硕士毕业论文开题_工学_高等教育_教育专区。水利工程,硕士研究生,毕业论文开题答辩,论文题目《基于贝叶斯方法的极端海况概率分析》
中国海洋大学硕士研究生学位论文开题报告 基于贝叶斯方法的极端海 况概率分析 汇 报 人：XXX 专 业：水利工程 指导教师：XX 副教授 目 录 ? 一、立论依据 ? 二、文献综述 ? 三、研究内容 ? 四、论文安排 ? 五、已完成的准备工作 一、立论依据 1、选题依据和背景情况 海洋平台、防波堤等海工建筑物对海上资源开发、船舶 的安全运输作业等有着非常重要的作用。然而极端海况对海 上安全生产运输带来了严重的影响。如果海洋平台，防波堤 等海上建筑物重现期设计高程不合理容易引发海洋灾害；但 是如果任意增大安全系数，会使所需投资增大，造成不必要 的浪费甚至失去开发价值。因此，合理推算各种海洋环境条 件的联合设计标准直接影响到近海工程的安全性与经济性， 是确保海洋环境资源安全开发的重大问题。 一、立论依据 2、研究目的和理论意义 通过理论研究，探讨风、浪与水位对设计标准的影响，考 虑三种因素之间的相关性，在此基础上建立风、浪、水位三维 联合概率分布模型，把参数看成随机变量，采用贝叶斯方法对 概率模型进行参数估计。贝叶斯方法利用新信息对原有的信息 进行订正和修改，克服了数据有限，气候变化以及台风产生的 长周期波动对模型带来的影响。用此模型计算出不同重现期设 计高程，结果更加接近于实际，使近海岸工程在保证安全性的 基础上最大限度节省投资。 目 录 ? 一、立论依据 ? 二、文献综述 ? 三、研究内容 ? 四、论文安排 ? 五、已完成的准备工作 二、文献综述 1、极值理论国内外研究现状、发展动态 ?极值理论最早出现于伯努利在十八世纪提到的精算问题。 ?二十世纪 初 ，德国学者Fisher发展了极值的近代理论，被视为极值分布渐进 原理的基础。 ?1943年格涅坚科找到了极限分布的类型，并找到了向这些极限分布收敛的充 要条件。 ?1958年 冈 贝 尔 首先将极值理论应用于洪水和气象统计方面，奠定了极值理论 的基础。 ?我 校 刘德辅 老 师 提出了多维复合极值 分 布 模型。该模型推广应用于各类工程 的概率设计，自然灾害和金融风险的概率预测，具有广泛实用意义。 二、文献综述 2、贝叶斯理论国内外研究现状、发展动态 ?贝叶斯方法起源于英国学者T.R.Bayes逝世后发表的一篇论文《论有关 机会问题的求解》。 ?在H.Jeffreys、J.O.Berger等学者的努力下，对贝叶斯方法在观点、 方法和理论上不断进行完善，并成功应用到工业、经济、管理等领域。 ?近年来，Coles和Powell用多元正态分布作为先验分布，对极值分布的 参数进行了估计。 ?在国内，唐雪梅等系统介绍了贝叶斯方法在小子样实验分析中和可靠 性评估中的应用。 ?史道济用贝叶斯方法对极值分布进行了参数估计。 二、文献综述 3、目前常用的参数估计方法 矩法 适线法 极大似然法 参数估计 方法 分位数法 最小二乘法 贝叶斯法 目 录 ? 一、立论依据 ? 二、文献综述 ? 三、研究内容 ? 四、论文安排 ? 五、已完成的准备工作 三、研究内容 1、学术构想与思路、主要研究内容及拟解决的关键问题 ①学术构想与思路 通过阅读相关文献，了解极端海况概率分析的方法和贝叶斯理论 ，分析传统方法存在的问题和不足。提出风，浪，水位三维联合概率 分布模型，分别用贝叶斯法、矩法、最小二乘法、最大似然法等方法 对模型参数进行估计，用蒙特卡洛法评估估计量，比较这些估计值的 均值，方差，均方误差等，说明贝叶斯方法相对于传统参数估计方法 的优劣性。最后用贝叶斯方法根据数据资料估计出模型参数，计算出 各环境要素不同重现期联合设计标准。 三、研究内容 ②主要研究内容 ? 