Разработка геоинформационного метода периодограмм-анализа с реализацией устойчивого итерационного трехпараметрического процесса. Разработка полигармонических моделей рядов солнечной активности и уровня Каспийского моря, составление прогноза изменений.
При низкой оригинальности работы "Геоинформационное моделирования пространственно-временных геофизических процессов с полигармонической структурой", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Настоящая диссертационная работа посвящена разработке технологии анализа данных о пространственно-временных геофизических процессах, изучаемых такими науками о Земле как климатология, океанология, гляциология и геология с целью установления причин взаимозависимости между ними и долгосрочного прогнозирования развития геосферы Земли. Объектом исследования настоящей работы являются пространственно-временные геофизические процессы, заданные временными рядами, для которых эмпирически устанавливается полигармоническая структура. Предметом исследования настоящей работы являются модели пространственно-временных геофизических процессов, заданных временными рядами с полигармонической структурой, и методы расчета их параметров. На основании анализа имеющихся данных о пространственно-временных геофизических процессах с полигармонической структурой был сделан вывод о необходимости разделения объектов исследования на два класса по признаку устойчивости искомых параметров во времени: на стационарные и нестационарные. Разработка геоинформационного метода периодограмм-анализа с реализацией устойчивого итерационного трехпараметрического процесса, позволяющего рассчитывать параметры полигармонических моделей пространственно-временных геофизических процессов, заданных рядами с пропусками и неравномерной дискретизацией, включающих составляющие с периодом, превышающим интервал наблюдений.Полигармоническая модель временного ряда со стационарными параметрами имеет следующий вид: , где x(ti) - моделируемый временной ряд, n - количество гармоник, Aj=const, Tj=const, jj, j=1,n - амплитуда, период и фаза j-ой гармоники, mx=const - среднее значение модели, u(ti) - аддитивный шум. Для расчета параметров модели был применен метод минимизации остаточной дисперсии: Для обеспечения расчетов разработан программно устойчивый алгоритм поиска локального минимума остаточной дисперсии, основанный на последовательных итерационных процедурах по трем параметрам. На первом этапе построения модели проводится построение периодограммы - сканирование множества частных моделей, включающих только одну гармоническую составляющую: При расчетах принимается следующие нулевые гипотезы: A=0, t=t0(1 Dt)i<T, j=.0, где T - время наблюдения; t0 - минимальный рассматриваемый период; Dt - принятая разрешающая способность. В отличие от периодограммы Шустера в предложенном методе минимизация остаточной дисперсии проводится не только по фазе и амплитуде, но и по периоду, что позволило повысить разрешающую способность метода и выделять составляющие с периодом, превышающим интервал дискретизации. В случае наличия априорных данных о присутствии в исследуемом временном ряде составляющих с периодом длительностью менее двух интервалов дискретизации, программа позволяет производить расчет их параметров.
План
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Список литературы
В диссертации разработано математическое и программное обеспечение геоинформационного моделирования пространственно-временных геофизических процессов с полигармонической структурой для долгосрочного прогнозирования изменения исследуемых процессов и установления причин взаимозависимости между ними. Показано, что полигармоническая структура эмпирически может устанавливаться как со стационарными, так и с нестационарными параметрами. В зависимости от этого для математического описания разработаны геоинформационные модели и методы расчета их параметров. Геоинформационное моделирование пространственно-временных геофизических процессов с полигармонической структурой проводилось на основании данных, характеризующих, в основном, климатическую изменчивость на территории Европы.
Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем.
1. Разработан геоинформационный метод периодограмм-анализа с реализацией устойчивого итерационного трехпараметрического процесса, позволяющий рассчитывать параметры полигармонических моделей пространственно-временных геофизических процессов, заданных рядами с пропусками и неравномерной дискретизацией, включающих составляющие с периодом, превышающим интервал наблюдений, что позволяет, в частности, осуществлять долгосрочный прогноз изменения исследуемых процессов.
2. Разработан геоинформационный метод расчета параметров модели взаимозависимости пространственно-временных геофизических процессов со стационарными параметрами полигармонической структуры, позволяющий объяснять причины взаимозависимости на основе сходства продолжительностей длительных периодов.
3. Разработана геоинформационная модель пространственно-временных геофизических процессов с нестационарными периодами и нелинейной амплитудой, отражающей характеристики нарастания/затухания интенсивности.
4. Разработана полигармоническая модель ряда солнечной активности, включающая составляющую с периодом 1800 лет, объясняющую современное глобальное потепление климата Земли с позиций изменения солнечной активности. Найдены геоинформационные подтверждения прогноза изменения солнечной активности на протяжении последних 2500 лет на примере климата Европы.
5. Разработана полигармоническая модель ряда уровня Каспийского моря, включающая составляющую с периодом 124 года. Найдены геоинформационные подтверждения прогноза изменения уровня Каспийского моря на протяжении последних 100 лет.
