М инистерство Образование РФ

Вологодский государственный технический университет

Кафедра БЖД и ПЭ

Лабораторная работа по экологии

«Обработка данных натурных наблюдений

методом математической статистики».

Выполнил студент: Карандашев И.А.

Группа: ЭП-11

Проверил: Коваленко С. Н.

Вологда

2011

Содержание.

1.Введение (теоритическая часть);

2. Построение вариационного ряда;

3. Группировка данных натурных наблюдений;

4.Определение расчетных статистических характеристик (мер положения, рассеивания, и форм кривой распределения);

5.Графическое изображение сгруппированных рядов;

6.Изучение формы кривой распределения;

7.Проверка статистических гипотез

8.Вывод.

I. Введение.

Проблема экологизации всех сфер антропогенной деятельности в настоящих условиях является актуальной проблемой современного общества. Происходящие изменения в окружающей среде под влиянием антропогенной деятельности заставляют ученых разных областей науки и техники во всем мире заниматься разработкой и анализом методик связанных с защитой и охраной природных ресурсов, изучением процессов, связанных с устойчивостью биосферы, выявлением определяющих факторов, негативно влияющих на экосистемы.

Основополагающим направлением изучения процессов, происходящих в природной среде, и их тенденции к изменчивости является мониторинг. Мониторинг окружающей среды - это комплекс мер, направленных на получение исходной информации об изучаемом объекте, ее обработка и анализ. Начальным этапом мониторинга выступает получение качественной исходной информации. В нашей стране представить организационную структуру мониторинга окружающей среды можно в следующем виде: вся территория России охвачена сетью гидрометрических постов наблюдений, на которых периодически осуществляется отбор проб для анализов (анализируется химический, физический и биологический состав проб). Полученные количественные результаты проведенных работ носят, как правило, название данных натурных наблюдений. Итак, государственная гидрометрическая сеть призвана осуществлять наблюдения за состоянием исследуемого объекта, тенденциями возможных изменений, определение и изучение наиболее важных факторов негативного влияния на объект, составление прогнозов с учетом сложившихся объективных и субъективных обстоятельств. Организация и проведение мониторинга возложена на Государственный Комитет по Гидрологии и Метеорологии России (ГосКомГидроМет России). В общем случае натурные наблюдения осуществляются за состоянием атмосферы, гидросферы и почвенным покровом. Пункты контроля деятельности располагаются не только в местах развитой антропогенной деятельности, но и на относительно экологически благоприятных территориях и преследуют цель: получить общую картину складывающейся экологической обстановки в государстве.

Вторым альтернативным направлением в изучении изменяющихся природных условий является так называемый экспедиционный метод, т.е. проведение научных исследований за ограниченный временной промежуток с конкретно поставленными целями.

При организации технических наблюдений экспериментатору приходится иметь дело со следующими факторами: выбором, поверкой и установкой прибора для наблюдения, проведение самих измерений, оценкой точности измеряемой величины. Полученные в ходе натурного эксперимента результаты подвергаются всесторонней обработке и анализу.

На современном этапе развития науки и техники при изучении природных явлений, процессов и тенденций их к изменению можно выделить следующие последовательно применяемые этапы исследования:

1.Получение количественных данных наблюдений в результате проведения натурного эксперимента (теория планирования и организации эксперимента).

2.Обработка и анализ полученной информации (теория вероятности и математическая статистика).

3.Моделирование природных процессов (физическое и математическое моделирование).

4.Принятие управленческих решений на основе полученных результатов обработки и моделирования.

Следует отметить, что ни одна даже самая современная математическая обработка результатов эксперимента не исправит халатности в получении данных натурных наблюдений и наоборот качественные результаты натурных исследований можно испортить неумелым применением математического аппарата.

Целью расчетно-графического задания является выработка у студентов технических специальностей навыков по обработке экспериментальных данных методами математической статистики, оценке полученных результатов, использовании их при принятии управленческих решений в области природоохраны и природопользования.

По рядам результатов натурных наблюдений (взятых, например, из Государственного водного кадастра "Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши" для конкретного загрязняющего вещества, или предложенных преподавателем) на основе теории вероятности и математической статистики необходимо получить основные характеристики расчетных параметров, отработать методику расчета и найти пути практического применения полученных результатов

Цель работы: выработка навыков по обработке экспериментальных данных методами математической статистики, оценке полученных результатов, использование их при принятии управленческих решений в области природоохраны и природопользования. На основе теории вероятности и математической статистики необходимо получить основные характеристики расчётных параметров, отработать методику расчёта и найти пути практического применения получаемых результатов.

1) Построение вариационного ряда ( ):

1. 19,58

2. 19,61

3. 19,91

4. 20,88

5. 20,89

6. 21,18

7. 21,64

8. 22,71

9. 22,74

10. 22,81

11. 22,98

12. 23,04

13. 23,91

14. 23,93

15. 23,98

16. 24,24

17. 24,43

18. 24,61

19. 25,21

20. 25,24

21. 25,81

22. 25,99

23. 26,08

24. 26,31

25. 26,45

26. 27,58

27. 29,26

28. 29,84

29. 30,47

30. 32,26

2) Группировка

а) Определение количества классов:

б) Определение длины каждого класса:

в) Определение границ классов:

1. (19,58; 21,70)

2. (21,70;23,82)

3. (23,82;25,94)

4. (25,94;28,06)

5. (28,06; 30,18)

6. (30,18;32,30)

г) Определение частот:

Частотой называется количество значений, попавших в каждый интервал.

№	Границы интервалов
1	2	3	4	5
1	19,58-21,70	5	20,64	103,2
2	21,70-23,82	7	22,76	159,32
3	23,82-25,94	9	24,87	223,89
4	25,94-28,06	5	27,00	135
5	28,06-30,18	2	29,12	58,24
6	30,18-32,30	2	31,24	62,48
		30		742,07

3)Меры положения рассеивания и характеристики формы кривой распределения

• Меры положения определяют центр распределения выборки:

• Рассеивание случайных величин определяет отклонение случайной величины от центра распределения ; (мг/л)

• Форма кривой распределения

– коэффициент асимметрий; – коэффициент эксцесса.

Коэффициент эксцесса характеризует островершинность или плосковершинность кривой распределения плотности вероятности.

;

;

а) Меры положения

б) Определение моды:

Мода – значение, имеющее максимальную частоту.

в) Определение медианы:

Медиана – значение, соответствующее серединному элементу.

Т – сумма частот интервалов.

г) Определение центральных выборочных моментов:

;

№
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	5	-4,10	16,81	-68,92	282,57	84,05	-344,60	1412,85
2	7	0,02	0	0	0	0	0	0
3	9	0,13	0,02	0,01	0	0,18	0,09	0
4	5	2,26	5,11	11,55	26,11	25,55	57,75	130,515
5	2	4,38	19,18	84,01	367,96	38,36	168,02	735,92
6	2	6,50	42,25	274,63	1785,06	84,50	549,25	3570,12
	30					232,64	430,51	5849,41

; ; ;

; ; ;