CN108020501B - 一种大气腐蚀等级图绘制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气腐蚀等级图绘制方法,所述方法首先通过现场暴露试验收集大气腐蚀速率数据,再收集大气腐蚀等级图绘图区域内各个气象站点的气象环境数据,然后通过收集的大气腐蚀速率数据和气象环境数据运用回归分析方法建立剂量响应函数模型进行大气腐蚀等级图的绘制操作,最后进行电力输电系统的数据植入。利用所述方法绘制的大气腐蚀等级图能用于南方电网地区大气腐蚀性的评估及材料的服役寿命预测,特别增加电力输电系统的地理信息数据,能够为输电线路的布设、检修、防腐蚀等工作提供便利指导。
Description
技术领域
本发明涉及大气腐蚀等级图绘制领域,具体涉及一种区域大气腐蚀等级图的计算与绘制方法。
背景技术
电力行业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业,随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,对电力的依赖程度也越来越高。输电杆塔是电力传输的桥梁,而长期暴晒于自然环境中的输电杆塔钢构件的防腐蚀性能,是保证输电线路安全可靠运行的关键要素之一,在沿海和因重工业生产排放所带来的环境污染并伴随自然环境气候的恶化而形成的重腐蚀环境中,在役杆塔钢构件等重要设备的腐蚀日渐加快,因此,针对不同腐蚀等级的区域,在生产建设过程中,应该选取耐腐蚀不同程度的防护材料和维护技术,才能实现钢构件长寿命、少维护或免维护的防腐效果,从而满足输电线路安全运行的需要。
目前,腐蚀实验大多关注某一大气环境下材质的腐蚀行为,都是对实验时所测数据进行分析,而从宏观上覆盖整个区域的大气腐蚀行为及腐蚀等级划分的研究与应用整体很缺乏。在现有腐蚀实验技术条件下,借助地学模型的构建,进行区域大气腐蚀速率计算和腐蚀等级划分,能够为输电线路的布设、检修、防腐蚀等工作提供科学的指导,具有非常现实的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,为弥补现有南方电网地区电力行业中大气腐蚀等级图绘制方法的空白,提供了一种大气腐蚀等级图绘制方法,所述方法基于挂片点实测腐蚀数据、气象数据、污源点数据及海岸线影响数据,建立了大气腐蚀的剂量响应函数模型,从而完成大气腐蚀等级图的绘制操作,同时通过电力输电系统数据的植入,生成了适用于电力系统的大气腐蚀等级图。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现:
一种大气腐蚀等级图绘制方法,所述方法包括以下步骤:
S1、大气腐蚀速率数据收集:通过现场暴露试验,包括输电杆塔现场挂片、挂片回收和清洗以及挂片腐蚀速率计算,从而获得各个现场暴露试验点的实测大气腐蚀速率数据;
S2、气象环境数据收集:收集大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的气象环境数据,收集对象包括各个气象站点的坐标、温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧的浓度,并计算温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值;
S3、剂量响应函数模型建立:运用回归分析方法,建立大气腐蚀速率数据和气象环境数据间的函数模型1;建立污染源影响大气腐蚀速率的函数模型2;建立海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3;
S4、大气腐蚀等级图绘制操作:根据步骤S3的三个函数模型和GB/T19292.1-2003标准中的大气腐蚀等级划分,运用ArcGIS软件中的统计分析模块、地图叠加分析模块、重分类模块绘制大气腐蚀等级图;
S5、电力输电系统数据植入:对输电线路杆塔、变电站、电厂和行政分区的地理信息数据进行矢量化处理,将所有进行矢量化处理后的数据的坐标系统一,并进行图形符号的配置,生成适用于电力输电系统的大气腐蚀等级图。
进一步地,步骤S1中,所述现场暴露试验是根据GB/T14165-2008《金属和合金大气腐蚀试验-现场试验的一般要求》中的现场挂片标准进行现场挂片,挂片试样的尺寸为100mm×50mm,厚度为3mm,试样表面粗糙度为2μm,试样卡槽为橡胶材料,以隔离铝合金架子与金属试片;同时,试样架平面与水平面成30°角,现场暴露架被安装在离地面高5~6m处,方向朝南,一个暴露架上4个试片,历时一年回收暴露架;
挂片回收和清洗是根据GB/T16545-2015《金属和合金的腐蚀-腐蚀试样上腐蚀产物的清除》中的清洗标准,首先用流水冲刷掉挂片表面疏松的锈层,然后按照化学配比500mL浓度1.19g/mL的盐酸+3.5g六次甲基四胺+蒸馏水配置成1000mL的清洗溶液,将经流水冲刷过的挂片放入装有清洗溶液的容器内,在温度20℃~25℃下,人工清洗10min或超声振荡不超过5min,将腐蚀产物去除后,再用水和酒精先后清洗挂片,充分干燥后用电子天平称重,精确到±0.1mg;