Публикации в журналах из перечня ВАК: 2. Якушев Д.И. К вопросу моделирования авторегрессией второго порядка/ Д.И. Якушев//Известия ГЭТУ. СПБ.: ГЭТУ, 1994. Вып. 469. C.76-80.
3. Якушев Д.И. Обработка результатов измерений методом Гаусса-Зейделя/ Д.И. Якушев//Известия ГЭТУ. СПБ.: ГЭТУ, 1995. Вып. 479. C.64-68.
11. Якушев Д.И. Исследование колебаний уровня Каспия/Д.И. Якушев// С.-Петерб. электротехн. ун-т. СПБ., 2004. 6с. Деп. в ВИНИТИ. 10.02.04, № 234-В2004.
12. Якушев Д.И. Выделение из временного ряда гармонических составляющих/Д.И. Якушев//С.-Петерб. электротехн. ун-т. СПБ., 2004. 9с. Деп. в ВИНИТИ. 10.02.04, № 235-В2004.
13. Якушев Д.И. Расчет параметра логистического уравнения по экспериментальным данным с пропусками/Д.И. Якушев//С.-Петерб. электротехн. ун-т. С-Пб, 2004. 9с. Деп. в ВИНИТИ. 10.02.04, № 232-В2004.
Другие публикации: 14. Оптимизация режимов экспериментальной установки электродуговой вакуумной очистки проволоки/Д.И. Якушев, В.И. Криворотов, А.Г. Трояножко, В.Л. Чабан//Вестник технологии судостроения. 2000. №6. С.35-37.
15. Якушев Д.И. К расчету параметров многофакторных полиномиальных регрессионных моделей/Д.И. Якушев//Вестник Санкт-Петербургского отделения Метрологической академии. СПБ.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. 2001. №8. С.71-80.
16. Якушев Д.И. Определение степени аппроксимирующего полинома/Д.И. Якушев//Вестник Санкт-Петербургского отделения метрологической академии. СПБ.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 2003. Вып. 10. С. 37-43.
Тезисы к докладам на международных и всероссийских конференциях: 17. Антонов А.Е. О гелиоциклах и уровне солнечной активности на рубеже XX и XXI веков/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев, А.В. Жукова//Циклы природы и общества: Тез. докл. V междунар. конф., г. Ставрополь, 1997г. Ставрополь, 1997. C.135-137.
18. Антонов А.Е. Эволюция гелио- и геофизических процессов в полигармоническом представлении и ожидаемые тенденции в изменении климата на территории Восточной Европы и России в XXI веке/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев// Фундаментальные проблемы естествознания: Материалы междунар. науч. конгр., г. Санкт-Петербург, 1998г. СПБ., 1998. C. 8.
19. Антонов А.Е. О сверхвековом цикле солнечной активности/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций: Тез. докл. всеросс. науч.-техн. конф., г. Санкт-Петербург, 1998г. СПБ.: СПБГЭТУ, 1998. С.11-12.
20. Антонов А.Е. О выявлении циклических закономерностей в геофизических рядах/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 1999г. СПБ., 1999. C. 137-140.
21. Антонов А.Е. О взаимодействии сверхвековых и внутривековых климатоформирующих циклов/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Циклы: Материалы I междунар. конф., г. Ставрополь, 1999г. Ставрополь, 1999. С. 48-49.
22. Антонов А.Е. Современный климатический тренд и ожидаемый уровень гелио- и геофизических процессов в XXI веке/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Циклы: Материалы II междунар. конф., г.Ставрополь, 2000г.-Ставрополь, 2000. С. 34-37.
23. Антонов А.Е. Циклоэнергетика геофизических и биопродукционных процессов/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Циклы: Материалы III междунар. конф., г. Ставрополь, 2001г. Ставрополь, 2001. Ч.3. С. 24-25.
24. Антонов А.Е. Энергетика периодических колебаний геофизических и биопродукционных процессов/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев// IV Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 27-30 июня 2001г. СПБ., 2001. Т.2. С.208-210.
25. Антонов А.Е. Сверхвековой цикл солнечной активности и его климатоисторическое подтверждение/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Циклы природы и общества: Материалы X междунар. конф., г. Ставрополь, 2002г. Ставрополь, 2002. Т.1. С.47-50.
26. Антонов А.Е. Исследование зависимости уровня Каспия от климатических факторов/А.Е. Антонов, Д.И. Якушев//Пространство, Время, Тяготение: Материалы VII междунар. науч. конф., г. Санкт-Петербург, Россия, август 19-23, 2002. СПБ.: ТЕССА, 2003. С.89-93.
