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基本信息
- 項目名稱：
- 基于馬爾可夫鏈模型在災(zāi)害性凝凍天氣預(yù)測的應(yīng)用
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 立足災(zāi)害性，建立考察指標(biāo)，修正指標(biāo)，建立馬爾可夫鏈模型，對中長期災(zāi)害性凝凍天氣進行預(yù)測?；诒闅v性，計算各個狀態(tài)重現(xiàn)期，給出長期應(yīng)對災(zāi)害性凝凍天氣的建議
- 詳細(xì)介紹：
- 本文立足于“災(zāi)害性”，建立年凝凍最長持續(xù)天數(shù)的考察指標(biāo)，基于數(shù)理統(tǒng)計“期望”思想，用韋布爾分布修正考察指標(biāo);通過計算指標(biāo)序列的自相關(guān)系數(shù)，知道年凝凍最長持續(xù)天數(shù)序列是一列相依的隨機變量，經(jīng)檢驗，序列滿足“馬氏性”之后，計算各階自相關(guān)系數(shù)（各種步長），各階自相關(guān)系數(shù)刻畫不同滯時期至下年凝凍最長持續(xù)天數(shù)間的相關(guān)關(guān)系及其相關(guān)性的強弱。因而，可考慮分別以該年之前的若干年的年凝凍最長持續(xù)天數(shù)對該年凝凍最長持續(xù)天數(shù)狀況進行預(yù)測，再按之前若干年與預(yù)測年的相關(guān)關(guān)系強弱加權(quán)求和，即達到充分、合理利用信息進行預(yù)測的目的，這就是加權(quán)馬爾可夫鏈預(yù)測的基本思想;最后在此基礎(chǔ)上通過考察馬爾可夫的極限分布，計算各個狀態(tài)的重現(xiàn)期，基于此給相關(guān)部門在預(yù)防災(zāi)害性凝凍天氣和減少災(zāi)害性凝凍天氣帶來的損失提供參考意見。具體步驟，第一步，建立考察指標(biāo)-年凝凍最長持續(xù)天數(shù)；第二步，建立馬爾可夫鏈進行初步預(yù)測；第三步，基于期望的思想，用韋布爾分布修正指標(biāo)；第四步，對序列進行馬氏性檢驗；第五步，建立加權(quán)馬爾可科夫預(yù)測模型，實例檢驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)測狀態(tài)是否符合實測狀態(tài)；第六步，在此基礎(chǔ)上，運用模糊集理論特征值作為指標(biāo)值的預(yù)測值；第七步，對2009~2010年指標(biāo)值的狀態(tài)及值進行預(yù)測；第八步，運用馬爾可夫極限分布，指出今后防凝凍工作的重點。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：提供一種中長期預(yù)測災(zāi)害性凝凍持續(xù)天數(shù)的方法，基于此，給出應(yīng)對凝凍天氣的建議。 基本思路：立足于災(zāi)害性，建立凝凍最長持續(xù)天數(shù)的考察指標(biāo)，用韋布爾分布修正考察指標(biāo)，經(jīng)檢驗，序列滿足“馬氏性”之后，計算各階自相關(guān)系數(shù)（各種步長），建立加權(quán)馬爾可夫鏈，最后在此基礎(chǔ)上通過考察馬爾可夫的極限分布，計算各個狀態(tài)的重現(xiàn)期，給出應(yīng)對長期災(zāi)害性凝凍天氣建議。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 獨特性：1.提高中長期災(zāi)害性凝凍天氣預(yù)測精度；2.模型中為引進任何變量，避免由隨機擾動帶來的預(yù)測精度下降； 3.首次將加權(quán)馬爾可夫鏈應(yīng)用于災(zāi)害性凝凍天氣的預(yù)報，拓寬了加權(quán)馬爾可夫鏈應(yīng)用范圍； 4.基于“期望可以有效覆蓋風(fēng)險”的思想，首次提出用韋布爾分布修正參考指標(biāo)，更加適用于異常年份災(zāi)害性凝凍天氣的預(yù)測； 5.基于模糊集理論，給出相應(yīng)區(qū)間的凝凍持續(xù)天數(shù)參考值，使得預(yù)測值更加有使用價值。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 1.