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(bào)告

1、匯 報(bào) 人：XXX 專 業(yè)：水利工程 指導(dǎo)教師：XX 副教授,中國海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)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(xiàn)綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準(zhǔn)備工作,一、立論依據(jù),1、選題依據(jù)和背景情況 海洋平臺(tái)、防波堤等海工建筑物對(duì)海上資源開發(fā)、船舶的安全運(yùn)輸作業(yè)等有著非常重要的作用。然而極端海況對(duì)海上安全生產(chǎn)運(yùn)輸帶來了嚴(yán)重

2、的影響。如果海洋平臺(tái)，防波堤等海上建筑物重現(xiàn)期設(shè)計(jì)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(huì)使所需投資增大，造成不必要的浪費(fèi)甚至失去開發(fā)價(jià)值。因此，合理推算各種海洋環(huán)境條件的聯(lián)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直接影響到近海工程的安全性與經(jīng)濟(jì)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(fēng)、浪與水位對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)、浪、水位三維聯(lián)合

3、概率分布模型，把參數(shù)看成隨機(jī)變量，采用貝葉斯方法對(duì)概率模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。貝葉斯方法利用新信息對(duì)原有的信息進(jìn)行訂正和修改，克服了數(shù)據(jù)有限，氣候變化以及臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的長周期波動(dòng)對(duì)模型帶來的影響。用此模型計(jì)算出不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)高程，結(jié)果更加接近于實(shí)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(xiàn)綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準(zhǔn)備工作,二、文獻(xiàn)綜述,1、極值理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)極值理論

4、最早出現(xiàn)于伯努利在十八世紀(jì)提到的精算問題。二十世紀(jì)初，德國學(xué)者Fisher發(fā)展了極值的近代理論，被視為極值分布漸進(jìn)原理的基礎(chǔ)。1943年格涅堅(jiān)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(jì)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(fù)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(jì)，自然災(zāi)害和金融風(fēng)險(xiǎn)的概率預(yù)測(cè)，具有廣泛實(shí)用意義。,二、文獻(xiàn)綜述,2、貝葉

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

6、用貝葉斯方法對(duì)極值分布進(jìn)行了參數(shù)估計(jì)。,二、文獻(xiàn)綜述,,,,,,,,,,,,,,,,參數(shù)估計(jì)方法,,適線法,矩法,極大似然法,3、目前常用的參數(shù)估計(jì)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(xiàn)綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準(zhǔn)備工作,三、研究內(nèi)容,1、學(xué)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(xué)術(shù)構(gòu)想與思路 通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，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(fēng)，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(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，用蒙特卡洛法評(píng)估估計(jì)量，比較這些估計(jì)值的均值，方差，均方誤差等，說明貝葉斯方法相對(duì)于傳統(tǒng)參數(shù)估計(jì)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(jì)出模型參數(shù)，計(jì)算出各環(huán)境要素不同重現(xiàn)期聯(lián)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。,三、研究內(nèi)容,②主要研究內(nèi)容考慮風(fēng)速，波高，水位三種環(huán)境因素對(duì)海洋平臺(tái)、防波堤設(shè)計(jì)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(jì)方面的應(yīng)用，并分析相對(duì)于傳統(tǒng)參數(shù)估計(jì)方法的優(yōu)越性。了解貝葉斯方法中先驗(yàn)分布的確定方法及后驗(yàn)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(jì)算出參數(shù)后驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)，通過比較各種參數(shù)估計(jì)方法得到估計(jì)值的均值，標(biāo)準(zhǔn)差和均方誤差等來說明貝葉斯方法的優(yōu)越性。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用SWAN得出極值風(fēng)速對(duì)應(yīng)的極值波高。然后利用建

9、立好的模型，計(jì)算出不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)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(fēng)速，地形等數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)極值波高的計(jì)算。貝葉斯方法先驗(yàn)分布的確定和后驗(yàn)分布的計(jì)算。,三、研究內(nèi)容,3、論文的創(chuàng)新之處提出風(fēng)速，波高，水位三維聯(lián)合概率分布模型。運(yùn)用SWAN軟件，通過風(fēng)速，地形等資料計(jì)算出相應(yīng)極值波高。采用貝葉斯方法對(duì)概率分布模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。4、預(yù)期的研究結(jié)果

10、對(duì)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(yù)測(cè)不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)高程，比其它傳統(tǒng)方法更接近于實(shí)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(xiàn)綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準(zhǔn)備工作,四、論文安排,目 錄,一、立論依據(jù)二、文獻(xiàn)綜述三、研究內(nèi)容四、論文安排五、已完成的準(zhǔn)備工

11、作,五、已完成的準(zhǔn)備工作,能夠比較熟練的使用Matlab進(jìn)行編程計(jì)算，學(xué)習(xí)了SWAN等成熟商業(yè)軟件和模型；完成了培養(yǎng)計(jì)劃中所規(guī)定的課程，學(xué)習(xí)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(jì)方法。完成了學(xué)術(shù)論文《The study on the analysis of submarine landslide in the continental slope region