27. Скляров О.П., Порошин А.Н., Якушев Д.И. Экспертная система для исследования и коррекции речевых нарушений и хаусдорфова размерность V-ритма речи/О.П. Скляров, А.Н. Порошин, Д.И. Якушев//ФАМ"2003: Труды Второй Всеросс. конф., г. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2003г. Красноярск, 2003. Ч.II. C.181-187.
28. Якушев Д.И. Проблемы производства фонографических экспертиз с применением программно-аппаратного комплекса "Диалект"/Д.И. Якушев // Актуальные вопросы организации и производства судебных экспертиз: Материалы междунар. школы-семинара, г. Санкт-Петербург, 26-29 мая 1998г. СПБ., 1999. C.66-72.
29. Якушев Д.И. К вопросу о выделении периодичностей/Д.И. Якушев // Актуальные вопросы организации и производства судебных экспертиз: Материалы междунар. школы-семинара, г. Санкт-Петербург, 26-29 мая 1998г. СПБ., 1999. C.72-82.
30. Якушев Д.И. Математическая обработка лингвистического описания качества металлургических процессов/ Д.И. Якушев//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 27-30 июня 2000г. СПБ., 2000. Т.1. С.140-142.
31. Якушев Д.И. Организация баз данных на основе экспертных оценок объектов/Д.И. Якушев//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 27-30 июня 2001г. СПБ., 2001. Т.1. С.202-203.
32. Якушев Д.И. Алгоритмы математического моделирования в области информационно-измерительных и управляющих систем/Д.И. Якушев// 55-ая конф. профессорско-преподавательского состава СПБГЭТУ, г. Санкт-Петербург, 31 янв. 2002г. СПБ., 2002.
33. Якушев Д.И. О постановке задачи моделирования/Д.И. Якушев// V Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 2002г. СПБ., 2002. С.284-285.
34. Якушев Д.И. Метод выделения гармонических составляющих из временных рядов/Д.И. Якушев//Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации: Материалы междунар. науч.-техн. конф., г. Пенза, 22-24 октября 2002г. Пенза, 2002. С. 6-7.
35. Якушев Д.И. Определение параметров полигармонической модели временных рядов с аддитивным шумом Коши/Д.И. Якушев//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 26-28 июня 2003. СПБ., 2003. Т.1. С.383-385.
36. Якушев Д.И. Итерационный подход к нахождению параметров моделей/ Д.И. Якушев//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 2002г. СПБ., 2002. Т.3. С. 95-98.
37. Якушев Д.И. Подготовка данных при построении моделей/Д.И. Якушев // Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 26-28 июня 2003г. СПБ., 2003. Т.1. С.386-387.
38. Якушев Д.И. Субъективный характер моделирования/Д.И. Якушев, С.О. Урюпов//Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 2002г. СПБ., 2004. Т.3. С.99-101.
39. Якушев Д.И. Эмпирические алгоритмы, программы и модели для описания климатических и звуковых временных рядов/Д.И. Якушев//57-ая конф. профессорско-преподавательского состава СПБГЭТУ, г. Санкт-Петербург, январь-февраль 2004г. СПБ., 2004.
40. Antonov A.E. Correlation of variability of the climatic factors (Взаимозависимость изменчивости климатических факторов)/А.E. Antonov., D.I. Yakushev// V Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл., г. Санкт-Петербург, 2002г. СПБ., 2002. С.286-287.
41. Skljarov O.P. An expert system for study and correction of speech disorders and hausdorff dimension of the speech V-rhythm (Экспертная система для исследования и коррекции речевых нарушений и хаусдорфова размерность V-ритма речи)/O.P. Skljarov, A.N. Poroshin, D.I. Yakushev//FAM"2003: Proc. of the Second All-Russian Conference, Krasnoyarsk, 2003. Krasnoyarsk: ICM SB RAS, 2003. P.II.- P.188-194.
42. Skljarov O.P. Hausdorff dimension of the speech V-rhythm and an expert system of partner-learning special type (Хаусдорфова размерность V-ритма речи и экспертная система специального партнерского типа)/O.P. Skljarov, A.N. Poroshin, D.I. Yakushev//XIII Сессия Российского Акустического общества: Труды, г. Москва, АКИН, 19-23 ноября 2003г.М., 2003. P.513-516. http://library.akin.ru/rao/sess13/sect8s.htm
43. Yakushev D.I. Modelling of sonants (Моделирование сонантов)/D.I. Yakushev//SPECOM"2002. Proc. of international Workshop Speech and Computer. St. Peterburg, September 2-5, 2002. St. Peterburg, 2002. P.87-90.
44. Yakushev D.I. Calculation of a logistics equation parameter on experimental data with the miss (Вычисление параметра логистического уравнения по экспериментальным данным с пропусками)/D.I. Yakushev//Physcon-2003: Proceedings (CD) St. Peterburg, 2003. P.699-702.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
