含噪声数据反演的概率描述

根据贝叶斯理论给出了对含噪声地球物理数据处理的具体流程和方法,主要包括似然函数估计和后验概率计算.我们将数据向量的概念扩展为数据向量的集合,通过引入数据空间内的信赖度,把数据噪声转移到模型空间的概率密度函数上,即获得了反映数据本身的不确定性的似然函数.该方法由于避免了处理阶段数据空间内的人工干预,因而可以保证模型空间中的概率密度单纯反映数据噪声,具有信息保真度高、保留可行解的优点.为了得到加入先验信息的后验分布,本文提出了使用加权矩阵的概率分析法,该方法在模型空间直接引入地质信息,对噪声引起的反演多解性有很强的约束效果.整个处理流程均以大地电磁反演为例进行了展示.     

中国区域交通优势的甄别方法及应用分析

一个区域的交通优势反映在“质”、“量”和“势”三个方面, 每个方面具有相对独立而具体的内涵, 对区域社会经济的发展具有不同的作用, 其中任一方面的刻画和评价仅仅反映区域交通优劣的一个侧面, 只有三方面的综合集成刻画与评价才能真正反映一个区域交通环境的优劣。基于交通地理学的基本理论, 界定了交通优势度的基本概念, 并建立了交通优势度的基本表述结构, 包括交通网络密度、交通干线影响度和区位优势度; 同时基于GIS 技术, 从分项和综合集成两个角度构筑了交通优势度评价的空间数理模型。以我国2365 个地域 单元为样本的实证分析发现, 我国的区域交通优势度呈“偏正态”分布特征, 极少数的地域 (比例为1.4%) 具有非常突出的交通优势, 社会经济发展具有非常优越的交通环境; 大约1/8 的地域(12.4%) 交通条件处于非常明显的劣势, 交通环境是其社会经济发展的不利条件; 大约70%地域处于评价样本的中游或中游偏上水平。从区域上看, 交通优势大致由沿海逐渐向内陆依次递减; 长江三角洲、京津冀、珠江三角洲三大城镇密集区有着明显的交通优势, 覆盖范围广; 成渝地区和武汉都市圈也有较好的交通优势, 但尚未连续成面或覆盖范围较小, 其他城镇密集区和省会城市周边地区有相对较高的交通优势, 但覆盖地域较小。从经济发展措施看, 利用交通优势和规避交通劣势, 应是进行经济活动和产业选择需要考虑的重要因素。     

大兴安岭诺敏河火山群远震P波衰减研究

板内火山活动是板内下方深部物质组成的重要视窗,而中国东北是研究板内火山的热点场所.中国东北火山活动主要沿大兴安岭及松辽盆地周缘分布,隐匿在大兴安岭内的各火山群落鲜有地球物理观测.本研究聚焦于大兴安岭北部的诺敏河火山群,利用围绕诺敏河火山布设的43个流动台站记录到的17个远震事件数据,通过时间域波形匹配法计算了300条直达P波震相的Δt~*,并进一步采用贝叶斯蒙特卡洛方法反演得到了研究区的二维Δt~*模型,为约束诺敏河火山地区的深部结构提供了新的观测证据.结果显示研究区高衰减区域与火山活动在空间位置上有很好的一致性.诺敏河火山与研究区北端临近小古里河火山区域均观测到高Δt~*值,可能由区域下方热地幔物质上涌导致.诺敏河火山东部、科洛河火山西部区域观测到低Δt~*值,与高衰减区域最大Δt~*差值达约0.3±0.05 s,可能由两部分原因导致:该区域下方残留未被侵蚀的岩石圈,以及局部区域或存在的部分熔融导致的残留地幔矿物脱水.     

Comparative study of the effects of three data-interpretation methodologies on the performance of geotechnical back analysis

Back analysis can provide engineers with important information for better decision-making. Over the years, research on back analysis has focused mainly on optimisation techniques, while comparative studies of data-interpretation methodologies have seldom been reported. This paper examines the use of three data-interpretation methodologies on the performance of geotechnical back analysis. In general, there are two types of approaches for interpreting model predictions using field measurements, deterministic versus population-based, both of which are considered in this study. The methodologies that are compared are (a) error-domain model falsification (EDMF), (b) Bayesian model updating and (c) residual minimisation. Back analyses of an excavation case history in Singapore using the three methodologies indicate that each has strengths and limitations. Residual minimisation, though easy to implement, shows limited capabilities of interpreting measurement data with large uncertainty errors. EDMF provides robustness against incomplete information of the correlation structure. This is achieved at the expense of precision, as EDMF yields wider confidence intervals of the identified parameter values and predicted quantities compared with Bayesian model updating. In this regard, a modified EDMF implementation is proposed, which can improve upon the limitations of the traditional EDMF method, thus enhancing the quality of the identification outcomes.     

