Вопросы для самопроверки. Осуществите преобразование ваших данных

Осуществите преобразование ваших данных. Создайте для каждого из рассматриваемых вами микроэлементов новые столбцы, используя для этого кнопку VARS - Переменные.Например: Вам необходимо создать новую переменную, которая представляет из себя логарифмы выпадений для марганца (логарифмирование логнормальнораспределенных данных приближает их к нормальному типу распределения). Щелкните мышью на столбце MN. После этого нажмите кнопку Varsи выберите опцию Adds. Нажмите ОК.

В результате вы получите новую переменную. Щелкните два раза на имени новой переменной и произведите необходимые настройки, как показано на рис. 6.

Аналогичным образом проведите логарифмирование данных для всех рассматриваемых вами микроэлементов. После этого проведите заново оценку близости к нормальному типу распределения с помощью изложенных выше методов.

Рис.4. Меню Подгонка типа распределения

Рис.5. Меню Подгонка непрерывных распределений

Рис. 6. Меню Управления переменной

1. Поясните понятия: медиана; верхняя квартиль; нижняя квартиль.

2. Что такое уровень значимости?

3. Что такое функция распределения?

4. Что такое функция плотности вероятности?

5. В чем заключается проверка статистических гипотез?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: Моделирование загрязнения вод суши.

Продолжительность 4 часа

Задание:

Используя программу РЕКА определить

1. На каком расстоянии от устья реки возможен сброс промышленных вод предприятия с сохранением в устье реки качества вод не превышающем ПДК. Предусмотреть случай уменьшения расхода реки на 30% (Табл.1).

2. Определить загрязнение реки на заданном километре от устья в результате сбросов группы предприятиятий. Оценить “вклад” в загрязнение каждым предприятием (Табл.2).

Расчеты основаны на "Методике расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами", ВНИИВО, Харьков 1990 г.

Модель водного объекта имеет следующий вид

(*)

где К – множество номеров расчетных створов, в которых моделируется качество воды; Y_k – вектор показателей (концентраций веществ), характеризующих качество воды в створе k, г/м³; Y_k-1 – то же для предшествующего по течению створа k-1 (если (k-1) K, то створ k-1 является начальным створом (истоком) реки и Y _k-1 =(С_φ)_k1, где (С_φ)_k1 – вектор фоновых концентраций веществ в воде водотока в створе k-1, (г/м³); Y_ν – то же для створа ν, расположенного в устье притока, впадающего на участке (k,k-1); С_i – вектор максимальных среднечасовых концентраций веществ в сточных водах выпуска i, (г/м³); q_i - расход сточных вод выпуска i,(м³/с); Q_α - расход воды реки в расчетной секции α,(м³/с); α(i)- номер расчетной секции, в начале которой расположен выпуск сточных вод водопользователя i,(м³/с); V_k – множество номеров створов, расположенных в устьях притоков, впадающих на участке (k,k-1); I_k – множество номеров выпуска сточных вод, поступающих в водный объект на участке (k,k-1); A_k,k-1 , A_kv и B_ki - матрицы, характеризующие разбавление и трансформацию качества речных и сточных вод;

Порядок работы:

1. Входим в директорию РЕКА и запускаем файл peka.exe.

2. С помощью кнопок "Река" и "Вариант" выбираем реку с которой будем работать. Кратко работу с программой можно пояснить так: вначале подготавливаются (редактируются) исходные данные для моделирования, затем запускается расчет и анализируются результаты либо в табличной, либо в графической форме с выводом на экран, либо на принтер.

3. Прежде чем запустить расчет загрязнения необходимо подготовить таблицу гидросети исследуемого водотока, таблицу источников сбросов загрязняющих веществ, таблицу притоков, таблицу загрязняющих веществ. Для этого выберите меню "Таблицы", затем из списка таблиц выберите название редактируемой таблицы.

Таблица "Гидросеть" определяет графический вид гидросети (Меню Схема) и определяет гидрологические параметры моделирования.

Добавить новую строку можно нажатием клавиши “Ins”, а удалить строку нажатием клавиши “Del”.

Поля "Река" и "Вариант" при добавлении новой строки заполняются автоматически текущими значениями. Поле "Характеристика" может принимать следующие значения:

л.с. - насел.пункт на левом берегу реки

п.с. - насел.пункт на правом берегу реки

л.р. - левый приток реки

п.р. - правый приток реки

сбр. - источник сброса

В поле "Расстояние, км" задается расстояние от точки начала водотока (принимается за 0 км) до описываемого в данной табличной строке створа.