提高中長期災(zāi)害性凝凍天氣的預(yù)報精度，更有利于指導(dǎo)城市及鄉(xiāng)村基礎(chǔ)項目建設(shè)的防災(zāi)害性凝凍天氣的工作。 2.指導(dǎo)農(nóng)業(yè)提前做好防凝凍工作，減少農(nóng)業(yè)因災(zāi)害性凝凍天氣帶來的減產(chǎn)損失 3.為災(zāi)害性凝凍天氣提供新方法，新思路， 4.經(jīng)適當(dāng)推廣可運用到其他方面，如某些行業(yè)需保障機器的正常運轉(zhuǎn)，預(yù)測機器正常運轉(zhuǎn)時間；風(fēng)險管理中，需要管理未來最大損失，通過此模型的推廣應(yīng)用可以達到目的等。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：根據(jù)1969~2007年1~2月份的歷史各年凝凍記錄資料，建立年凝凍最長持續(xù)天數(shù)作為災(zāi)害性凝凍的考察指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上利用韋布爾分布修正考察指標(biāo)，采用均值—標(biāo)準(zhǔn)差分級法劃分了馬爾可夫狀態(tài)空間，規(guī)范各階自相關(guān)系數(shù)為權(quán)，建立加權(quán)的馬爾可夫預(yù)測模型，并對貴陽市2006~2007年凝凍最長持續(xù)天數(shù)進行了預(yù)測，實例驗證結(jié)果令人滿意，結(jié)果表明，2006~2007年改進馬爾可夫模型對年災(zāi)害性天氣凝凍所處狀態(tài)預(yù)測效果較好，在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊集理論級別特征值，預(yù)報2006~2007年災(zāi)害性凝凍天氣持續(xù)最長天數(shù)誤差在一天到兩天之間，最后利用了馬爾可夫平穩(wěn)分布，給出今后災(zāi)害性凝凍天氣所處狀態(tài)給出趨勢性預(yù)報?；诖?，給有關(guān)部門指出凝凍工作重點。 關(guān)鍵詞：預(yù)測；災(zāi)害性；年凝凍最長持續(xù)天數(shù)；修正；加權(quán)馬爾可夫鏈；平穩(wěn)分布
獲獎情況
- 迄今為止并未在任何機構(gòu)舉行的會議上或報刊上發(fā)表及獲得獎勵
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1]馮耀龍,韓文秀.加權(quán)馬爾可夫鏈在河流豐枯預(yù)測中的應(yīng)用.[J].系統(tǒng)工程報，1999,19（10）：89~93. [2]孫才志,林學(xué)鈺.江水預(yù)測的模糊權(quán)馬爾可夫模型及應(yīng)用[J],系統(tǒng)工程報，2003,8（4）：295~298. [3]王濤,錢會等.加權(quán)馬爾可夫鏈在銀川地區(qū)降雨量預(yù)測中的應(yīng)用[J],南水北調(diào)與水利科技，2010,02(8):78~81 [4]田紅霞，郭晨.馬爾可夫鏈在預(yù)測太原市降水量中的應(yīng)用[J]，太原科技大學(xué)學(xué)報，2008,12（6）,443~446 [5]趙冰峰，吳素君.三參數(shù)威布爾分布參數(shù)估計方法[J]，金屬熱處理，2007（32）：443~447 [6]傅惠民，高鎮(zhèn)同等.三參數(shù)威布爾分布的置信限[J]，航空學(xué)報，1992,3（13） [7]羅玲玲,周剛.支持向量機在凝凍日數(shù)預(yù)測中的應(yīng)用[J],廊坊師范學(xué)院學(xué)報,2009,12(6):50~52. [8]顧欣.利用數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品分析雨雪凝凍天氣過程[J],貴州氣象,2001,3(25):12~13. [9]湯俊.貴陽地區(qū)凝凍分析和預(yù)報[J],貴州氣象,2002,1(26):21~23. [10]吉延艷,何玉龍等.凝凍預(yù)報災(zāi)害系統(tǒng)[J],氣象研究與應(yīng)用,2007，9（28）:140~142. [11]徐炳南.貴州冬季凝凍預(yù)測信號和預(yù)測模型研究[J],貴州氣象,2001,4(25):3~6.