考虑风速，波高，水位三种环境因素对海洋平台、防波堤设计 高程的影响，提出三维联合概率分布模型。 ? 介绍贝叶斯理论在参数估计方面的应用，并分析相对于传统参 数估计方法的优越性。 ? 了解贝叶斯方法中先验分布的确定方法及后验分布的求解方法， 用matlab编写MCMC（马尔科夫链蒙特卡洛）算法程序，以便计 算出参数后验分布的期望值和相应置信区间。 三、研究内容 ? 用蒙特卡洛法进行试验，通过比较各种参数估计方法得到估计 值的均值，标准差和均方误差等来说明贝叶斯方法的优越性。 ? 根据实测数据，利用SWAN得出极值风速对应的极值波高。然后 利用建立好的模型，计算出不同重现期设计标准，为近海岸工 程提供参考。 ③拟解决的关键技术或问题 ? 风速、波高和水位三维联合概率分布模型的建立。 ? 利用SWAN，通过极值风速，地形等数据对相应极值波高的计算。 ? 贝叶斯方法先验分布的确定和后验分布的计算。 三、研究内容 3、论文的创新之处 ? 提出风速，波高，水位三维联合概率分布模型。 ? 运用SWAN软件，通过风速，地形等资料计算出相应极值波高。 ? 采用贝叶斯方法对概率分布模型进行参数估计。 4、预期的研究结果 ? 对于本文提出的三维概率分布模型，用贝叶斯方法得出模型参 数，比传统方法得出的参数具有更多优良性质。 ? 根据概率分布模型预测不同重现期的设计高程，比其它传统方 法更接近于实际情况，既保证了安全性，又节省了投资，提高 了效益。 三、研究内容 2、拟采取的研究方法 理论分析法 数值计算法 对比分析法 ?用蒙特卡洛法评价 各参数估计方法的 估计量，对比参数 估计值的偏差、方 差，均方误差等性 质说明贝叶斯方法 的优越性。 掌握极值理论，了 解设计标准的推算 方法。 掌握贝叶斯理论， 了解先验分布的选 取方法以及后验分 布的计算方法。 ?用matlab编写程序 ，计算参数的后验 分布期望值和置信 区间。 ?利用SWAN，计算极 值风速相对应的极 值波高。 目 录 ? 一、立论依据 ? 二、文献综述 ? 三、研究内容 ? 四、论文安排 ? 五、已完成的准备工作 四、论文安排 任务起止时间 2016.03——2016.05 2016.06——2016.07 2016.08——2016.09 2016.09——2016.10 2016.11——2017.03 2017.06 任务内容 收集相关资料，阅读相关文献，了解极值理论的研究进展、 常用的参数估计方法和贝叶斯原理。 掌握贝叶斯方法中先验分布的确定方法和后验分布的计算方 法，学习MCMC算法的matlab程序编写。 确定三维联合分布模型，并用各种参数估计方法得出模型参 数的估计值，并比较分析。 通过实测资料，利用SWAN计算出概率模型所需相应数据，并 进一步计算出不同重现期设计标准。 撰写论文初稿，争取导师和专家意见并进一步修改。 完成论文终稿，进行答辩。 目 录 ? 一、立论依据 ? 二、文献综述 ? 三、研究内容 ? 四、论文安排 ? 五、已完成的准备工作 五、已完成的准备工作 ? 能够比较熟练的使用 Matlab 进行编程计算，学习了 SWAN等 成熟商业软件和模型； ? 完成了培养计划中所规定的课程，学习掌握了贝叶斯理论基 础原理和MCMC算法原理； ? 收集并阅读了国内外海洋工程极值理论研究的资料，掌握了 常用的参数估计方法。 ? 完成了学术论文《The study on the analysis of submarine landslide in the continental slope region of northern South China Sea 》，并已投稿。 中国海洋大学硕士研究生学位论文开题报告 敬请各位老师 提出宝贵意见 谢谢各位老师！
