够帮助我突破现有技术瓶颈,掌握更先进的水文预测工具,为应对气候变化带来的水文风险提供更有效的解决方案。

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作为一名环境工程师,我时常需要处理大量的水文数据,并基于这些数据进行环境影响评估和水资源管理规划。过去,我在处理河川径流数据时,常常感到力不从心,尤其是在预测未来的流量变化方面。很多时候,我们依赖于历史数据进行简单的线性外推,但这种方法在面对突发洪水或长期干旱等异常情况时,往往显得苍白无力。我一直在寻找一本能够系统性地讲解河川径流时间序列分析理论,并提供实际预测方法指导的书籍。这本书的书名《河川径流时间序列分析预测理论与方法》正好击中了我内心深处的痛点。我关注的是这本书是否能提供一套完整且实用的框架,帮助我理解时间序列数据的内在规律,并掌握各种预测技术。我希望它不仅能解释“怎么做”,更能深入到“为什么这样做”,这样我才能在实际工作中做出更明智的决策。例如,书中对于时间序列分解的阐述,是否能帮助我剥离出趋势、季节性和随机成分,从而更好地理解径流的驱动因素?书中提到的不同预测模型,比如ARIMA、SARIMA,甚至是更现代的如LSTM或GRU等深度学习模型,它们在水文预测中的具体应用场景和效果如何?是否有针对性的案例研究来佐证这些方法的有效性?我对书中能够提供关于数据预处理、模型选择、参数优化以及结果评估的详细指导充满了期待,相信它能显著提升我的工作效率和预测精度,最终为水资源的可持续利用提供更坚实的技术支撑。

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