PPR（投影寻踪回归）地震综合预报模型研究

PP(投影寻踪)是处理和分析高维观测数据的新兴统计方法。其基本思想是把高维数据点阵投影到低维(1～3维)子空间上,寻找出能反映原高维数据结构特征的投影以达到研究分析高维数据的目的。我们研究的目的是将投影寻踪回归技术应用于地震综合预报之中。 1 PPR基本原理概述     

基于PPAR模型视二维地震时间序列预测的初步研究

PP投影寻踪是一种长于分析非正态、非线性的高维数据的新统计方法,它通过投影降维,客观地寻找反映高维数据结构特征的投影方向,从而解决“维数祸根”和高维数据间的非正态、非线性问题。将PP理论和时间序列分析中的自回归(AR(K))模型结合起来,建立投影寻踪自回归预测模型(PPAR)。尝试实现地震震级和时间的视二维预测,即在固定研究区里。实现震级和时间二要素的预测,进而建立视二维地震时间序列的投影寻踪自回归模型。研究中首先选取北天山地区作为实验区,模型的回归拟合和外符检验效果较理想,可实现视二维预测目标。考虑到实际预测意义。即中强地震的预测,又以天山地区为研究区。令其震级序列的震级阈值分别为5．0和5．5,分别以未删除余震和删除余震的序列建立模型。对比分析表明,后所建立的模型要优于前的模型。特别是对时间间隔序列的预测。两外符检验的合格率均较高,故认为对于震级和时间二要素的预测是有一定实效的。     

HPPPR模型及其在地震综合预测研究中的初步应用

在综合考虑经典投影寻踪算法特点的基础上,针对投影寻踪计算中存在的一些不利因素,给出相应的解决思路.利用数值仿真技术进行基于粒子群优化算法与厄密特多项式构建的投影寻踪回归模型建模能力与计算精度的检验,再将其应用于多维地震时间序列综合建模预测中.计算结果和进一步分析表明,基于粒子群优化算法与厄密特多项式构建的投影寻踪回归投影寻踪模型具有简单、快速、有效的特点,在实际地震综合预测建模中取得了满意的效果,可作为地震综合预测的一种回归分析方法.     

基于粒子群优化算法与厄米多项式构建地震综合预测投影寻踪回归模型

在地震综合预测投影寻踪研究工作中,投影寻踪回归算法是其中应用最多的一种方法．但一般投影寻踪回归算法构造技术较为复杂,采用多次局部光滑回归,计算量较大,外推较为繁杂,容易陷于局部解．在综合考虑传统投影寻踪回归算法特点的基础上,针对投影寻踪回归计算中存在的一些不利因素,给出了一定的解决思路:采用粒子群优化算法代替高斯 牛顿算法优化投影方向;采用厄米多项式代替分段线性光滑回归来拟合岭函数,以简化优化过程;参数优化无需分组,获得全局优化的岭函数．利用数值仿真技术进行基于粒子群优化算法与厄米多项式构建的投影寻踪回归模型建模能力与计算精度的检验,再将其应用于多维地震时间序列和一般多维无序地震样本回归综合建模预测中．通过计算和分析表明,基于粒子群优化算法与厄米多项式构建的投影寻踪回归模型具有简单、快速、有效的特点,在实际地震综合预测建模中取得了满意的效果,可作为地震预测的一种综合分析方法．      

地震预报研究中的新指标与新方法

简要介绍了近期地震专业文献中发表过的, 特别是作者及其多位合作者近年来探讨出的可用于地震预报研究的一些新指标与新方法。新指标包括数理统计中的地震活动性新指标(森下指数I, 由震级一频度关系导出的参数C和b值谱等)及利用数字化地震记录得出的地震波动力学特性新指标(波形线性度、频谱特征量等).新方法有两类:非线性科学方法(分形、自相似与自组织结构、神经网络)和高维数据图形分析方法(脸谱分析、投影寻踪、时间几何分析).      

地震特征拾取及其在解释应用中的新进展

本文通过对瞬时振幅、瞬时相应、瞬时频率的应用研究的回顾，进一步论述了对这三种瞬时特征在地震记录分析中，如何利用模式识别技术和引用最新的ＰＰ方法即投影寻踪方法，同时介绍了倾角和方位角在三维 震资料解释中的应用，文中给出了每一种特征的应用实例。     

