基于貝葉斯方法的極端海況概率分析碩士畢業(yè)論文開題報告

1、匯 報 人：XXX 專 業(yè)：水利工程 指導教師：XX 副教授,中國海洋大學碩士研究生學位論文開題報告,基于貝葉斯方法的極端海況概率分析,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準備工作,一、立論依據(jù),1、選題依據(jù)和背景情況 海洋平臺、防波堤等海工建筑物對海上資源開發(fā)、船舶的安全運輸作業(yè)等有著非常重要的作用。然而極端海況對海上安全生產(chǎn)運輸帶來了嚴重

2、的影響。如果海洋平臺，防波堤等海上建筑物重現(xiàn)期設(shè)計高程不合理容易引發(fā)海洋災(zāi)害；但是如果任意增大安全系數(shù)，會使所需投資增大，造成不必要的浪費甚至失去開發(fā)價值。因此，合理推算各種海洋環(huán)境條件的聯(lián)合設(shè)計標準直接影響到近海工程的安全性與經(jīng)濟性，是確保海洋環(huán)境資源安全開發(fā)的重大問題。,一、立論依據(jù),2、研究目的和理論意義 通過理論研究，探討風、浪與水位對設(shè)計標準的影響，考慮三種因素之間的相關(guān)性，在此基礎(chǔ)上建立風、浪、水位三維聯(lián)合

3、概率分布模型，把參數(shù)看成隨機變量，采用貝葉斯方法對概率模型進行參數(shù)估計。貝葉斯方法利用新信息對原有的信息進行訂正和修改，克服了數(shù)據(jù)有限，氣候變化以及臺風產(chǎn)生的長周期波動對模型帶來的影響。用此模型計算出不同重現(xiàn)期設(shè)計高程，結(jié)果更加接近于實際，使近海岸工程在保證安全性的基礎(chǔ)上最大限度節(jié)省投資。,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準備工作,二、文獻綜述,1、極值理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)極值理論

4、最早出現(xiàn)于伯努利在十八世紀提到的精算問題。二十世紀初，德國學者Fisher發(fā)展了極值的近代理論，被視為極值分布漸進原理的基礎(chǔ)。1943年格涅堅科找到了極限分布的類型，并找到了向這些極限分布收斂的充要條件。1958年岡貝爾首先將極值理論應(yīng)用于洪水和氣象統(tǒng)計方面，奠定了極值理論的基礎(chǔ)。我校劉德輔老師提出了多維復合極值分布模型。該模型推廣應(yīng)用于各類工程的概率設(shè)計，自然災(zāi)害和金融風險的概率預測，具有廣泛實用意義。,二、文獻綜述,2、貝葉

5、斯理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)貝葉斯方法起源于英國學者T.R.Bayes逝世后發(fā)表的一篇論文《論有關(guān)機會問題的求解》。在H.Jeffreys、J.O.Berger等學者的努力下，對貝葉斯方法在觀點、方法和理論上不斷進行完善，并成功應(yīng)用到工業(yè)、經(jīng)濟、管理等領(lǐng)域。近年來，Coles和Powell用多元正態(tài)分布作為先驗分布，對極值分布的參數(shù)進行了估計。在國內(nèi)，唐雪梅等系統(tǒng)介紹了貝葉斯方法在小子樣實驗分析中和可靠性評估中的應(yīng)用。史道濟

6、用貝葉斯方法對極值分布進行了參數(shù)估計。,二、文獻綜述,,,,,,,,,,,,,,,,參數(shù)估計方法,,適線法,矩法,極大似然法,3、目前常用的參數(shù)估計方法,最小二乘法,分位數(shù)法,貝葉斯法,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準備工作,三、研究內(nèi)容,1、學術(shù)構(gòu)想與思路、主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題①學術(shù)構(gòu)想與思路 通過閱讀相關(guān)文獻，了解極端海況概率分析的方法和貝葉斯理論，分析

7、傳統(tǒng)方法存在的問題和不足。提出風，浪，水位三維聯(lián)合概率分布模型，分別用貝葉斯法、矩法、最小二乘法、最大似然法等方法對模型參數(shù)進行估計，用蒙特卡洛法評估估計量，比較這些估計值的均值，方差，均方誤差等，說明貝葉斯方法相對于傳統(tǒng)參數(shù)估計方法的優(yōu)劣性。最后用貝葉斯方法根據(jù)數(shù)據(jù)資料估計出模型參數(shù)，計算出各環(huán)境要素不同重現(xiàn)期聯(lián)合設(shè)計標準。,三、研究內(nèi)容,②主要研究內(nèi)容考慮風速，波高，水位三種環(huán)境因素對海洋平臺、防波堤設(shè)計高程的影響，提出三維聯(lián)合概

8、率分布模型。介紹貝葉斯理論在參數(shù)估計方面的應(yīng)用，并分析相對于傳統(tǒng)參數(shù)估計方法的優(yōu)越性。了解貝葉斯方法中先驗分布的確定方法及后驗分布的求解方法，用matlab編寫MCMC（馬爾科夫鏈蒙特卡洛）算法程序，以便計算出參數(shù)后驗分布的期望值和相應(yīng)置信區(qū)間。,三、研究內(nèi)容,用蒙特卡洛法進行試驗，通過比較各種參數(shù)估計方法得到估計值的均值，標準差和均方誤差等來說明貝葉斯方法的優(yōu)越性。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，利用SWAN得出極值風速對應(yīng)的極值波高。然后利用建

9、立好的模型，計算出不同重現(xiàn)期設(shè)計標準，為近海岸工程提供參考。③擬解決的關(guān)鍵技術(shù)或問題風速、波高和水位三維聯(lián)合概率分布模型的建立。利用SWAN，通過極值風速，地形等數(shù)據(jù)對相應(yīng)極值波高的計算。貝葉斯方法先驗分布的確定和后驗分布的計算。,三、研究內(nèi)容,3、論文的創(chuàng)新之處提出風速，波高，水位三維聯(lián)合概率分布模型。運用SWAN軟件，通過風速，地形等資料計算出相應(yīng)極值波高。采用貝葉斯方法對概率分布模型進行參數(shù)估計。4、預期的研究結(jié)果

10、對于本文提出的三維概率分布模型，用貝葉斯方法得出模型參數(shù)，比傳統(tǒng)方法得出的參數(shù)具有更多優(yōu)良性質(zhì)。根據(jù)概率分布模型預測不同重現(xiàn)期的設(shè)計高程，比其它傳統(tǒng)方法更接近于實際情況，既保證了安全性，又節(jié)省了投資，提高了效益。,三、研究內(nèi)容,2、擬采取的研究方法,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準備工作,四、論文安排,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準備工

11、作,五、已完成的準備工作,能夠比較熟練的使用Matlab進行編程計算，學習了SWAN等成熟商業(yè)軟件和模型；完成了培養(yǎng)計劃中所規(guī)定的課程，學習掌握了貝葉斯理論基礎(chǔ)原理和MCMC算法原理；收集并閱讀了國內(nèi)外海洋工程極值理論研究的資料，掌握了常用的參數(shù)估計方法。完成了學術(shù)論文《The study on the analysis of submarine landslide in the continental slope region