python改写MK趋势检验

(一)关于MK检验

降雨、径流分析采用非参数检验方法曼-肯德尔法(Mann-Kendall)检验法来检测泾河合水川流域降水的长期变化趋势和突变情况。在时间序列趋势分析中,Mann-Kendall检验方法,最初由Mann和Kendall提出,许多学者不断应用Mann-Kendall方法分析降水、径流、气温和水质等要素时间序列趋势变化[6-7]。Mann-Kendall检验不需要样本遵循一定的分布,也不受少数异常值的干扰,适用于水文、气象等非正态分布的数据,计算方便。
在Mann-Kendall检验中,原假设H0为时间序列数据(X1,…,Xn),是n个独立的、随机变量同分布的样本;备择假设H1 是双边检验,对于所有的k,j≤n,且k≠j,Xk和Xj的分布是不相同的,检验的统计量S计算如下式:

Paste_Image.png

其中,
Paste_Image.png

S为正态分布,其均值为0,方差 。当n>10时,标准的正态系统变量通过下式计算:

Paste_Image.png

这样,在双边的趋势检验中,在给定的α置信水平上,如果


Paste_Image.png

则原假设是不可接受的,即在α置信水平上,时间序列数据存在明显的上升或下降趋势。对于统计量Z,大于0时是上升趋势;小于0时是下降趋势。Z的绝对值在大于等于1.28、1、64和2.32时,分别表示通过了信度90%,95%,99%的显著性检验。
(二)Matlab原有代码

function [slope,zc,za,sign]=MannKendall(x)

%计算S

s=0;

len=size(x,2);

for m=1:len-1

for n=m+1:len

if x(n)>x(m)

s=s+1;

elseif x(n)==x(m)

s=s+0;

else

s=s-1;

end

end

end

%计算vars和e

vars=len(len-1)(2*len+5)/18;

%计算zc

if s>0

zc=(s-1)/sqrt(vars);

else

zc=(s+1)/sqrt(vars);

end

%计算za

za=var(x);

sign=0;

zc1=abs(zc);

if zc1 >= za

sign=1;

else

sign=0;

end

%计算倾斜度

ndash = len * ( len - 1 ) / 2;

slope1= zeros( ndash, 1 );

m=1;

for k = 1:len-1,

for j = k+1:len,

slope1(m) = ( x(j) - x(k) ) / ( j - k ) ;

m = m + 1;

end;

end;

slope= median( slope1 );

该代码中,关于检验部分有错误,检验应该查找正态分布表

(三)python代码
将代码放在mk包里,内部目录如下:

Paste_Image.png

主要函数放在mk.py中,代码如下:

-- coding: utf-8 --

"""
Created on Sat Oct 29 11:37:59 2016

@author: Administrator
"""

def mk_trend(x):

导入math和numpy

import math
import numpy as np

计算s

s=0
length=len(x)
for m in range(0,length-1):
    print(m)
    print('/')
    for n in range(m+1,length):
        print(n)
        print('*')
        if x[n]>x[m]:
            s=s+1
        elif x[n]==x[m]:
            s=s+0
        else:
            s=s-1
#计算vars
vars=length*(length-1)*(2*length+5)/18
#计算zc
if s>0:
    zc=(s-1)/math.sqrt(vars)
elif s==0:
    zc=0
else:
    zc=(s+1)/math.sqrt(vars)
    
#计算za    
zc1=abs(zc)
    
#计算倾斜度
ndash=length*(length-1)/2
slope1=np.zeros(ndash)
m=0
for k in range(0,length-1):
    for j  in range(k+1,length):
        slope1[m]=(x[j]-x[k])/(j-k)
        m=m+1
        
slope=np.median(slope1)
return (slope,zc1)

在test_mk中调用:

Paste_Image.png

-- coding: utf-8 --

"""
Created on Sat Oct 29 13:41:34 2016

@author: Administrator
"""

from mk import mk

(slope,zc1)=mk.mk_trend([1,3,5,8,9])

得到的slope表示趋势,大于零为上升趋势,小于零为下降趋势;zc1用于进行趋势检验,原假设为不存在趋势,在双边的趋势检验中,在给定的α置信水平上,如果


Paste_Image.png

则原假设是不可接受的,即在α置信水平上,时间序列数据存在明显的上升或下降趋势。Z1-a/2需要查找正态分布表,例如在0.05的置信水平下,要查找0.9725处的z值,为1.92。

Paste_Image.png

程序输出的结果如下,因此该趋势为明显的上升趋势。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。

推荐阅读更多精彩内容

  • 不支持上传文件,所以就复制过来了。作者信息什么的都没删。对前端基本属于一窍不通,所以没有任何修改,反正用着没问题就...
    全栈在路上阅读 2,006评论 0 2
  • 我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了我这是怎么了
    ret565阅读 172评论 0 0
  • 眉角挂念惹沉思,笺书暗寄沁襟迟。 一壶诗雨心托梦,千缕云烟情归时。 笔底凝香词缱绻,墨倾独酌赋狂痴。 珠帘半卷描旧...
    逸塵居士阅读 119评论 0 0
  • 姓名:于川皓 学号:16140210089 转载自:https://www.zhihu.com/question/...
    道无涯_cc76阅读 577评论 0 1
  • 每到周五我们都会很开心,觉得可以好好的玩一顿。这短暂的两天瞬间就溜走了,在周日晚上总有一些惋惜。 过好一个周末是我...
    shawnxjf阅读 251评论 0 0