投影寻踪聚类在新疆地震预报中的应用

投影寻踪聚类(PPC)是投影寻踪和非分层聚类方法的综合,它同时尝试分类数据和寻找聚类结构的低维有代表性的特征。对于本项研究,Richard J．Bolton Richard J．B提出一个基于正交标准变量(考虑样本的大小)的投影寻踪指教和判断投影寻踪聚类的最优类别数的方法对新疆地区地震活动作聚类分析,模拟聚类结构。我出不同区域的有效的参量组合结构,判断后续聚类结构,对未来地震大小做出预测。通过对由不同的时间窗长和滑动步长的地震活动性自变量的PP聚类分析,发现短期预测效果不好,而时间窗长分别为12个月和18个月,相应的步长为6个月和12个月的PP聚类效果较好：柯坪地区、乌恰地区的投影寻踪聚类分析的内符检验对应率达60％以上。通过对比分析,认为取时间窗长为18个月的结果更好些。这与自变量的选取有关——地震活动性参量主要是反映中期震兆信息。     

高维PP时间序列分析在地震预报中的应用

将投影寻踪(PP)与高维时间序列分析结合起来，建立了地震PP综合预测模型。并选取祁连山地区作研究区，做了未来三个月内最大震级的短期预测，经展望式检验，合格率(预测误差≤0．5或≤10％)≥80％。中根据实际需要提出建立一定震级门限(M≥4．0)的预测具有更好的效果。本预测模型还可增加自变量、维数和改变时间尺度，并运用到其他领域中。     

基于粒子群优化投影寻踪概率模型的桥梁地震震害预测方法研究

地震是我国最常见的自然灾害之一,强烈的地震往往会引起震区内大量建筑物倒塌或损害。桥梁是是社会生命线工程的重要构成部分,也是地震中最容易破坏的部件。如需对震区桥梁震害损失、交通可靠性、桥梁加固优化以及救援应急决策等方面研究,需要进行桥梁震前的震害评估。传统的震前震区桥梁震害预测的方法或多或少存在主观性的因素,且存在评估结果稳定性不高的情况。借助投影寻踪模型数理统计聚类方法,构建了基于投影寻踪方法的生命线桥梁震害预测模型,结合粒子群计算机算法优化投影方向参数,将桥梁震害预测的多维评价指标投影计算成一维数值,并根据投影值的大小以及置信区间对桥梁的震害进行预测,通过两组数据实验验证模型,结果基本达到了预期,泛化能力较好。     

基于地震活动性的地震预报研究新进展

本文综述近年来国际地震界在基于地震活动性的地震预报研究中所取得的新进。主要有两部分：一是基于地震活动性的地震预报指标，包括前震，平静与空区，地震时空分布特性及其有关参数，地震迁移，相关与“窗口”；二是基于地震活动性的地震预报方法，包括概率统计方法。非线性科学方法，高维数据的图形分析方法，模糊数学与灰色系统理论方法等。     

连续缺失地震数据的高阶流式预测滤波插值方法

由于观测系统实施以及经济因素的限制,采集到的勘探地震数据在空间方向上总是不规则分布的,并且往往会出现数据的大范围连续缺失情况.许多后续地震数据处理方法(例如：多次波压制和波动方程偏移等)都需要空间上规则分布的数据.插值技术是一种解决地震数据缺失问题的有效手段,但是传统的数据插值方法在进行连续缺失数据重建时往往会出现失效的情况,尤其在处理非平稳地震同相轴时精度不高,并且大多数的方法需要迭代计算,在处理高维大规模数据时效率较低.针对连续缺失地震数据的快速插值问题,本文提出了一种非迭代的时空域高阶流式预测滤波插值方法,通过使用高阶限制条件来提高连续缺失数据的滤波器估计精度,提高局部约束条件的稳定性,改善低阶流式计算由于滤波器系数无法连续更新所造成的插值失效情况.同时,空间非因果滤波器和蛇形插值路径的设计方案可以有效减小大范围连续缺失数据和数据边界对于预测滤波器的计算误差,本方法能够有效处理包括近炮检距缺失情况在内的连续缺失数据插值重建.通过与工业标准傅里叶凸集投影(POCS)方法进行比较,理论模型和实际数据处理结果表明,本文提出的高阶流式预测滤波插值方法对高维连续缺失地震数据有较好的重建效果...     

地震死亡人数评估的投影寻踪回归建模研究

基于中国1990—2011年68次地震历史资料的5个评价指标数据和地震死亡人数,采用五重交叉验证法,建立基于SMART算法的投影寻踪回归（S-PPR）模型,模型预测误差小于等于0人、1人、2人、10人的样本占比分别为41.2%、61.8%、75%和92.6%,8个测试样本预测误差少于2人的占比62.5%,表明模型具有较高的预测精度。在5个评价指标中,地震震级对地震死亡人数的影响最显著,其次是人口密度,然后是地震发生时间、震中烈度,ΔL的影响较小。针对本例数据,不采用交叉验证法,在满足建立BPNN模型最基本要求的情况下,在多次训练的基础上可以“挑选”出“误差很小”、“精度很高”的模型,但这种挑选出来的模型是没有泛化能力和实用价值的。与采用交叉验证法建立的MLR、BPNN模型相比,S-PPR模型具有更高的数据拟合能力、泛化能力和稳健性,拓展了地震死亡人数评估的新方法和技术。     

