预测海水网箱养殖网箱转移时期的模型研究

以象山港养殖区监测数据为例,在充分考虑养殖区各个环境因子的基础上,应用贝叶斯网络模型来判断网箱转移时期,以期为开发养殖和环境协调发展的健康养殖模式提供科学参考和决策依据.贝叶斯网是图形表示和概率知识的有机结合,是复杂联合概率分布的图形表示方式,它提供了一种自然的表示因果信息的方法,用来发现数据间的潜在关系.在这个网络中,用节点表示变量,有向边表示变量间的依赖关系,以条件概率表示变量之间影响的程度.凭借因果知识就能在了解一些行为和结果的关系下,有原因地解释可能出现的结果,进行预测和决策.使用贝叶斯网建模已成为表达不确定性知识和进行不确定性推理的强有力工具.海水养殖水环境系统是一个多因素多水平耦合作用的复杂不确定系统.首先通过主成分分析选取水温、pH、DO、COD等10个模型指标,然后结合专家知识和给定数据,利用K2和MCMC算法的优势,采用模型平均思路构造了海水网箱养殖水环境各水质因子与网箱是否移动之间的关系模型,进而确定在一定水质条件下网箱移动的概率,为网箱移动情况进行预测及诊断,结果表明:与网箱移动直接有关的是COD、NO2--N、pH、微生物降解能力、叶绿素a和DO这6个指标,它们是影响网箱移动的主导因素,而水温、无机磷、NO3--N和NH4+-N这4个指标对网箱移动不产生直接影响.以200条数据对模型进行验证表明本文建立的网箱移动预测模型其预测精度达94.23%,Kappa指数为0.868,这说明应用贝叶斯网络模型来判断网箱转移时期是可行的,具有非常好的应用前景.     

基于贝叶斯网络的击剑训练优化

在击剑训练中,基于贝叶斯网络建立正向推理和逆向推理模型,发现训练过程和生理指标的相互关系.结合经验知识和样本数据,对该模型中网络结构的构造和网络参数的赋值方法进行详细说明.以女子重剑队的数据进行实验,并与BP神经网络方法进行性能比较.实验表明,该模型能有效的为教练员提供决策支持.     

深度边缘光谱U-Net海水网箱养殖信息提取

网箱养殖是海水养殖的重要类型之一,传统网箱养殖目标光谱特征受近岸植被、水体影响较大,易出现噪声问题.新型深海网箱养殖目标离岸较远,但养殖目标海面框体部分较小,与自然水体光谱相似性较高,难以实现有效提取.本文提出深度边缘光谱U-Net模型对两种海水网箱养殖类型进行养殖信息提取.该模型通过Canny算子双边滤波算法去除波段...     

一种基于有限元原理的养殖网箱耐流特性的数值计算方法

对养殖网箱在海流作用下变形而导致的网箱养殖空间减少的有效把握,是网箱设计计算的核心课题之一。本文提出1种基于有限元原理的用于预测养殖网箱耐流特性的数值模拟方法,以期依据计算机模拟结果,在一定程度上代替传统的模型试验和海上实际测试,寻找提高网箱耐流特性的技术措施和解决方案。     

基于贝叶斯网络的海洋生态环境状况评价——以山东省为例

在海洋开发利用活动日益增多,海洋环境保护压力日益增大的背景下,进行海洋生态环境状况科学评价方法的研究可以为开展海洋生态环境监测评估与海洋生态环境保护政策制定提供科学依据,促进改善海洋生态环境状况。本文首先基于贝叶斯网络基本理论,构建了海洋生态环境状况贝叶斯网络评价模型;再以山东省为例,充分融合专家经验知识与客观数据,从定性与定量两个角度评价了2013—2019年山东省近海生态环境状况,分析了各评价指标间关系及其对近海生态环境状况的影响程度。评价结果表明2013—2019年山东省近海生态环境状况保持一般状态,海洋环境质量与海洋生态灾害类指标对评价结果影响最大,山东省海洋环境保护工作初见成效。研究结果表明该评价模型能有效评价海洋生态环境状况,分析结果对于环境保护政策制定具有一定的借鉴意义。     

基于多态模糊贝叶斯网络的半潜平台安装风险分析

针对半潜式平台安装作业风险评估中存在的风险多态性和模糊性问题,构建了一种多态模糊贝叶斯网络风险分析模型。根据行业规范推荐标准定义语言性评价模糊集,描述根节点的事故状态发生概率,克服了传统方法中确定性概率难以获取的困难。利用相似性聚合法结合置信度指标融合专家意见,引入改进的去模糊化转换方法,提高了专家知识经验转化为定量数据的合理性和可靠性。基于贝叶斯网络的双向推理和敏感性分析技术,实现了工程作业全过程的风险评估。通过对陵水17-2项目半潜平台整体吊装过程进行风险分析,验证该模型的合理性与有效性,为半潜平台安装作业风险管理与防控策略制定提供指导。     

