Анализ полученных результатов моделирования

Верификация модели.

Планирование эксперимента.

Построение модели.

Формализация.

Выбор концептуальной модели.

Постановка задачи и ограничение степени ее сложности.

Выбор проблемы.

Саранск

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Учебно-методический комплект дисциплины: Системная экология

по дисциплине Системная экология

Специальность 020804 геоэкология

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Тема: Разрабока программы системного подхода к решению геоэкологических задач

Продолжительность 2 часа

Задание: Разработать программу системного подхода к решению геоэкологической задачи

Требуется практически выполнить системный подход для решения одной из задач своей дипломной работы. При этом преподаватель периодически контролирует результаты самостоятельной работы, помогает преодолевать возникающие трудности. Результат такой работы оформляется в виде научной статьи или главы дипломной работы. Примерный план работ:

1. Формулировка проблемы. Выделение подзадач.

2. Обзор существующих подходов для решения задач в данной области.

3. Выбор метода моделирования.

4. Построение модели.

5. Исследования и анализ с помощью построенной модели.

6. Проверка точности и адекватности модели.

7. Написание отчета

8. Защита и обсуждение выполненной работы.

Студенту дается анкета с вопросами, ответы на которые помогают ыполнять шаги системного подхода:

(Укажите название будущей дипломной работы, предполагаемого научного руководителя, приведите краткое описание проблемы)

(Выделите 3-5 задач, которые необходимо выполнить для решения проблемы, опишите накладываемые ограничения)

(Необходимо выбрать методы решения поставленных задач. Привести основные уравнения, формулы. Указать авторов выбранных методов, ведущих ученых в выбранной области, указать литературные источники.)

(Определиться с исходными данными. Описать информационные ресурсы: количество; размерность и т.п. Официальный источник данных. Указать входные, выходные переменные, используемые константы.)

(Построение графиков, карт, уравнений и т.п.)

(Какие результаты планируется получить с помощью моделирования)

(Как будет осуществляться проверка точности модели или как будет обоснована точность модели. Соответствие модели реальному объекту)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Тема: Анализ и прогноз процессов загрязнения атмосферы.

Продолжительность 4 часа

Задание Выполните прогноз загрязнения по данным наблюдений за несколько лет. Выполните анализ исходных данных на нормальность. Оцените ошибку прогноза.

Порядок выполнения.

На первом этапе ряды проверяются на однородность по r- критерию. Суть которого заключается в следующем. Пусть имеется выборка x ₁, х ₂, …, х _n значений выбросов вредных примесей за годы наблюдения 1, 2, …, n. Пусть x_max (x_min) - наибольший (наименьший) результат наблюдения. Вычисляем величины

где

Найденные значения r_max, r_min сравниваются с табличным r_tabl при α% уровне значимости и числе степеней свободы f = n - 2. Гипотеза о принадлежности значений x_i (i=1,n) одной генеральной совокупности принимается, если r_расч ≤ r_табл. В противном случае сопутствующий элемент выборки (x_max или x_min) признается «грубым» и бракуется. С оставшимися элементами временного ряда процедура проверки на однородность повторяется заново. Обычно берут уровень значимости α% = 95%.

На следующем этапе построения модели прогноза производится выбор видов зависимостей интересующего нас показателя в виде функции от времени t. В условиях когда истинный вид функции неизвестен, она аппроксимируется различными зависимостями (трендами).

На третьем этапе, используя исходные данные, находят оценки параметров методом наименьших квадратов.

Четвертый этап - проверка адекватности полученных уравнений и выбор наилучшего из них. Одним из способов получения лучшего прогнозного уравнения является минимум дисперсии аппроксимации.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей служит модель прогноза выбросов загрязняющих веществ?

2. Как изменится прогноз в случае изменения параметра α?

3. Как определяются коэффициенты прогнозирующего полинома?

4. Каким образом влияет ошибка аппроксимации на величину прогноза?

Порядок работы с ППП "Olymp"

1. Входим в директорию OLYMP - <Enter>;

2. Загружаем файл olymp.exe - <Enter>;

3. Вюбдлщш98ходим в меню <Настройка> и производим установку параметров работы с ППП;

4. Нажимаем Esc для выхода из меню;

5. Входим в меню Данные и осуществляем ввод данных. Выбираем "Ввод данных с экрана" для ввода данных с клавиатуры или "Ввод данных с диска" - для ввода данных из файла. При вводе данных с диска необходимо соблюдать следующий формат данных:

Структура файла Пояснение

TV_V - название переменной;

9 - число наблюдений;

6197 - значение первого наблюдения;

…….

15711 - значение последнего наблюдения;

6. Сохраняем введенные данные;

7. Входим в меню <Обработка>, подменю <Временные ряды>- Enter>;

8. Выбираем Одномерные модели - <Enter>;

9. Выбираем Статистические характеристики для просмотра статистических характеристик;

10. Выбираем кривые роста для выбора подходящего тренда - <Enter>;

11. Выбираем Линейные параметрические методы для задания метода прогноза;

12. Просматриваем полученные результаты - <Esc>;

13. С помощью меню Сервис сохраняем полученные результаты либо выводим их на печать;

Отчет должен содержать:

“Лабораторная работа № ”; название работы; “ Выполнил …”; ”Цель работы…”; краткая теоретическая часть; ход работы; полученные результаты; анализ результатов (выводы).

Контрольные вопросы:

1. Для каких целей служит процедура метода наименьших квадратов?

2. Как провести процедуру выбора наименьшей ошибки аппроксимации?

3. Какие действия необходимо предпринять чтобы качество прогноза увеличилось?

4. Для какой структуры коэффициент детерминации максимален?

5. В чем заключается принцип нормировки нормального закона распределения случайной величины?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: Расчет статистических показателей загрязнения почв.

Продолжительность 4 часа

Задание

1. Для заданных выборок (по трем микроэлементам в соответствии с вариантом) вычислить основные описательные статистики и дать их интерпретацию.

2. Оценить близость распределения к нормальному закону.

3. Построить гистограммы.

4. Сгруппировать данные, разбив различными способами на классы.

5. Осуществить категориальный анализ данных для оценки влияния антропогенного фактора на вариабельность значений микроэлементов.

6. Подобрать наиболее близкий тип распределения.

7. Преобразовать данные выборок, приблизив их к нормальному распределению.

8. Создать отчет средствами систем STATISTICA, STADIA и Microsoft Word97

Дата добавления: 2014-11-06