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气象科技论文中常用差值辨析及建议

来源: 会计师论文网 发表于:2016-12-03 10:29 点击:
本文简介:这一统计量来表示。经常出现的有误差、绝对误差、相对误差、标准差、均方根误差、方差等,但使用中常出现各种问题。气象科技论文写作中,差值使用必须保证其准确性、科学性和逻辑性,但常会出现用词不当、传意有误的情况
  摘要:为了准确表达科研成果,在气象科技论文写作中须了解各种差值的内涵和区别。常用差值包括绝对误差、相对误差、均方根误差、标准差、距平和方差等。绝对误差并非误差的绝对值,是与真值的差值,其单位与真值相同;相对误差是相对于真值的差值,应以百分数形式出现;均方根误差也是相对于真值的差值,其单位与真值相同;标准差是相对于平均值的差值,其单位与真值相同。通常情况下,这些统计量不能混用,要注意辨析,以准确传意,保证科技论文写作的科学性和逻辑性。
  
  关键词:科技论文;差值;误差;距平
  
  引言
  
  在气象科技论文中,为比较两者或几者之间的差异,凸显某种方法的优势,常用差值[1-6]这一统计量来表示。经常出现的有误差、绝对误差、相对误差、标准差、均方根误差、方差等,但使用中常出现各种问题。气象科技论文写作中,差值使用必须保证其准确性、科学性和逻辑性,但常会出现用词不当、传意有误的情况。
  
  1绝对误差和相对误差使用辨析
  
  1.1绝对误差使用的突出问题
  
  观测对象的量是客观存在的,称为真值。绝对误差是测量值与真值的差,相对误差是绝对误差与真值之比[7].因此,当测量值大于真值时,绝对误差为正,相应地,相对误差为正;当测量值小于真值时,绝对误差为负,相应地,相对误差为负;若测量值与真值相等,则绝对误差和相对误差均为0.
  
  但有的作者认为绝对误差为误差的绝对值,即认为绝对误差为非负值,同样,也误认为相对误差为非负值(表1)。
  
  DSRM-Y模型模拟值的绝对误差与相对误差
  
  在编辑过程中发现表1中所列误差数据不符合正态分布,也就是模拟值总是偏高。通过与作者沟通,才了解问题所在,并建议作者重新定义变量。为便于进行误差分析,本文将绝对误差与相对误差取绝对值,并定义
  
  公式1
  
  式(1)、(2)中,Qx、Qy分别为太阳日总辐射估算值与真值,n为样本量[8].
  
  同时,表1内容进行相应修改(如表2所示),表意准确,且不存在歧义。
  
  DSRM-Y模型模拟值的Eaa与Ear
  
  1.2相对误差使用的突出问题
  
  在审稿和编辑过程发现,有作者将距平百分率错误地认为是相对误差。误差是与真值的比较,距平是相对于平均值的变化。虽然距平也是有正有负,但其物理意义与绝对误差完全不同,不能混淆。如目前在我国的短期气候预测业务中,常以降水距平百分率作为预报对象,降水距平百分率是降水预报值与气候平均值之差与气候平均值的比,以百分数形式出现,但有的作者使用时概念混淆,将降水距平百分率当作降水预报的相对误差,使读者认为,该差值是降水量预报值相对于实况的偏离程度。
  
  2标准差和均方根误差辨析
  
  标准差是描述样本与平均值差异的平均状况的统计量,衡量其围绕平均值的平均变化幅度,标准差的平方称为方差[9].均方根误差是估算值与真值差异的平均状况,是各个误差平方和的平均值的算术平方根,也称标准误差[7].
  
  对于数值天气预报检验来讲,常用的统计量为均方根误差,为了讨论误差相对于真值的偏离情况,采用均方根误差可以避免正负误差相抵的情况,但不能使用标准差。
  
  有文描述“以温度预报的标准差作为衡量预报效果的指标,计算2007年6月1日-8月31日4个中心地面气温预报在北半球大部地区(10.0~87.5°N)的区域平均标准差。对于北半球大部地区4个中心预报的标准差随预报时效增长而增大,但增幅并不大。”由于是预报值和真值的比较,而不是与平均值的比较,因此,使用标准差是错误的,应使用均方根误差[10].
  
  3两点建议
  
  3.1已有统计量不要再重新定义
  
  在科技论文写作中,有些作者对大家常用的统计量名称赋予新的含义。如有作者重新定义相对误差:
  
  公式2
  
  式(3)中,VM为模型计算值,VT为观测值,DRE为相对误差。
  
  绝对误差和相对误差是常用统计量,人们对相对误差已有深刻的认识,作者为了自己的特殊需要对相对误差进行重新定义,会使读者产生误解。另外,常用统计量有其特定的物理意义,不可随意更改其内涵。因此,与作者沟通后,建议其对这一段表述进行彻底修改,改为“对模型拟合相对估计偏差进行对比,重点关注预测相对估计偏差及筛选出来的因子是否具有天气学意义,择优选定模型。考虑相对误差可能会出现正负相抵情况,无法比较,特别定义相对估计偏差:
  公式3
  
  式(4)中,VM为模型计算值,VT为观测值,DRE为相对估计偏差。”
  
  这样的表述不会出现歧义,传意无误。
  
  3.2尽量少使用方差
  
  方差能够反映出物理量波动振幅大小,方差高值常对应异常事件,方差低值异常事件出现少,也是常用统计量[11-14].但在实际工作中,使用方差常会带来一些问题。如方差的算术平方根为标准差,而不是均方根误差。因此,与真值比较得到的误差的平方,严格讲不是方差,易引起歧义。因此,建议撰写科技论文时,为明确所得统计量是相对于平均值的波动振幅还是相对于真值的波动振幅,可直接使用标准差或均方根误差。
  
  另外,标准差或均方根误差表达更明了、规范。如短期气候预测业务中以气温距平作为预报对象,1980-2009年1月我国气温距平方差分布(图1)表明,1月气温方差异常高值区主要集中于我国北方及西藏地区,最大值超过5.5;方差低值区主要分布于我国南方地区。从等值线的标值看,异常值较高,不论是图题还是文字表述,气温距平方差这一物理量均未标注单位,如果标注只能标为℃2.因此,可以用1980-2009年1月我国气温距平标准差分布(图2)代替[15],偏差大小和人们对气温距平数值认知一致,且气温距平标准差的单位为℃,图题及行文中物理量和单位均可以规范标注。
  
  1980-2009年1月我国气温距平方差分布
  
  1980-2009年1月我国气温距平标准差分布
  
  4结论
  
  (1)误差是与真值的比较,在表达与真值的差异时可使用绝对误差、相对误差和均方根误差等;与平均值比较时,可使用距平、标准差等。
  
  (2)不宜随意定义已有统计量,避免产生歧义。气象科技论文写作标准化、规范化是信息传递、学术交流、促进成果转化的重要组成部分,也是资源共享的必要条件,可以使信息的报道更加准确、更加简洁,是气象科技期刊增加显示度的一个重要方面,也是打造精品名牌期刊的一个重要组成部分。
  
  参考文献
  
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