Скорость и расход воды в основном водотоке на уровне данного створа заносятся в поля "Скорость, м/с" и "Расход, л/c".

Если в таблице "Гидросеть" изменить поле "Река" или "Вариант" или и то и другое, то при сохранении Таблица с новым сочетанием "Река" и "Вариант" заменит Таблицу "Гидросеть" со старыми значенпиями "Река" и "Вариант". Будьте внимательны!

Поля "Код реки" и "Номер ист.сбр." являются вспомогательными, их можно не вводить.

Таблица "Притоки" имеет аналогична таблице источников сбросов.

Для удаления строки из таблицы "Загрязняющие вещества" достаточно поставить в поле "Выбор" данной строки "-". После выхода из редактирования (Клавиша "Esc") с сохранением результата и повторного входа в данную таблицу этой строки уже не будет.

4. Запуск режима "Моделирование" формирует таблицу "Результаты моделирования". Количество загрязняющих веществ и их состав определяются исходной таблицей "Загрязняющие вещества" для выбранной реки и варианта. Сохраняется только последний вариант таблицы "Результаты моделирования", то есть новая таблица "Результаты моделирования" стирает старую таблицу

5. Режим "Схема" формирует и выводит слева на экран графическое представление гидросети реки и справа графики концентраций загрязняющих веществ. Для перемещения схемы и графиков вниз, вверх, вправо, влево по экрану необходимо поместить курсор мыши в крайнее положение на экране (вниз, вверх, вправо, влево) и щелкнуть левой кнопкой мыши. При этом изображение сдвинется в сорону противоположную от курсора.

6. Режим "Печать" позволяет распечатать таблицы на принтере и редактировать эти таблицы в текстовом редакторе Лексикон не выходя из программы РЕКА.

Контрольные вопросы

1. Приведите основные расчетные условия используемые при моделировании загрязнения вод суши с помощью программы РЕКА.

2. Какие исходные данные необходимы для выполнения расчета загрязнения поверхностного водотока с помощью программы РЕКА?

3. Что такое коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества?

4. К какому классу моделей относится используемая модель водотока?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Тема: Применение корреляционного анализа в экологических исследованиях с использованием пакета прикладных программ "Olymp (СтатЭксперт)".

Продолжительность 4 часа

Основная цель работы: изучение особенностей применения корреляционного анализа в экологических исследованиях.

Задание: используя данные о климатических и геоморфологических условиях в городах европейской части России (табл.1, 2), а также данные об аномальности магнитного поля (табл. 2) с помощью корреляционного анализа определите основные закономерности в распределении городского населения.

Теоретическая часть: Наиболее употребительной статистической величиной являет­ся коэффициент корреляции, указывающий на тесноту и направ­ление прямолинейной связи.

Следует предостеречь исследователей от не­брежного применения коэффициентов корреляции. Их можно применять только при следующих условиях:

1. Если зависимость прямолинейная, т. е. рой точек вытянут вдоль прямой.

2. Если распределение нормальное.

Статистические связи между природными факторами могут по-разному и с различной теснотой проявляться на территориях разного масштаба. Так, на большом пространстве явно сказы­ваются зональные связи, например, между почвами и расти­тельностью. Сосна растет на песчаных и щебнистых почвах умеренного пояса, но на мелких участках, окруженных сосновы­ми борами, она вырастает и на болоте и на черноземе. Таким образом, каждая корреляция имеет характерный масштаб про­явления, и с этим надо считаться при вычислении корреляци­онной зависимости. На фоновые корреляции накладываются локальные вариации, иногда совсем иного происхождения. То же относится и к регрессиям.

Ход работы:

1. Запустите программу "Olymp (СтатЭксперт)". (Пуск-Программы-Olymp- СтатЭксперт)

2. Введите исходные данные по городам (Файл-Открыть). Таблицы (размещение файлов с:\olymp\tabl_1.asc, с:\olymp\tabl_2.asc, с:\olymp\tabl_3.asc.

3. Выделите в введенной таблице все данные кроме первого столбца.

4. Запустите корреляционный анализ (СтатЭкс-Корреляция).

5. В появившемся окне "Установки блока данных" установите ориентацию таблицы по колонкам и поставьте флажки в "Наличие наименований" для "наблюдений" и "переменных". Нажмите клавишу "Установить".

6. В окне "Корреляционный анализ" добавьте все переменные в "Список выбранных переменных" и нажмите кнопку "Вычислить".

7. При наличии пропущенных данных включите процедуру восстановления данных.

(для пространственных данных рекомендуется использовать регрессионную модель (пошаговую).

