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Theis 公式非线性拟合求参(最小二乘,Python)

已有 1176 次阅读 2023-11-7 14:31 |个人分类:地下水动力学|系统分类:博客资讯

最小二乘法是一种用途非常广泛的算法,常常用于线性拟合。对非线性的变量关系,就要想办法先线性化。

Theis 公式是非线性的,所以需要将其转化为初始参数附近的线性形式,如用泰勒级数展开并忽略高阶项,我们要从初始参数开始寻找参数优化的最优步长,据此可使用最小二乘法拟合。

程序设计需要考虑以下问题

  • 最小二乘法得出的 $(T_0 Delta T,S_0 Delta S)$ 有时为不合理的负值,这是需要收缩步长使参数
    为正值。可以用二分法缩小步长保证参数为正值;

  • 最小二乘法只是在初值的基础上进行了一步优化。为了得到最优参数,需要用得出的参数作为新的
    参数初值迭代计算;

  • 初值对计算效率有影响,简单方法是选取两组观测数据按 Jacob 公式计算参数初值。


内容源自地下水动力学课程教学内容,程序可在 `Jupyter notebook` 中运行,需要安装的库:Jupyter,
Jupyterlab,numpy,scipy,matplotlib,ipympl,mpl_interactions.

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