基于复杂度理论的地磁变化场时间序列特征分析          下载免费PDF全文

牛超  刘代志  李夕海  曾小牛  李义红  王红霞 《地球物理学报》2014,57(8):2713-2723

复杂度理论为研究地磁变化场提供了新思路和新途径.地磁变化场从物理起源上可以看作是一种复杂系统,因此,本文从军事工程应用需求出发,基于复杂度理论,提出运用样本熵、多尺度熵及滑动窗样本熵方法对不同磁扰程度下的地磁变化场时间序列进行复杂度特征分析,结果表明：（1）样本熵和多尺度熵能够很好地表征地磁扰动强度及演化特征,启发我们可设计一种新的“熵指数”来衡量地磁扰动大小;（2）滑动窗样本熵能够准确定位地磁扰动时间段,对于磁暴识别与预测、空间灾害性天气预警等有一定的参考价值;（3）Mackey-Glass时滞混沌方程随时间的演化呈现出与地磁场日变曲线非常相似的形态,因此,地磁变化场或许可用时滞混沌方程来表示,对于我们更好地认识地磁变化场物理机理、建模预测与地磁寻的等军事工程应用都有一定的意义.  相似文献   

地磁变化场的MEEMD-样本熵-LSSVM预测模型     

牛超  李夕海  易世华  卢世坤  刘代志 《武汉大学学报(信息科学版)》2014,(5)

针对地磁变化场时间序列的混沌特性,提出了一种改进的集成经验模态分解(modified ensemble empirical mode decomposition,MEEMD)-样本熵-最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的地磁变化场预测模型。首先,利用MEEMD-样本熵将非平稳的地磁变化场时间序列分解为一系列复杂度差异明显的地磁变化场子序列;然后,针对每一个子序列分别建立LSSVM模型,选择各自适合的最优模型参数;最后,以地磁台站实测的地磁变化场数据为例进行实验,并与基于单一LSSVM以及RBF径向基神经网络的两种预测模型进行比较。实验结果表明,MEEMD-样本熵-LSSVM模型的预测值能紧跟地磁变化场的变化趋势,相比另外两种模型,体现出更好的预测效果,在地磁Kp指数小于3时,预测3h平均绝对误差为1.63nT。  相似文献   

时空Kriging算法在区域地磁场插值中的应用及改进          下载免费PDF全文

陈鼎新  刘代志  曾小牛  孟亮  杨晓君 《地球物理学报》2016,59(5):1743-1752

本文以区域地磁场为应用背景,研究了时间域信息对地磁场插值效果的影响.用时空Kriging算法进行插值时,在时空Kriging变差函数的拟合过程中,将角度信息引入向量距离,定义了新的向量距离形式,提出了改进的时空Kriging算法,并对权重的选取进行讨论.对经度87.2°E—126.6°E,纬度19.0°N—49.6°N范围内的32个台站时均值地磁场数据进行插值实验.在添加了时间信息之后,插值结果在兼顾经度方向和纬度方向变化的同时,边值问题也得以缓解,明显优于传统方法.交叉验证结果表明,随着时间域信息和向量角度的加入,Kriging算法的性能得到改进,地磁场的插值精度依次提高.对比实验中,改进Kriging算法的精度最高、性能最稳定,MAE集中在1nT左右,MSE集中在[0,5]的范围内.  相似文献   

一种基于径向基神经网络的地磁场K指数实时标定方   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

齐玮  王秀芳  李夕海  刘代志 《地球物理学报》2010,53(1):147-155

K指数是一种重要的地磁活动指数,标定K指数的难点在于规则日变化S_R的确定,尽管FMI（Finnish Meteorological Institute,芬兰气象学院）方法能够比较准确地识别规则日变化S_R,给出合理的K指数,但是该方法存在一天的延迟,无法实现实时标定.为了解决这一问题,本文提出了一种基于径向基神经网络的K指数实时标定方法：首先用修正后的FMI方法提取H分量的时均值序列,接着以径向基神经网络对该序列进行建模,最后基于神经网络模型实时获取规则日变化,并结合H分量分均值观测数据标定K指数.实验结果表明：该方法能够以3.8598 nT的标准误差实时获取规则日变化S_R;实时标定的K指数与直接用FMI-H方法延迟一天标定的K指数相比,完全吻合的占69.8%,差别大于一个标度的仅占0.77%.  相似文献   