8. Проведите анализ корреляционной таблицы, опишите основные закономерности.

9. Попробуйте самостоятельно (используя помощь ППП Olymp) применить необходимые группировки и построить гистограммы для дополнитнльного анализа основных закономерностей расселения городов.

10. Подготовьте отчет по проделанной работе работе.

11. Проведите частную и множественную корреляцию только с 3-5 рядами данных, показавшими наибольшие парные корреляции.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите задачи корреляционного анализа.

2. Перечислите основные условия применения корреляционного анализа.

3. В чем различие парных и частных коэффициентов корреляции?

4. Для чего применяется выборочный множественный коэффициент корреляции?

5. Какие критерии используются при корреляционном анализе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Тема: Применение информационно-картографического подхода к анализу связей природных явлений

Продолжительность 4 часа

Задание: выполните пространственный анализ закономерностей между заданными преподавателем факторами информационным методом.

Ход работы:

Определите моделируемую систему, выделив компонент и факторы, определяющие состояние выбранного компонента.

Подготовьте исходные данные, для этого: постройте с помощью ГИС ArcView 3.1 цифровые карты компонента и факторов. Далее необходимо разбить на зоны все карты так, чтобы и факторы и компоненты были разбиты на несколько интервалов.

С помощью функции ГИС «Гистограмма по зонам» подготовьте данные для таблиц частот наблюдений для каждого однофакторного канала связи. Количество строк в каждой таблице равно количеству интервалов фактора, а количество столбцов равно количеству интервалов компонента.[1]

С помощью компьютерной программы INFORM вычислите основные характеристики информационного анализа для каждой однофакторной связи «фактор В_i - компонент А».

Выполните анализ полученных данных, при этом постарайтесь выяснить, в какой степени факторы влияют на компонент ПТК; где эта связь крепче или, наоборот, слабее; если каждому состоянию компонента соответ­ствует определенный интервал значений факторов, то какой именно; каков объем экологической ниши, занимаемый каждым состоянием компонента в многомерном пространстве факторов; какие именно показатели определяют локализацию тех или иных состоя­ний компонента на исследуемой территории.

1. на основе коэф­фициентов информативности постройте графики плотности связи, откладывая по оси ординат значения коэф­фициентов информативности фактора, а по оси абсцисс значения фактора.

2. Сопоставляя значения коэффициентов эффективно­сти передачи информации от факторов к компоненту в однофакторных каналах связи «компонент В – фактор А_i» определите: а) ведущий фактор в определении пространственного поведения компонента; б) порядок значимости факторов в поведении компонента.

3. Постройте карту плотности связи для ведущего фактора.

4. Выявите с помощью коэф­фициентов информативности и коэффициентов связи: а) участки наибольшей и минимальной инфор­мативности факторов о компоненте; б) взаимоспецифичные состояния (С(a_i|b_j)>1).

На основании коэффициентов связи определите экологиче­ские амплитуды типологических единиц компонента по каждому фактору. Положение коэффициентов связи (знаков «+» для С(a_i|b_j)>1) прямо указывает на пределы крайних значений фактора, при которых встречается то или иное состояние компонента, т. е. характеризует амплитуду устойчивости данного варианта компонента по отношению к рассматриваемому фактору. Разновидностью экологической амплитуды является относи­тельная мера устойчивости по отношению к тому или иному фактору. Если для каждого фактора принять разность крайних значений, наблюдаемых на исследуемой терри­тории за условную единицу, то экологическая амплитуда по каждому фактору для каждого варианта компонента может быть выражена как доля рассматриваемого интервала крайних значений фактора. Очевидно, что, чем больше доля в каждом конкретном случае, тем больше ус­тойчивость того или иного варианта компонента к изменениям данного фактора.

Таким образом, экологическая амплитуда по каждому фактору для каждого варианта компонента может выражаться как в реаль­ных значениях данного фактора, так и как доля от условной еди­ницы. Применение объективных экологических амплитуд, выра­женных в долях единицы, значительно расширяет возможности анализа и позволяет получить ряд количественно подкрепленных выводов.

Логично предположить, что чем больше средние значения экологической амплитуды по рас­сматриваемому фактору, тем больше при­способленность данной группы типологических единиц компонента к изменениям фактора; чем меньше среднее значение экологиче­ской амплитуды по фактору, тем больше значимость этого показателя в пространственном поведении дан­ной группы типологических единиц компонента.

Информационно-картографический анализ открывает широ­кие возможности для объективного изучения пространственных связей природных явлений.

Дата добавления: 2014-11-06