同類課題研究水平概述
- 1.國內(nèi)外馬爾可夫鏈在天氣預(yù)報研究水平 隨著學(xué)術(shù)水平的不斷深入研究，馬爾可夫鏈模型應(yīng)用深入各方各面，特別近年來國內(nèi)外有很多學(xué)者推崇使用馬爾可夫鏈模型對進行過預(yù)測，等首次提出了加權(quán)馬爾可夫鏈在降雨量的預(yù)報的應(yīng)用，接著學(xué)者、等分別用加權(quán)馬爾可夫鏈模型對降雨量進行了預(yù)測，并采取了有序聚類的劃分方法對降雨量的狀態(tài)進行劃分，避免了對降雨量劃分時受到的主觀影響， 但是在降雨量狀態(tài)的模糊性沒有做充足考慮，利用馬爾可夫鏈在這方面做的功夫比較深，利用模糊集原理，對降雨量狀況進行模糊劃分，可以說馬爾可夫在降雨量的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，但這些都是在降雨量預(yù)測的應(yīng)用，本文由于本人接受的信息有限再無找到馬爾可夫鏈在預(yù)測災(zāi)害性凝凍天氣預(yù)報的應(yīng)用，故參考前人研究降雨量的方法的基礎(chǔ)上，基于災(zāi)害性，建立考察指標(biāo)—年凝凍最長持續(xù)天數(shù)，采用期望思想，首次用韋布爾分布修正指標(biāo)值，建立加權(quán)馬爾可夫預(yù)測模型，實例驗證結(jié)果令人滿意。 2.國內(nèi)外在災(zāi)害性凝凍天氣預(yù)報的研究水平 國內(nèi)在2008年以前，關(guān)于災(zāi)害性凝凍天氣預(yù)報研究只處于利用數(shù)值預(yù)測天氣狀況的階段，：通過分析12~2月850hpa冷舌的氣象圖，得出低溫可作為凝凍預(yù)報指標(biāo)；則得出數(shù)值預(yù)報時在不同的氣象條件下，預(yù)報時因結(jié)合不同指標(biāo)；則利用數(shù)值方法進行凝凍天氣的預(yù)報，其預(yù)報結(jié)果精度并不太理想；采用新的方法計算凝凍等級數(shù)，在基礎(chǔ)上考慮氣象條件進行預(yù)測。綜上，上述采用的方法基于氣象條件來預(yù)報凝凍天氣持續(xù)天數(shù)，其方法復(fù)雜，離不開氣象條件約束條件，關(guān)鍵一點擺脫不了數(shù)值方法在中長期天氣預(yù)測中精度不夠高的缺點。在2008年后，陸續(xù)出現(xiàn)了新的方法，如將支持向量機運用到凝凍天氣的預(yù)測上，雖然文章擺脫氣象圖，可以通過考察歷史氣象資料，尋找統(tǒng)計規(guī)律預(yù)測將來值，但考察的指標(biāo)涉及到的因素過多，難以區(qū)分每一個因素在模型中所起到的作用，亦即有的因素引入時，雖然模型在某些段時間修正了模型的預(yù)測值達到預(yù)測精度要求，但同時伴隨著隨機擾動，給模型帶來了不容忽略的不確定性。
