基于贝叶斯方法的极端海况概率分析硕士毕业论文开题报告

1、汇 报 人：XXX 专 业：水利工程 指导教师：XX 副教授,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,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

2、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

3、、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。

4、 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,参数估计 方法,适线法,矩法,极大似然法,3、目前常用的参数估计方法,最小二乘法,分位数法,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

5、研究内容及拟解决的关键问题 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,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

6、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。 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

7、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,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,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 submarin