投影寻踪自回归模型和应变积累释放模型在新疆地震趋势预测中的应用

本研究以5年为时间窗,1年为滑动步长构建自变量序列,建立了新疆各研究区的投影寻踪自回归中长期地震预测模型;同时应用应变积累释放模型探讨了各区不同时段应变积累与释放特征,依据各区的应变积累水平及其地震活动分期特征判定未来地震趋势。综合分析两个模型的地震趋势预测意见,给出了新疆各研究区未来5年(2006-2010年)的地震危险性判定意见。     

一种最优化地震层析成像方法

本文讨论了Radon反投影离散公式和最小二乘法Radon重建公式。比较详细地研究了在有限投影角条件下图像重建问题,给出了两种有实际意义的外推数据方法。     

时间序列的投影寻踪自回归在新疆地震预报中的应用

选取新疆各分区一年和半年最大震级时间序列资料 ,运用投影寻踪自回归方法 ,建立相应的中、短期预测模型。并把预测模型应用于新疆年中和年度地震趋势分析 ,其预测结果是可信的 ,有一定的现实意义。     

体积CT投影数据的模拟方法

体积CT是目前研究的热点,也是医疗CT和工业CT的发展方向。在研究体积CT重建算法的过程中,模拟投影数据是必不可少的一部分。本文提出一种体积CT投影数据的模拟方法。这种方法的特点是准确、适用性广,模拟得到的投影数据能够准确反映各断层的细节信息,一方面可以为后继体积CT重建算法提供可靠的投影数据,另一方面也可以根据需要有选择地模拟失真的投影数据。我＇ffJN用此方法对人脑部及某工件的CT投影数据进行了模拟,并对模拟得到的数据采用滤波反投影算法进行重建,将重建后的断层图像与原始图像进行比较,得到了很好的重建结果,进一步验证了该投影数据模拟方法的可行性。     

拉东投影法三维叠前深度偏移

对地下地质构造进行正确成像是地震勘探的最终目的,由于三维地震资料采集不可能都沿垂直构造走向的方向进行,为地震资料的三维处理带来了许多困难. 本文将三维叠后拉东投影偏移思想应用于三维叠前处理中,提出了三维叠前投影偏移算法. 利用拉东投影变换的原理,将整个三维叠前数据体投影到一系列各方向的径向线上,各方位角的构造都包含在其中某条或多条径向剖面上. 投影完成后,形成一系列的独立的二维叠前测线,可采用二维叠前深度偏移成像方法来实现各径向线的叠前偏移,当各径向剖面偏移完成后,在时间切片上进行反投影,从而最终形成三维叠前深度偏移结果. 实际应用表明,用本方法进行三维叠前深度偏移时,深度偏移剖面对横向分辨率有所提高,对陡地层和小断层的成像效果有所改善.     

SEED格式地震数据的快速转换软件

目前CDSN台站的设备配置采用IRISGSN的标准，它的功能之一是能够直接生产出国际流行的SEED格式数据。SEED格式以其数据编排科学合理在地震学界广为应用。拥有生成SEED格式的地震数据的功能。则在地震数据管理方面向国际接轨迈进一大步，也使我国地震工作者能够得到更好的数据服务，从而促进了地震科学研究。     

用Pg波走时重建华北地区结晶基底速度及时间项图像

应用层析成象以投影方法，对华北地区２８条深地震剖剖面地震测深剖面Ｐｇ波走时进行处理，作出该区结晶基底速度及时间项成像。并作了方法的数值模型合成数据的敏感性分析，证明所采用有效性及成象结果的可靠性。计算中应用ＬＳＱＲ算法求解大型稀疏超定方程。并采用只存储矩阵非零元素技术，使存储量减小到原矩阵百分之一，同时零元素不参数加计算，提高了运算速度。华北地区结昌基底速度为５．９－６．３５ｋｍ／ｓ，时间最大为２     

基于POCS方法指数阈值模型的不规则地震数据重建(英文)

不规则地震数据会对地震多道处理技术的正确运行造成不良影响,降低地震资料的处理质量。本文将广泛用于图形图像重建的凸集投影方法应用到地震数据重建领域,实现规则样不规则道缺失数据的插值重建。对于整道缺失地震数据,将POCS迭代重建过程由时间域转移到频率域实现,避免每次迭代都对时间做正反Fourier变换,节约了计算量。在迭代过程中,阈值参数的选择方式对重建效率有重要影响。本文设计了两种阈值集合模型进行重建试验,试验结果表明:在相同重建效果下,指数型阈值集合模型可以有效减少迭代次数,提高重建效率。此外,分析了POCS重建方法的抗噪性能和抗假频性能。最后,理论模型和实际资料处理效果验证了本文重建方法的正确性和有效性。