宁德三沙湾网箱养殖与环境质量的关系

为了确定福建省三沙湾网箱养殖对海洋环境的潜在风险以及鱼病暴发时的环境影响因子,在2011年对网箱养殖鱼病暴发前和8月份病鱼大量死亡时的网箱养殖区与对照区的环境质量状况进行了调查。根据所获得的水质指标数据,对影响网箱养殖病害的环境因素进行了分析,运用PRIMER6.0 分析了底栖生物的物种多样性、群落结构和ABC曲线等。研究结果显示,网箱养殖向已经富营养化的三沙湾海域排放了相当数量的磷酸盐,病害暴发时海水中弧菌的数量显著升高。通过网箱养殖鱼类死亡数量与温度、盐度等水质指标的相关性分析,死亡率与三沙湾海水温度、盐度等水文环境有相关性,大潮期间死亡率降低,小潮期间病害加剧。网箱养殖降低了三沙湾底栖生物的物种数和物种多样性指数,但对保护大型底栖生物有一定的积极意义。基于以上结论,提出了促进三沙湾网箱养殖健康及可持续发展的相应措施。     

应用贝叶斯方法对有效信息较少的渔业资源进行资源评估-以印度洋长鳍金枪鱼的资源评估为例

众所周知,对有效信息较少的渔业资源进行资源评估面临很大的挑战,而贝叶斯方法在数据数量较少、质量较差的情况下能利用其它种群高质量的数据或已知的先验信息提高资源评估结果的可靠性。由于印度洋长鳍金枪鱼的数据质量较差而数据量有限,长鳍金枪鱼的资源评估结果存在很大的不确定性,为此,本文以印度洋长鳍金枪鱼的资源评估为例,以调查贝叶斯方法在有效信息较少的资源评估中的优势。本文根据不同的先验假设与捕捞数据系列,共构建了8个贝叶斯动态产量模型,以评估长鳍金枪鱼资源。结果表明:(1)分析参数的后验分布能提高捕捞数据系列选择与参数假设的合理性; (2) 利用种群统计学方法为内禀增长率(r)构建有信息先验,能提高资源评估结果的可靠性。与传统方法相比,当基于贝叶斯框架时,能将已知的知识表示为先验信息并能分析参数的后验分布,从而在数据较少或数据质量较差的情况下,能利用各种信息提高参数估计的合理性与资源评估的可靠性。因此,对数据量较少或数据质量较差情况下的渔业资源评估而言,贝叶斯方法非常有效,如本文所示的印度洋长鳍金枪鱼的资源评估。     

关于海水网箱养殖系统风险评估的基础研究

随着海水网箱养殖业的迅速发展,制约海水网箱养殖发展的种种因素也逐步显露出来(风暴潮等恶劣气候、环境污染、人为的破坏等等),海水网箱养殖在预期获得丰厚利润的同时也面临遭受巨大损失的风险。本文对海水网箱养殖系统风险评估的可操作性进行了基础研究,提出了一套适合海水网箱养殖系统的风险评估方法,并就数据的收集和专家评审表做了一些研究,以此客观的反映系统的安全性和可靠性,使决策者实现对养殖系统生命周期的最佳控制。     

深水网箱养殖的海浪灾害风险预警研究——以浙江省南麂岛地区为例

文章通过分析养殖网箱的受灾机理,根据浮架变形断裂、锚绳断缆脱锚和网箱容积损失过大3种损坏形式,开展深水网箱损坏等级和风险预警等级划分;针对南麂岛6家网箱养殖企业,计算不同情景下的网箱损坏等级,建立定量化数据库,简化风险预警系统输入项,确定风险预警等级对应的浪高阈值,利用精细化风暴潮 近岸浪耦合数值预报模型,制作网箱受灾风险预警产品;经过1808号“玛莉亚”台风和1909号“利奇马”台风的验证,预测结果与实际受损情况一致,可为今后当地网箱养殖企业应对海浪灾害提供技术支撑和服务。     

Prediction of visibility in the Arctic based on dynamic Bayesian network analysis

With the accelerated warming of the world, the safety and use of Arctic passages is receiving more attention.Predicting visibility in the Arctic has been a hot topic in recent years because of navigation risks and opening of ice-free northern passages. Numerical weather prediction and statistical prediction are two methods for predicting visibility. As microphysical parameterization schemes for visibility are so sophisticated, visibility prediction using numerical weather prediction models inclu...     