积分迭代法的正则性分析及其最优步长的选择   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

曾小牛  李夕海  刘代志  韩绍卿 《地球物理学报》2011,54(11):2943-2950

位场积分迭代法是一种解决位场大数据量、大深度向下延拓的有效方法.本文基于Kirsch正则化子理论,推导了积分迭代法对应的正则化滤子函数,并证明积分迭代法为一种求解位场向下延拓不适定反问题的正则化方法.针对积分迭代法迭代步长固定、迭代次数较多影响收敛速度的问题,提出该迭代法最优迭代步长的选择原理.理论模型和实测数据对比分...  相似文献   

地磁场K变化的信息熵   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

齐玮  王秀芳  王仁明  李夕海  刘代志 《地球物理学报》2011,54(3):780-786

K指数作为最常用的一种地磁活动指数,它描述的是地磁场不规则变化的扰动程度,因此,地磁场的不规则变化又称为K变化.K指数虽已有70多年的历史,并在世界范围内被普遍接受,然而,它只能反映扰动的幅度,无法反映扰动的次数,只标定扰动幅度最大的分量,无法给出地磁场三分量扰动的总体描述,同时,K指数的标定还与坐标选择有关.从信息科...  相似文献   

基于改进高斯-牛顿法的位场向下延拓     

曾小牛  刘代志牛超 齐玮 《测绘学报》2014,43(1):37-44

本文针对位场向下延拓的不适定问题,在分析最优化算法中高斯-牛顿法基本原理及滤波函数滤波特性的基础之上,提出基于正则参数指数递增计算方法和残差最小步长准则的改进高斯-牛顿法。基于理论重力模型和航磁实测数据的对比实验表明,改进后得到的自适应迭代法具有相对较高的位场向下延拓精度和很好的收敛性。  相似文献   

位场向下延拓的改进迭代维纳滤波法   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

曾小牛  刘代志  李夕海  牛超  杨晓君  卢世坤 《地球物理学报》2014,57(6):1958-1967

根据维纳滤波理论导出的位场向下延拓滤波器为最佳下延滤波器,但因其实现需要已知待求位场和噪声的功率谱而在实际应用中受到限制.针对该问题,本文首先提出一种基于位场径向平均功率谱的位场噪声水平估计方法,进而利用偏差准则求取正则化参数,实现位场正则化向下延拓;然后将位场正则化下延结果的功率谱作为待求位场功率谱的估计初值,采用带修正项的迭代维纳滤波方法来更新对待求位场功率谱的估计,最后提出本文的位场向下延拓改进迭代维纳滤波方法.基于理论重力模型数据及航磁实测数据进行了向下延拓对比试验,结果表明,改进迭代法具有较好的收敛性,且下延精度优于Tikhonov正则化法和递增型维纳滤波法.  相似文献   

试论军事地球物理学   总被引：16，自引：10，他引：6  

刘光鼎  刘代志 《地球物理学进展》2003,18(4):576-582

从地球物理学的历史与现状出发,探讨了建立一门新学科——“军事地球物理学”的目的与意义,进而讨论了军事地球物理学的学科内涵与外延、研究对象与方法、研究任务与发展方向,并重点介绍了地球物理战与地球物理武器,最后就学科的建立与发展提出了几点设想与建议。  相似文献   

壳体大地构造学研究中的有序与无序     

刘代志 《大地构造与成矿学》2001,25(3):344-349

有序与无序是系统的两种状态,而壳体是历史-因果论大地构造的综合概念,无疑应视为一个系统;又壳体大地构造学也是一学科系统,相应的壳体大地构造理论亦是理论系统。所以,壳体系统演化与运动过程中的有序与无序,壳体大地构造学理论发展及与其相关的科学共同体的研究过程中的有序与无序,都可以归结为壳体大地构造学研究中的有序与无序问题而加以研究。本文正是从壳体大地构造理论的科学观和方法论的角度,探讨壳体系统与壳体大地构造理论系统中的有序与无序问题,以期对历史-因果论综合大地构造学的建设与发展提出一点浅见。  相似文献