一种基于贝叶斯理论的区域斜坡稳定性评价模型

本文结合滑坡物理模型和统计模型的优点,针对小流域滑坡稳定性分析,建立了一种基于贝叶斯理论的区域斜坡稳定性评价模型。该模型主要采用灾害自身信息来修正原始模型中的参数,解决了区域稳定性评价中参数难以确定的问题。该方法首先设定模型的初始参数分布,然后利用采样点雨前和雨后稳定性不同的信息建立验证方程,再根据马尔科夫链蒙特卡罗模拟和贝叶斯方法确定最终的参数分布,进而得出区域稳定性分布。应用该模型对福建省蔡源小流域的6 13滑坡群发性事件进行分析。结果显示,蔡源小流域地区的无量纲黏聚系数C为0.028,有效摩擦角为16.7,土壤的导水系数T和降雨量q的比值为529.026m,可能不稳定地区和不稳定地区达到76.0%。该模型利用历史灾害数据自动模拟出合适的参数,对区域滑坡稳定性评价具有重要意义。     

基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型

矿井突水严重威胁矿区安全生产,快速准确地判别突水水源,对有效防治矿井突水灾害有重大意义。根据鹤壁矿区6个主要含水层水化学成分的差异性,选取了Ca2+、Mg2+、Na++K+、CO2-3、HCO-3、Cl-、SO2-47个指标作为突水水源判别的评价因子,并选用鹤壁矿区294个水样作为学习样本,以Matlab为平台,先采用主成分分析法提炼出三个主成分Z1、Z2和Z3。然后把这3种主成分的值作为贝叶斯判别指标,建立了鹤壁矿区突水水源判别模型。利用该模型对鹤壁矿区随机选取22个突水水样进行水源判别,判别正确19个,错误3个,精度达到86%。判别错误的原因,主要是因为有的含水层水化学类型相似或者几个含水层之间存在一定的水力联系。研究结果表明,基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型能够满足矿井生产要求,可为防治水工作提供决策依据。     

突发性水污染事件溯源方法

为快速准确地求解突发性水污染溯源问题,在微分进化与蒙特卡罗基础上提出了一种新的溯源方法。该方法将溯源问题视为贝叶斯估计问题,推导出污染源强度、位置和排放时刻等未知参数的后验概率密度函数;结合微分进化和蒙特卡罗模拟方法对后验概率分布进行采样,进而估计出这些未知参数,确定污染源项。通过算例与贝叶斯-蒙特卡罗方法进行对比,结果表明:该方法可使迭代次数有效缩减3/4,污染源强度、位置和排放时刻的平均相对误差分别减少1.23%、2.23%和4.15%,均值误差分别降低0.39%、0.83%和1.49%,其稳定性和可靠性明显高于贝叶斯-蒙特卡罗方法,能较好地识别突发性水污染源,为解决突发水污染事件中的追踪溯源难点问题提供了新的思路和方法。     

基于贝叶斯层次时空模型的甘肃省土地利用程度演变分析

以甘肃省为例,在基于Google Earth Engine (GEE)平台实现1995年、2000年、2005年、2010年、2015年和2020年土地变化监测的基础上,利用贝叶斯层次时空模型(BHM)分析土地利用程度的时空变化特征。结果表明：① 研究期间内甘肃省土地利用程度呈增长趋势,其中1995―2000年和2010―2015年增长速度较明显;② 土地利用程度空间格局“东高西低”,热点区域主要分布在陇中、陇东和陇南地区;③ 土地利用程度局部变化呈现明显区域差异,整体表现为“东弱西强”,局部变化热点区域主要分布在河西地区;④ 影响土地利用程度变化的主要因素是经济规模和产业结构,其中经济因素影响程度最高。     

基于贝叶斯网络的生态系统服务空间格局优化——以泾河流域为例

城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明：（1） 水文评价模型（Soil and water assessment tool, SWAT）模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数（R²>0.6）和纳什效率系数（NSE>0.5）,可为进一步评估产水服务提供保障。（2） 2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。（3） 通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。     