通过腐蚀前和腐蚀后的挂片的质量差,计算大气腐蚀速率,计算公式为:
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;W0表示腐蚀前的挂片的质量,单位为g,WT表示腐蚀后经过清洗后的挂片的质量,单位为g,S表示挂片的面积,单位为m2,T表示现场暴露试验的时间,单位为y。
进一步地,步骤S2中,所述温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值计算公式为:
其中,xij表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度在第i天第j时的数值,表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度的年平均数值。
进一步地,步骤S3中,所述大气腐蚀速率数据和气象环境数据间的函数模型1的公式为:
ML=8.484×10-6·T0.485·Rh2.719·SO2 0.413·O3 0.460·NO2 0.261
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;T表示温度,单位为℃;Rh表示相对湿度;SO2表示二氧化硫的浓度,单位为μg/m3;O3表示臭氧的浓度,单位为μg/m3;NO2表示二氧化氮的浓度,单位为μg/m3;
所述污染源影响大气腐蚀速率的函数模型2的公式为:
ML=-A·lnDw+B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Dw表示距离污染源的距离,单位为km;当污染源为重度污染时,A=63.78,B=99.063;当污染源为中度污染时,A=32.64,B=55.71;当污染源为轻度污染时,Dw的取值范围为0~1.5,A=0,B=25;
所述海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3的公式为:
ML=A·Ds -B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Ds表示距离海岸线的距离,单位为m;污染源腐蚀系数A=1.119×106,B=0.984。
进一步地,所述步骤S4的具体过程为:
步骤1、将收集的大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的原始气象环境数据矢量化,将原始气象环境数据根据函数模型1计算出大气腐蚀速率,并通过气象站点坐标生成矢量点文件,矢量点文件坐标系为WGS84;
步骤2、通过ArcGIS软件中的统计分析模块,采用克里金插值法对步骤1中根据函数模型1计算出的大气腐蚀速率数据结合通过现场暴露试验得到的大气腐蚀速率数据进行空间插值,得到大气腐蚀等级图的底图;
步骤3、对污染源的坐标根据函数模型2以反距离权重插值法进行空间插值,以50个大气腐蚀变化量为间距,根据不同程度的污染源进行缓冲生成矢量面文件,并转为矢量线文件,再由矢量线文件生成矢量点文件,根据不同距离的污染源分别赋值,运用反距离权重插值法对矢量点文件进行空间插值;
步骤4、运用地图叠加分析模块,将步骤3中的插值结果与步骤2中的插值结果数据进行空间叠加运算,再依据海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3的递减规律,采用每50个腐蚀速率递减量的距离为一个缓冲区,得到各缓冲区的大气腐蚀等级值,并以多环区的腐蚀值进行空间插值计算,生成连续的海洋影响下大气腐蚀速率数据,并根据GB/T19292.1-2003《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类》,将大气腐蚀从低至高划分为6个等级,分别为:C1-干净、C2-轻微、C3-中度、C4-严重、C5-非常严重、Cx-极其严重,根据上述分级标准进行腐蚀等级的划分,从而生成最终的大气腐蚀等级图。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明通过对不同大气环境下的腐蚀数据进行分析处理,构建了基于气象数据与污染源等数据的大气腐蚀剂量响应函数模型,在充分考虑污染源和海洋对大气腐蚀影响的基础上,绘制了大气腐蚀等级图,所述大气腐蚀等级图既能根据不同地区的腐蚀等级程度因地制宜地设计指导输电线路的设计,也能在输电线路进行建设或改造时,指导建设方根据不同的大气环境腐蚀等级而选择不同的耐腐蚀材料,从而有效地节约成本;
2、本发明的方法解决了从传统的单一环境大气腐蚀数据向区域大气腐蚀数据转化的途径,所绘制出的大气腐蚀等级图能用于地区大气腐蚀性的评估及材料的服役寿命预测,特别增加电力输电系统的地理信息数据,能够为输电线路的布设、检修、防腐蚀等工作提供便利指导。
附图说明
图1为本发明实施例现场暴露试验的流程图。
