Bài giảng Phân tích và xử lý số liệu môi trường: Chương 2 - TS. Nguyễn Thị Thủy

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Phân tích và xử lý số liệu môi trường: Chương 2 Các phương pháp xử lý số liệu, cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Loại bỏ số độ lệch thô; Những phương pháp đánh giá chất lượng số liệu trong thống kê môi trường;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phân tích và xử lý số liệu môi trường: Chương 2 - TS. Nguyễn Thị Thủy

KHOA MÔI TRƯỜNG – TÀI NGUYÊN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU - HUFI PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU MÔI TRƯỜNG Chương 2 Các phương pháp xử lý số liệu GVHD: TS. Nguyễn Thị Thủy
2.1. Loại bỏ số độ lệch thô 2.1.1. Chuẩn Dixon 2.1.2. Chuẩn Gauss 2.1.3. Chuẩn Student 2.2. Những phương pháp đánh giá chất lượng số liệu trong thống kê môi trường 2.2.1. Chuẩn Student 2.2.2. Chuẩn Fisher 2.2.3. Chuẩn 2 2.2.4. Đánh giá bằng phân tích ANOVA
2.1. Loại bỏ số độ lệch thô 2.1.1. Chuẩn Dixon • Khi n 10 • Sắp xếp theo thứ tự tăng dần giá trị đo: x1, x2,…xn • Với x1 là số liệu nghi ngờ lớn nhất (max) hay nhỏ nhất (min), x2 là số liệu lân cận số liệu nghi ngờ. • Tính QTN = 𝑥1 − 𝑥2 /(xmax – xmin) • Nếu X1 là giá trị nghi ngờ: QTN=(x1-x2)/(x1-xn) • Nếu Xn là giá trị nghi ngờ: QTN= (xn-xn-1)/(x1-xn) • So sánh giá trị QTN với QLT=Qp,n, nếu QTN>Qp,n thì loại bỏ số đo nghi ngờ • P: mức tin cậy (90%, 95%, 99%), chọn mức tin cậy thấp thì xác xuất quyết định sai càng cao.
• VD: ta có dãy số liệu sau 17,61 16,86 16,93 16,84 16,95 16,91
2.1.2. Chuẩn Gauss Loại bỏ số đo lệch thô khi biết x Thực hiện: - Ký hiệu số đo lệch thô x* - Sắp xếp theo thứ tự tăng dần các số: x1, x2,…xn - Xác định số đo nghi ngờ x* Nếu 𝑥n -x1 < xn- 𝑥 n thì xn là giá trị nghi ngờ x* Nếu 𝑥n -x1 > xn- 𝑥 n thì x1 là giá trị nghi ngờ x* Tính giá trị trung bình các số đo còn lại - Tính zTN* theo công thức: 𝑥∗− 𝑥n−1 ZTN = 𝑛−1 𝜎𝑥 - So sánh ZTN với ZLT tra được trong bảng hệ số Student khi f  với xác suât thích hợp (P = 0.997, zLT =3) ZTN< ZLT : giá trị nghi ngờ x* không lệch thô ZTN< ZLT : giá trị nghi ngờ x* là số đo lệch thô, cần loại bỏ
• VD: Tiến hành phép đo lường thu được giá trị x như sau: 0.380, 0.400, 0.410, 0.403, 0.413, 0.411, 0.401. Cho biết x = 0.010. Xử lý xác định số đo lệch thô.
2.1.3. Chuẩn Student đa chu kỳ Loại bỏ số đo lệch thô khi không biết x Thực hiện: 𝑥∗− 𝑥 n−1 • tTN = * 𝑛−1 𝑆𝑥 𝑛 1 , − So sánh tTN* với tLT* tra được trong bảng hệ số Student khi f LT = n-2 với xác suât thích hợp (P = 0.997) tTN*tLT* : giá trị nghi ngờ x* là số đo lệch thô, cần loại bỏ Lặp lại quá trình với các số đo nghi ngờ khác
VD: Tiến hành phép đo lường thu được giá trị x như sau: 0.380, 0.400, 0.410, 0.403, 0.413, 0.411, 0.401. Xử lý xác định số đo lệch thô.
2.1.3. Chuẩn Student đa chu kỳ Loại bỏ số đo lệch thô khi không biết x Thực hiện: 𝑥∗− 𝑥 n−1 • tTN = * 𝑛−1 𝑆𝑥 𝑛 1 , − • Giả sử nghi ngờ x* trong dãy đo lặp lại n lần (x* có thể là xmin hoặc xmax). • Tính 𝑥 n-1 à Sn-1 (vì loại bỏ x* khi tính toán). • Nếu tìm thấy : |x* - 𝑥n-1| > 4*Sn-1: có thể loại bỏ x* Quy tắc “Graf - Henning” được áp dụng cho 4 < n < 1000.
2.2. Những phương pháp đánh giá độ chính xác và độ đúng 2.2.1. Chuẩn Student 2.2.2. Chuẩn Fisher 2.2.3. Chuẩn 2 2.2.4. Đánh giá bằng phân tích ANOVA
2.2.1. Chuẩn Student Sử dụng để phát hiện sai số hệ thống giữa trị TB với trị đúng • Trị đúng: ; Trị TB: 𝑥; Độ lệch chuẩn mẫu sx • Tính giá trị t thực nghiệm (tTN): 𝑥−𝜇 tTN = 𝑛 𝑠𝑥 • Tra t lý thuyết (tlt) từ bảng tra hệ số student, với p = 0.95, bậc tự do f thích hợp • So sánh: tTN < tlt thì 𝑥 không mắc sai số hệ thống.
