碩士畢業(yè)論文開題

匯報人：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(fēng)、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(fēng)、浪、水位三維聯(lián)合概率分布模型，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(fēng)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(xué)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(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，自然災(zāi)害和金融風(fēng)險的概率預(yù)測，具有廣泛實用意義。二、文獻綜述2、貝葉斯理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)貝葉斯方法起源于英國學(xué)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(xué)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(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，了解極端海況概率分析的方法和貝葉斯理論，分析傳統(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(fēng)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(fēng)速對應(yīng)的極值波高。然后利用建立好的模型，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(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(fēng)速，波高，水位三維聯(lián)合概率分布模型。運用SWAN軟件，通過風(fēng)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(yù)期的研究結(jié)果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(yù)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、擬采取的研究方法理論分析法掌握極值理論，了解設(shè)計標準的推算方法。掌握貝葉斯理論，了解先驗分布的選取方法以及后驗分布的計算方法。數(shù)值計算法用matlab編寫程序，計算參數(shù)的后驗分布期望值和置信區(qū)間。利用SWAN，計算極值風(fēng)速相對應(yīng)的極值波高。對比分析法用蒙特卡洛法評價各參數(shù)估計方法的估計量，對比參數(shù)估計值的偏差、方差，均方誤差等性質(zhì)說明貝葉斯方法的優(yōu)越性。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、論文安排任務(wù)起止時間任務(wù)內(nèi)容2016.03——2016.05收集相關(guān)資料，閱讀相關(guān)文獻，了解極值理論的研究進展、常用的參數(shù)估計方法和貝葉斯原理。2016.06——2016.07掌握貝葉斯方法中先驗分布的確定方法和后驗分布的計算方法，學(xué)習(xí)MCMC算法的matlab程序編寫。2016.08——2016.09確定三維聯(lián)合分布模型，并用各種參數(shù)估計方法得出模型參數(shù)的估計值，并比較分析。2016.09——2016.10通過實測資料，利用SWAN計算出概率模型所需相應(yīng)數(shù)據(jù)，并進一步計算出不同重現(xiàn)期設(shè)計標準。2016.11——2017.03撰寫論文初稿，爭取導(dǎo)師和專家意見并進一步修改。2017.06完成論文終稿，進行答辯。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(xué)習(xí)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(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)估計方法。完成了學(xué)術(shù)論文《The