图2为本发明实施例一种大气腐蚀等级图绘制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例:
本实施例提供了一种大气腐蚀等级图绘制方法,所述方法的流程图如图2所示,包括以下步骤:
S1、大气腐蚀速率数据收集:通过现场暴露试验,流程图如图1所示,包括输电杆塔现场挂片、挂片回收和清洗以及挂片腐蚀速率计算,从而获得各个现场暴露试验点的实测大气腐蚀速率数据;
所述现场暴露试验是根据GB/T14165-2008《金属和合金大气腐蚀试验-现场试验的一般要求》中的现场挂片标准进行现场挂片,挂片试样的尺寸为100mm×50mm,厚度为3mm,试样表面粗糙度为2μm,试样卡槽为橡胶材料,以隔离铝合金架子与金属试片;同时,试样架平面与水平面成30°角,现场暴露架被安装在离地面高5~6m处,方向朝南,一个暴露架上4个试片,历时一年回收暴露架;
挂片回收和清洗是根据GB/T16545-2015《金属和合金的腐蚀-腐蚀试样上腐蚀产物的清除》中的清洗标准,首先用流水冲刷掉挂片表面疏松的锈层,然后按照化学配比500mL浓度1.19g/mL的盐酸+3.5g六次甲基四胺+蒸馏水配置成1000mL的清洗溶液,将经流水冲刷过的挂片放入装有清洗溶液的容器内,在温度20℃~25℃下,人工清洗10min或超声振荡不超过5min,将腐蚀产物去除后,再用水和酒精先后清洗挂片,充分干燥后用电子天平称重,精确到±0.1mg;
通过腐蚀前和腐蚀后的挂片的质量差,计算大气腐蚀速率,计算公式为:
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;W0表示腐蚀前的挂片的质量,单位为g,WT表示腐蚀后经过清洗后的挂片的质量,单位为g,S表示挂片的面积,单位为m2,T表示现场暴露试验的时间,单位为y。
S2、气象环境数据收集:收集大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的气象环境数据,收集对象包括各个气象站点的坐标、温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧的浓度,并计算温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值;
所述温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值计算公式为:
其中,xij表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度在第i天第j时的数值,表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度的年平均数值。
S3、剂量响应函数模型建立:运用回归分析方法,建立大气腐蚀速率数据和气象环境数据间的函数模型1;建立污染源影响大气腐蚀速率的函数模型2;建立海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3;
材料的腐蚀和退化是由多种空气污染物的化学反应和气象因子共同作用导致的,空气污染物主要包括二氧化硫、二氧化氮以及臭氧,气象因子主要有温度、相对湿度等,都会影响材料的腐蚀及退化程度。所述大气腐蚀速率数据和气象环境数据间的函数模型1的公式为:
ML=8.484×10-6·T0.485·Rh2.719·SO2 0.413·O3 0.460·NO2 0.261
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;T表示温度,单位为℃;Rh表示相对湿度;SO2表示二氧化硫的浓度,单位为μg/m3;O3表示臭氧的浓度,单位为μg/m3;NO2表示二氧化氮的浓度,单位为μg/m3;
由于污染源的污染会导致周围大气腐蚀加剧,需要对污染源周围区域大气腐蚀速率进行处理,根据污染源的污染程度,分为重度污染、中度污染、轻度污染三个等级,根据在污源点附近的挂片所测得的大气腐蚀数据,构建污染源对大气腐蚀影响的修正模型,具体步骤:
1)收集绘制区域内工业污染源的GIS坐标;
2)在GIS系统中统计并记录暴露试验点周围是否存在工业污染源(距离≤4km),并确定污染源离暴露试验点的距离;
3)用暴露试验同一线路上受工业污染影响的暴露试验点的腐蚀量减去同一线路上无工业污染影响的暴露试验点中的最小腐蚀量,即为对应的工业污染源所叠加的腐蚀量;
4)由于不同污染源的污染程度不同,根据3)所得数据将污染源等级分为重、中、轻三级;
5)对污染源等级分类后的数据分别进行函数拟合,得到污染源的距离与叠加腐蚀量的函数,用于大气腐蚀图的绘制。
所述污染源影响大气腐蚀速率的函数模型2的公式为:
ML=-A·lnDw+B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Dw表示距离污染源的距离,单位为km;当污染源为重度污染时,A=63.78,B=99.063;当污染源为中度污染时,A=32.64,B=55.71;当污染源为轻度污染时,Dw的取值范围为0~1.5,A=0,B=25;