海洋重磁测网调差的若干理论研究

为从海洋重磁测网的观测资料中确定并扣除各测线含有的系统误差，本研究对调差方法进行理论研究。     

基于神经网络的印度洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)时空分布与海洋环境关系研究

长鳍金枪鱼(Thunnusalalunga)是主要的经济性金枪鱼鱼种之一,其空间分布与环境因子存在着密切联系。利用2012—2019年印度洋长鳍金枪鱼生产数据和海洋环境数据,包括海表面温度(sea surface temperature, SST)、叶绿素浓度(chlorophyll a, chl a)和海表面盐度(sea surface salinity, SSS)构建印度洋长鳍金枪鱼时空分布神经网络模型。以空间(经度,纬度)、环境因子(SST, chl a, SSS)为解释变量,局部渔获量为因变量,变化隐含层节点数,构建了18个BP空间分布模型,并采用10×10交叉验证模型稳定性,以均方误差(meansquareerror,MSE)、平均相对方差(averagerelativevariance,ARV)以及拟合优度(R~2)作为不同模型精度与稳定性的评判标准,最终选取5-18-1(隐含层节点18)模型为最佳模型,其平均MSE值为0.02232,平均ARV值为0.511。利用最优模型预测结果与同期实际捕捞产量进行叠加对比发现两者具有一致性。环境因子敏感性分析表明海表温度显著影响印度洋长鳍金枪鱼渔场分布,其贡献率达到0.2。印度洋长鳍金枪鱼高精度BP神经网络时空分布模型为其资源的可持续开发与动态管理提供了一种新思路。     

基于BP神经网络的湖南镇水库叶绿素a浓度预测模型的研究

以湖南镇水库2006-2007年间的监测资料为基础,利用插值和主成分分析法,运用BP人工神经网络方法构建预测模型,探求叶绿素a浓度与总氮、总磷、溶解氧等5项环境因子之间的关系,选出最佳预测模型,并对模型进行敏感度分析.结果显示:(1)BP神经网络模型对叶绿素a浓度预测值与实测值之间拟合程度良好,相关系数达到了0.95,...     

Prediction and assimilation of surf-zone processes using a Bayesian network: Part II: Inverse models

A Bayesian network model has been developed to simulate a relatively simple problem of wave propagation in the surf zone (detailed in Part I). Here, we demonstrate that this Bayesian model can provide both inverse modeling and data-assimilation solutions for predicting offshore wave heights and depth estimates given limited wave-height and depth information from an onshore location. The inverse method is extended to allow data assimilation using observational inputs that are not compatible with deterministic solutions of the problem. These inputs include sand bar positions (instead of bathymetry) and estimates of the intensity of wave breaking (instead of wave-height observations). Our results indicate that wave breaking information is essential to reduce prediction errors. In many practical situations, this information could be provided from a shore-based observer or from remote-sensing systems. We show that various combinations of the assimilated inputs significantly reduce the uncertainty in the estimates of water depths and wave heights in the model domain. Application of the Bayesian network model to new field data demonstrated significant predictive skill (R² = 0.7) for the inverse estimate of a month-long time series of offshore wave heights. The Bayesian inverse results include uncertainty estimates that were shown to be most accurate when given uncertainty in the inputs (e.g., depth and tuning parameters). Furthermore, the inverse modeling was extended to directly estimate tuning parameters associated with the underlying wave-process model. The inverse estimates of the model parameters not only showed an offshore wave height dependence consistent with results of previous studies but the uncertainty estimates of the tuning parameters also explain previously reported variations in the model parameters.     

建立海洋平台管节点PSN曲线的贝叶斯方法

针对管节点疲劳试验的小样本特点,探讨了建立ＰＳＮ 曲线的贝叶斯方法。在贝叶斯方法中,ＰＳＮ曲线的统计参数作为随机变量处理,首先根据贝叶斯定理求出参数向量的后验概率密度,然后建立ＰＳＮ曲线的贝叶斯方程,最后再编程计算。算例表明,与传统的ＰＳＮ 曲线相比,贝叶斯ＰＳＮ 曲线更加安全可靠     

A Bayesian method for the estimation of return values of wave heights

Bayesian statistics offer a novel means of estimating return values of wave heights and hence of establishing design criteria for offshore structures. The Bayesian method has significant advantages over the classical method since it enables all types of uncertainty (physical, parameter, distribution) associated with the design wave prediction to be handled in a consistent manner in the same analysis.The basic principles of the Bayesian method for drawing inferences are outlined step-by-step. It is shown how Bayesian estimators of return values for wave heights are established by taking an expectation over all parameters and contending distributions. When the Bayesian procedure is applied to large data sets, such as wave data sets, computational difficulties could be encountered, making a “remedial” procedure necessary. However, the Bayesian procedure has been used successfully with wave data sets from the northern North Sea. Furthermore, the associated remedial procedure is such that the program can be made suitable for many existing computers, e.g. desk computers.     

基于XML的实时海洋数据传输网络系统

近年来,在海洋灾害预测、预报等海洋信息产品的开发中,对准确、大量、连续、实时的海洋要素监测数据的依赖性日趋增强。同时,由于海洋数据的复杂性,数据来源的多源性,数据平台异构,数据格式不规范等原因,增大了数据集成的难度,降低了数据使用的效率。文章提出了用XML作为传输媒介,结合Socket网络通信技术,建立实时海洋数据传输网络系统,实现了海洋数据集成与交换格式的统一,屏蔽了影响海洋数据集成和使用效率的因素。文章对XML在海洋信息产品开发中的应用做出了有益的探索和尝试,旨在促进XML在我国海洋信息领域的应用。