1.一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
采集水位监测点的水位数据;对水位数据进行拟合得到水位数据曲线;对水位数据曲线进行分解得到水位数据曲线的若干IMF分量和残差项;
根据每个IMF分量和残差项中对应时刻的数据值得到每个IMF分量的若干正向局部范围;结合正向局部范围在残差项中对应的局部范围内的数据值,得到每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值;获取每个IMF分量的若干负向局部范围;结合负向局部范围在残差项中对应的局部范围内的数据值,得到每个IMF分量的每个负向局部范围的负向误差估计值;
根据每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值,得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类;根据第一影响正向误差类和第二影响正向误差类中IMF分量的正向局部范围的正向误差估计值,得到残差项的综合正向误差值;获取残差项的综合负向误差值;
根据残差项的综合正向误差值和综合负向误差值得到水位补偿值;根据水位补偿值和残差项的数据值均值得到实际水位值。
2.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据每个IMF分量和残差项中对应时刻的数据值得到每个IMF分量的若干正向局部范围,包括的具体步骤如下:式中, 为第n个IMF分量中第s个时刻的数据值, 为残差项中第s个时刻的数据值, 为第n个IMF分量中第s个时刻数据值的正向误差系数;
在第n个IMF分量中获取连续时刻数据值的正向误差系数是1的多个分量区间,将每个分量区间作为第n个IMF分量的正向局部范围。
3.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述得到每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值,包括的具体步骤如下:将第n个IMF分量的任意一个正向局部范围,记为目标正向局部范围;
式中, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第 个时刻的数据值, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第t个时刻的数据值,为取绝对值,为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第t个时刻的时刻值, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第 个时刻的时刻值, 为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第t个时刻的数据值,为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第 个时刻的数据值, 为以自然常数为底的指数函数,为目标正向局部范围内时刻的个数, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第t个时刻的限制修订权值;
根据正向局部范围内每个时刻的限制修订权值得到每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值。
4.根据权利要求3所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据正向局部范围内每个时刻的限制修订权值得到每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值,包括的具体步骤如下:式中, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第t个时刻的限制修订权值, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围内第t个时刻的数据值, 为目标正向局部范围在残差项中对应局部范围内第t个时刻的数据值,为取绝对值,为目标正向局部范围内时刻的个数, 为第n个IMF分量的目标正向局部范围的正向误差估计值。
5.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述获取每个IMF分量的若干负向局部范围的具体方法如下:式中, 为第n个IMF分量中第c个时刻的数据值, 为残差项中第c个时刻的数据值, 为第n个IMF分量中第c个时刻数据值的负向误差系数;
在第n个IMF分量中获取连续时刻数据值的负向误差系数是1的多个分量区间,将每个分量区间作为第n个IMF分量的负向局部范围。
6.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据每个IMF分量的每个正向局部范围的正向误差估计值,得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类,包括的具体步骤如下:式中, 为第n个IMF分量的第i个正向局部范围的正向误差估计值, 为第n个IMF分量的正向局部范围的个数, 为所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的最大值, 为所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的最小值, 为第n个IMF分量的分类因子;
若 ,将第n个IMF分量作为第一影响正向误差类中的一个IMF分量,若 ,将第n个IMF分量作为第二影响正向误差类中的一个IMF分量,对所有IMF分量的分类因子进行判断,最终得到第一影响正向误差类和第二影响正向误差类。
7.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据第一影响正向误差类和第二影响正向误差类中IMF分量的正向局部范围的正向误差估计值,得到残差项的综合正向误差值,包括的具体步骤如下:式中, 为第二影响正向误差类中IMF分量的个数,为水位数据曲线的IMF分量的总个数, 为第二影响正向误差类中所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的方差, 为第一影响正向误差类中IMF分量的个数, 为第一影响正向误差类中所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的方差, 为sigmoid函数, 为第二影响正向误差类中所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的均值,为第一影响正向误差类中所有IMF分量的所有正向局部范围的正向误差估计值的均值,为避免分母为0的超参数, 为残差项的综合正向误差值。
8.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据残差项的综合正向误差值和综合负向误差值得到水位补偿值,包括的具体步骤如下:将残差项的综合正向误差值减去残差项的综合负向误差值的结果作为水位补偿值。
9.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述根据水位补偿值和残差项的数据值均值得到实际水位值,包括的具体步骤如下:将残差项中所有时刻的数据值的均值减去水位补偿值的结果作为实际水位值。
10.根据权利要求1所述一种水文地质勘探水位观测方法,其特征在于,所述对水位数据曲线进行分解得到水位数据曲线的若干IMF分量和残差项,包括的具体步骤如下:将水位数据曲线输入到EMD分解算法中,输出得到水位数据曲线的若干IMF分量和残差项。