由于海洋的盐雾作用会导致周围大气腐蚀加剧,需要对海岸线周围区域的大气腐蚀速率进行处理,根据现场暴露试验挂片点距海岸线的距离及挂片点的腐蚀数据,构建海洋对大气腐蚀影响的修正模型,具体步骤:
1)在GIS系统中测得靠近海洋的挂片点离海岸线的距离(≤10000m),并记录下来;
2)用暴露试验同一线路上受海洋影响的暴露试验点的腐蚀量减去同一线路上无海洋影响的暴露试验点中的最小腐蚀量,即为对应海洋影响大气腐蚀所叠加的腐蚀量;
3)对所得数据进行函数拟合,得到距海岸线的距离与叠加腐蚀量的函数,用于大气腐蚀图的绘制。
所述海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3的公式为:
ML=A·Ds -B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Ds表示距离海岸线的距离,单位为m;污染源腐蚀系数A=1.119×106,B=0.984。
S4、大气腐蚀等级图绘制操作:根据步骤S3的三个函数模型和GB/T19292.1-2003标准中的大气腐蚀等级划分,运用ArcGIS软件中的统计分析模块、地图叠加分析模块、重分类模块绘制大气腐蚀等级图;具体过程为:
步骤1、将收集的大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的原始气象环境数据矢量化,将原始气象环境数据根据函数模型1计算出大气腐蚀速率,并通过气象站点坐标生成矢量点文件,矢量点文件坐标系为WGS84;
步骤2、通过ArcGIS软件中的统计分析模块,采用克里金插值法对步骤1中根据函数模型1计算出的大气腐蚀速率数据结合通过现场暴露试验得到的大气腐蚀速率数据进行空间插值,得到大气腐蚀等级图的底图;
步骤3、对污染源的坐标根据函数模型2以反距离权重插值法进行空间插值,以50个大气腐蚀变化量为间距,根据不同程度的污染源进行缓冲生成矢量面文件,并转为矢量线文件,再由矢量线文件生成矢量点文件,根据不同距离的污染源分别赋值,运用反距离权重插值法对矢量点文件进行空间插值;
步骤4、运用地图叠加分析模块,将步骤3中的插值结果与步骤2中的插值结果数据进行空间叠加运算,再依据海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3的递减规律,采用每50个腐蚀速率递减量的距离为一个缓冲区,得到各缓冲区的大气腐蚀等级值,并以多环区的腐蚀值进行空间插值计算,生成连续的海洋影响下大气腐蚀速率数据,并根据GB/T19292.1-2003《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类》,将大气腐蚀从低至高划分为6个等级,分别为:C1-干净、C2-轻微、C3-中度、C4-严重、C5-非常严重、Cx-极其严重,根据上述分级标准进行腐蚀等级的划分,从而生成最终的大气腐蚀等级图。
S5、电力输电系统数据植入:对输电线路杆塔、变电站、电厂和行政分区的地理信息数据进行矢量化处理,将所有进行矢量化处理后的数据的坐标系统一,并进行图形符号的配置,生成适用于电力输电系统的大气腐蚀等级图。
以上所述,仅为本发明专利较佳的实施例,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内,根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变,都属于本发明专利的保护范围。
Claims (3)
1.一种大气腐蚀等级图绘制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1、大气腐蚀速率数据收集:通过现场暴露试验,包括输电杆塔现场挂片、挂片回收和清洗以及挂片腐蚀速率计算,从而获得各个现场暴露试验点的实测大气腐蚀速率数据;
S2、气象环境数据收集:收集大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的气象环境数据,收集对象包括各个气象站点的坐标、温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧的浓度,并计算温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值;
S3、剂量响应函数模型建立:运用回归分析方法,建立大气腐蚀速率数据和气象环境数据间的函数模型1;公式为:
ML=8.484×10-6·T0.485·Rh2.719·SO2 0.413·O3 0.460·NO2 0.261
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;T表示温度,单位为℃;Rh表示相对湿度;SO2表示二氧化硫的浓度,单位为μg/m3;O3表示臭氧的浓度,单位为μg/m3;NO2表示二氧化氮的浓度,单位为μg/m3;
建立污染源影响大气腐蚀速率的函数模型2;公式为:
ML=-A·lnDw+B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Dw表示距离污染源的距离,单位为km;当污染源为重度污染时,A=63.78,B=99.063;当污染源为中度污染时,A=32.64,B=55.71;当污染源为轻度污染时,Dw的取值范围为0~1.5,A=0,B=25;
建立海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3;公式为:
ML=A·Ds -B
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;A、B为污染源腐蚀系数;Ds表示距离海岸线的距离,单位为m;污染源腐蚀系数A=1.119×106,B=0.984;
S4、大气腐蚀等级图绘制操作:根据步骤S3的三个函数模型和GB/T19292.1-2003标准中的大气腐蚀等级划分,运用ArcGIS软件中的统计分析模块、地图叠加分析模块、重分类模块绘制大气腐蚀等级图;具体过程为:步骤1、将收集的大气腐蚀等级图绘图区域各个气象站点的原始气象环境数据矢量化,将原始气象环境数据根据函数模型1计算出大气腐蚀速率,并通过气象站点坐标生成矢量点文件,矢量点文件坐标系为WGS84;
步骤2、通过ArcGIS软件中的统计分析模块,采用克里金插值法对步骤1中根据函数模型1计算出的大气腐蚀速率数据结合通过现场暴露试验得到的大气腐蚀速率数据进行空间插值,得到大气腐蚀等级图的底图;
步骤3、对污染源的坐标根据函数模型2以反距离权重插值法进行空间插值,以50个大气腐蚀变化量为间距,根据不同程度的污染源进行缓冲生成矢量面文件,并转为矢量线文件,再由矢量线文件生成矢量点文件,根据不同距离的污染源分别赋值,运用反距离权重插值法对矢量点文件进行空间插值;
步骤4、运用地图叠加分析模块,将步骤3中的插值结果与步骤2中的插值结果数据进行空间叠加运算,再依据海洋影响大气腐蚀速率的函数模型3的递减规律,采用每50个腐蚀速率递减量的距离为一个缓冲区,得到各缓冲区的大气腐蚀等级值,并以多环区的腐蚀值进行空间插值计算,生成连续的海洋影响下大气腐蚀速率数据,并根据GB/T19292.1-2003《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类》,将大气腐蚀从低至高划分为6个等级,分别为:C1-干净、C2-轻微、C3-中度、C4-严重、C5-非常严重、Cx-极其严重,根据上述分级标准进行腐蚀等级的划分,从而生成最终的大气腐蚀等级图;
S5、电力输电系统数据植入:对输电线路杆塔、变电站、电厂和行政分区的地理信息数据进行矢量化处理,将所有进行矢量化处理后的数据的坐标系统一,并进行图形符号的配置,生成适用于电力输电系统的大气腐蚀等级图。
2.根据权利要求1所述的一种大气腐蚀等级图绘制方法,其特征在于:步骤S1中,所述现场暴露试验是根据GB/T14165-2008《金属和合金大气腐蚀试验-现场试验的一般要求》中的现场挂片标准进行现场挂片,挂片试样的尺寸为100mm×50mm,厚度为3mm,试样表面粗糙度为2μm,试样卡槽为橡胶材料,以隔离铝合金架子与金属试片;同时,试样架平面与水平面成30°角,现场暴露架被安装在离地面高5~6m处,方向朝南,一个暴露架上4个试片,历时一年回收暴露架;
挂片回收和清洗是根据GB/T16545-2015《金属和合金的腐蚀-腐蚀试样上腐蚀产物的清除》中的清洗标准,首先用流水冲刷掉挂片表面疏松的锈层,然后按照化学配比500mL浓度1.19g/mL的盐酸+3.5g六次甲基四胺+蒸馏水配置成1000mL的清洗溶液,将经流水冲刷过的挂片放入装有清洗溶液的容器内,在温度20℃~25℃下,人工清洗10min或超声振荡不超过5min,将腐蚀产物去除后,再用水和酒精先后清洗挂片,充分干燥后用电子天平称重,精确到±0.1mg;
通过腐蚀前和腐蚀后的挂片的质量差,计算大气腐蚀速率,计算公式为:
其中,ML表示大气腐蚀速率,单位为g·m-2·y-1;W0表示腐蚀前的挂片的质量,单位为g,WT表示腐蚀后经过清洗后的挂片的质量,单位为g,S表示挂片的面积,单位为m2,T表示现场暴露试验的时间,单位为y。
3.根据权利要求1所述的一种大气腐蚀等级图绘制方法,其特征在于,步骤S2中,所述温度、相对湿度以及二氧化硫、二氧化氮和臭氧浓度的年平均数值计算公式为:
其中,xij表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度在第i天第j时的数值,表示温度、相对湿度或者二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度的年平均数值。
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CN106295653A (zh) * | 2016-07-29 | 2017-01-04 | 宁波大学 | 一种水质图像分类方法 |
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