• VD: Nếu trị TB của 5 lần xác định là 1.25 ppm,  = 1.37. Kết quả có được chấp nhận hay không nếu độ lệch chuẩn là 0.12? Ví dụ 2: Kết quả phân tích BOD5 trong nước sông Sài Gòn trong ngày 02/06/2022 như sau: 8.6; 8.8; 7.9; 8.9; 9.2; 11.4; 7.3; 7.1; 8.7. Giá trị đúng được xác định trên máy phân tích BOD5 là 9.1 mg/l. a) loại trừ sai số thô bạo cho dãy số trên b) sau khi loại trừ sai số thô bạo, hãy xác định xem có sai số hệ thống trong mẫu trên hay không? 8.6; 8.8; 7.9; 8.9; 9.2; 8.7.
2.2.2. Chuẩn Fisher • Dùng chuẩn F so sánh độ chính xác giữa hai quy trình phân tích • Dựa trên so sánh 2 phương sai mẫu của mỗi quy trình, với điều kiện: Cùng một chỉ tiêu phân tích trong cùng một mẫu thử đã trộn đồng nhất; Được tiến hành bởi các kỹ thuật viên thành thạo. Thực hiện: • Xác định độ lệch chuẩn SA và fA của quy trình A • Xác định độ lệch chuẩn SB và fB của quy trình B • Lập tỷ số FTN = SA2 / SB2 và FTN >1 • So sánh với FLT (thường chọn P = 0.95, fA, fB xem ở phụ lục) • Nếu FTN > FLT: quy trình có độ lệch chuẩn nhỏ hơn sẽ có độ chính xác cao hơn
VD: xác định COD (mgO2/L) trong mẫu nước theo 2 quy trình phân tích A và B cho kết quả như sau: SA= 3.31; fA = 7; SB = 1.51; fB = 7. Có thể kết luận rằng quy trình B có độ chính xác cao hơn quy trình A Ví dụ 2: sử dụng 2 máy đo pH để phân tích mẫu nước không? sông kết quả đạt được như sau: Máy 1: 7.1; 7.2; 7.1; 7.0; 7.3; 6.9; 7.3; 7.4; 6.8 Máy 2: 7.0; 7.2; 7.3; 7.1; 7.1; 7.0; 7.3; 7.2; 7.4 Máy nào có độ chính xác cao hơn Ví dụ 3: trong một cuộc thi tay nghề thí nghiệm. 2 sinh viên phân tích hàm lượng sắt trong nước có kq sau: SV1: 1.5; 1.7; 2.2; 2.0; 1.5; 1.8 SV2: 2.2; 2.2; 2.0; 1.8; 1.9; 2.1 SV nào thao tác chính xác hơn?
2.2.3. Chuẩn 2 • So sánh độ chính xác giữa hai quy trình phân tích trong trường hợp một quy trình đã biết độ lệch chuẩn tổng thể () Thực hiện: • Thiết lập tỷ số: 2TN = (n-1)S12 / 2 Nên chọn n5 • Tra chuẩn chi bình phương lý thuyết 2LT với p = 0.95, f = n-1 • Nếu 2TN < 2LT độ chính xác là tương đương
Chuẩn F và chuẩn Student • Phát hiện sai số hệ thống giữa hai giá trị trung bình • So sánh hai giá trị TB 𝑋 𝐴 và 𝑋 𝐵 thu được từ hai dãy độc lập nhau, mỗi dãy co nA kết quả với độ lệch chuẩn SA, dãy kia có nB kết quả với độ lệch chuẩn SB
Tiến hành: • Thực hiện chuẩn F • FLT = F0.95, f1=nA-1;f2=nB-1 • FTN = SA2/SB2 • Nếu FTN>FLT: việc so sánh hai trị TB này là không thể • Nếu FTN tp,f sự khác biệt giữa 𝑋 𝐴 và 𝑋 𝐵 là Sai số hệ thống, đáng kể
VD: So sánh hai tập giá trị thu được từ hai phương pháp, phương pháp mới và phương pháp chuẩn khi xác định phần trăm nikel trong mẫu thép. Tiến hành kiểm tra với xác suất P = 95%, trị TB trong phương pháp mới có sai đăng kể so với trị TB ở phương pháp chuẩn hay không? Phương pháp Phương pháp mới chuẩn Trị TB 𝑋 𝐴 = 7.85% 𝑋 𝐵 = 8.03% Độ lệch chuẩn S1 = ± 0.130% S2 = ± 0.095% Số mẫu đo 5 6
Chuẩn Duncan • Mục đích:  Kiểm định sự sai khác giữa một giá trị TB với lần lượt các giá trị TB còn lại  Thiết lập sự sai khác hệ thống và ngẫu nhiên giữa các giá trị TB  Đánh giá tác dụng ảnh hưởng của các yếu tố gây ra sự khác biệt của giá trị TB • Điều kiện kiểm định  Phải đoán chắc rằng các phương sai mẫu là đồng nhất (kiểm định chuẩn Bartlet)  Phương sai tái hiện và phương sai đối sánh là không đồng nhất (kiểm định dùng chuẩn Fisher)  Kiểm định Bartlet và Fisher phải thực hiện trước kiểm định chuẩn Duncan