Detection of changes in precipitation and runoff over eastern Canada and U.S. using a Bayesian approach

Inference about the existence and characteristics of changes in mean level of hydrometeorological sequences that may be generated by climatic variability is an important step before developing management rules in water resources systems. This paper presents a Bayesian approach, based on a single shifting model, which can be used to study a change in the mean level of a set of independent normal random variables. Two different problems are considered: the first is the detection of a change, while the second is the estimation of the change-point and its amplitude under the assumption that a change has occurred. This method is applied to precipitation and runoff data series over eastern Canada and U.S. during the twentieth century. The main results show an increase in the late sixties in the Eastern North American precipitation. This supports conclusions drawn from a number of studies which identified the late sixties to early seventies as a period of possible change.     

污染分布的逼近及应用

污染分布是抗差估计的基础。本文试图从观测值残差入手,首先逼近各观测值方差,进而由方差的变化逼近污染正态分布密度。逼近的基本思想是：将异常观测值的方差扩大。文中构造了方差膨胀函数。基于方差膨胀的污染正态分布,可由最小二乘估计获得模型参数的抗差估计解;并由方差传播定律及Ｂａｙｅｓ推断理论解算参数的验后方差－协方差及置信区间。文中给出了一个算例。     

黄、渤海小黄鱼耳石元素指纹分析及其在种群补充群体识别中的应用

利用电感耦合等离子质谱ICP-MS元素分析方法,测定了黄、渤海125尾小黄鱼的耳石元素指纹图谱,共检测到Mg、Al、Mn、Cu、Zn、Sr、Ba、Ca等8种指纹元素。不同采样站位小黄鱼耳石元素含量均存在显著性差异,线性判别分析可以有效识别不同站位的小黄鱼群体,判别成功率为65%~96%,整体判别成功率为86%。基于耳石元素指纹图谱特征进行聚类分析,可以将黄、渤海小黄鱼早期补充群体划分为渤海种群、黄海中部种群和南黄海种群,其中黄海中部种群站位交叉明显。     

快速高准确度云检测算法及其应用

采用光谱阈值判别和纹理分析相结合的方法, 提出一种基于树状判别结构的快速高准确度云检测算法, 综合利用多个判别准则, 确定图像中云层覆盖情况, 与传统方法相比能够获得更高的分辨精确度。树状判别结构还能够在平均意义上显著提高算法运行效率。同时, 提出了一种改进的分形维数计算方法, 能够在不影响精确度的前提下, 使算法的运行效率提高5倍左右, 基本满足实时性的要求。所提出的云检测算法已在中巴地球资源卫星项目中实际应用, 实际测试结果表明, 该算法达到自动云检测的虚警概率小于5%, 漏警概率小于10%的工程要求。     

后碰撞花岗岩类的多样性及其构造环境判别的复杂性

造山带中普遍存在着相当数量的后碰撞花岗岩类。它们在时间上晚于碰撞事件形成,在空间上可以不受构造单元的严格控制,而是可以跨构造单元分布,有时可以侵入在蛇绿岩之中。后碰撞花岗岩类的主元素特征属于中—高钾钙碱性系列和钾玄岩系列,但以钙碱性系列为主。按照MISA分类,后碰撞花岗岩类可以有I、S和A等3种类型,有的造山带以发育I型花岗岩类为主,而另一些造山带可以广泛发育S型花岗岩,而碱性A型花岗岩并不是在每个造山带都会出现。在微量元素构造环境判别图解上,后碰撞花岗岩类可以落在多种构造环境的区域。因此,仅仅依靠花岗岩类构造环境的地球化学判别图解会得出似是而非的结果。文中强调时空分布特征及区域地质构造的全面分析可能是厘定后碰撞花岗岩类最重要的依据,而在区域地质研究基础上的高精度锆石U-Pb年代学研究能够建立区域构造演化的年代学框架,进而准确地限定后碰撞花岗岩类岩浆活动的时限。     

基于相关向量机的高光谱影像分类研究

虽然支持向量机在高光谱影像分类得到成功应用,但是它自身固有许多不足之处。相关向量机是在贝叶斯框架下提出的更加稀疏的学习机器,它没有规则化系数,其核函数不需要满足Mercer条件,不仅具备良好的泛化能力,而且还能够得到具有统计意义的预测结果。本文从分析支持向量机用于高光谱影像分类存在的不足出发,提出了一种基于相关向量机的高光谱影像分类方法,介绍了稀疏贝叶斯分类模型,将相关向量机学习转化为最大化边缘似然函数估计问题,并采用了快速序列稀疏贝叶斯学习算法。通过PHI和OMIS影像分类实验分析表明了基于相关向量机的高光谱影像分类方法的优越性。