分类器和时相结合的流域下垫面分类方法

文章探讨提高卫星遥感大范围流域下垫面分类方法:通过集合贝叶斯分类器和决策树分类器的优势,充分利用TM影像覆被信息,结合影像时相动态信息以获得分类准确的土地覆盖/利用类型;再结合DEM生成的坡度信息得到下垫面类型,最终确定水文地理单元.以河南省的东湾流域为例进行验证,结果表明:贝叶斯法和决策树法分类各有优势,两者结合可以获取更准确的土地覆盖/利用分类结果,辅以时相类信息可以进一步修正类别间的混淆.     

基于贝叶斯网络的Web访问模式挖掘模型系统

根据用户的访问记录,以及每次检索输入的关键词、用户的动作来动态更新用户的兴趣点.提出了一个能较好吻合这一思想的数据挖掘模型,以用户的停留时间、访问频率和用户输入的检索关键词为数据对象,进行用户兴趣分析,动态跟踪用户需求意向,简化检索过程,提高WEB资源的使用效率.     

基于GIS与SDM技术的可视化空间数据分类研究

提出将GIS与可视化空间数据挖掘技术之集成的基本框架。在此基础上,基于VisualC++6.0和Ma-pObject2.0组件技术设计和开发了一个可视化交互空间数据挖掘分类系统,系统采用决策树方法和贝叶斯网络作为数据挖掘方法的基本算法,采用训练与学习相结合实现空间数据的分类。文中用实例数据对系统性能、算法和规则有效性进行了验证。结果表明,该系统是一个适用的、可扩展的可视化交互空间数据挖掘工具,系统能够实现数据挖掘实时动态的交互控制,实现了数据挖掘过程的可视化、挖掘模型的可视化和结果的可视化显示、可视化思考、可视化分析与评价。     

贝叶斯原理在遥感影像恢复中的应用

总结了遥感影像数据获取、传输和存储过程中引起影像退化的原因.根据信号处理中的概率统计理论,推导出了一种可以不依赖目标成像模型的遥感影像去模糊算法.实验结果表明,该算法具有较强的影像恢复能力和抗噪能力,对于缺乏点扩散函数先验知识的模糊遥感影像更加适用.     

采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源影响试验研究

采煤塌陷引起的地裂缝不仅造成地质灾害,还会影响矿区植被的生长发育,破坏矿区生态系统。为深入探讨采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源的定量影响,在神东矿区活鸡兔井田22312工作面选取了受采煤塌陷裂缝影响程度不同的3个试验区进行同位素标记水模拟降水试验。3个试验区根据沙蒿与裂缝的距离不同划分,其采煤塌陷情况分别为未开采区(试验样地内沙蒿距离裂缝大于50 m)、受采煤塌陷影响但无明显裂缝区(简称无明显裂缝区,试验样地内沙蒿距离裂缝大于5 m)以及裂缝区(试验样地内分布有宽度15 cm左右的裂缝通过,且距离沙蒿0~20 cm)。本次试验选择6株沙蒿作为研究对象,划分6个土壤剖面,采用液态水同位素分析仪LGR和Isoprime 100同位素比值质谱仪IRMS分别计算不同土层土壤水和植物样本木质部水的δ18O和δ2H同位素含量,并利用R脚本的MixSIAR贝叶斯混合模型量化降水后不同土层对沙蒿吸水的贡献,探讨土壤水分补给机制和植物水分来源。结果表明:(1) 裂缝区的优先流比例为18.2%;(2) 在未开采区,沙蒿吸收的59.7%的水分来自10~20 cm的土层;(3) 在无裂缝区,沙蒿主要从40~60 cm土层(46.6%)和0~10 cm土层(39.4%)吸水;(4) 在裂缝区,沙蒿吸收的85.9%的水分主要来自40~60 cm的土层。研究结果对揭示采煤塌陷裂缝区土壤水补给机制以及沙蒿吸水模式具有重要意义。