【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）地震的分類(lèi)和預(yù)測(cè)-統(tǒng)計(jì)教育學(xué)

地震的分類(lèi)和預(yù)測(cè) 中南大學(xué) 摘要 本文旨在研究地震的分類(lèi)和預(yù)測(cè)問(wèn)題。根據(jù)國(guó)家地震科學(xué)共享中心提供的世界 1970 2011 年的 數(shù)據(jù)按照多種指標(biāo)進(jìn)行了分類(lèi)。在此基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的方式 對(duì)地震的預(yù)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn) 研究。 分地震帶對(duì)地震活動(dòng)總體趨勢(shì)、 7級(jí)以上強(qiáng)震活動(dòng)的趨勢(shì)建立了數(shù)學(xué)模型，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析，依據(jù)分析結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 首先 依照地震本身特征對(duì)地震進(jìn)行了多種分類(lèi)。根據(jù)地震系列 (主震、余震、前震等 )和震源所處地理位置的不同，都采取了動(dòng)態(tài)聚類(lèi)方法 K 均值法對(duì)其進(jìn)行了分類(lèi)，并得到了 我國(guó)基本的大地震帶；根據(jù)震源深度、震級(jí)大小的不同，也對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)。 然后 用探索性數(shù)據(jù)分析 (步研究了地震活動(dòng)的規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)原始的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)可視化處理。引入地震活動(dòng)度的概念后，在 件上通過(guò)編程繪出全中國(guó)的地震度時(shí)序圖 (圖 3)和四個(gè)大地震區(qū)的時(shí)序圖 (圖 4)，對(duì)地震規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn) 行了定性的分析。 用 法對(duì)上面不平穩(wěn)的活動(dòng)度時(shí)序圖進(jìn)行了平滑，得到了四個(gè)地震帶大致的活動(dòng)度的趨勢(shì)圖 (圖 5)，得出了一些粗略的結(jié)論。 考慮到地震活動(dòng)度時(shí)間序列數(shù)據(jù)的自相關(guān) 性 ， 提出了 p,d,q)模型對(duì)地震活動(dòng)度進(jìn)行了 20 個(gè)月的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。再用 件求解，得到中國(guó) 2009年 9 月至 2011 年 4 月的地震活動(dòng)度的預(yù)測(cè)值 (表 2)。且預(yù)測(cè)值通過(guò)了白噪聲檢驗(yàn)。并根據(jù)預(yù)測(cè)值畫(huà)出了四個(gè)大地震帶 20 個(gè)月的活動(dòng)度趨勢(shì)圖 (圖 7)。 考慮到強(qiáng)震對(duì)人類(lèi)造成的巨大危害，基于地震活動(dòng)系統(tǒng)的灰色性， 建立了灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上的地震趨勢(shì)。通過(guò) 程求解，預(yù)測(cè)了 1990年 2011 年及未來(lái) 20 年內(nèi)，西部、華北、臺(tái)海、南北四大地震帶 7 級(jí)以上大地震發(fā)生時(shí)間 (表 6)。 最后本文根 據(jù)地震數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出了基于均生函數(shù)的時(shí)間序列外推模型，對(duì) 1990 年 2011 年 7 級(jí)以上的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與灰色預(yù)測(cè)模型的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得出了該預(yù)測(cè)模型優(yōu)于灰色預(yù)測(cè)模型的結(jié)論。 在模型的求解之后，對(duì)每個(gè)模型都進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 3 個(gè)預(yù)測(cè)模型 都很好的將影響地震的因素模糊化，通過(guò)地震系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè) 。 關(guān)鍵字： 模型灰色預(yù)測(cè) 均生函數(shù) 時(shí)間序列外推 地震活動(dòng)度 數(shù)據(jù)可視化 目錄 1 問(wèn)題的提出 . 1 本情況 . 1 關(guān)信息 . 1 要解決的問(wèn)題 . 1 2 模型假設(shè)與符號(hào)說(shuō)明 . 1 型假設(shè) . 1 號(hào)說(shuō)明 . 2 3 問(wèn)題分析 . 2 題一： . 2 題二 . 2 4 地震的分類(lèi)模型 . 3 地震系列劃分 . 3 震源位置劃分 . 3 它分類(lèi)方法 . 5 5 地震的預(yù)測(cè)模型 . 5 . 5 p,d,q）模型 . 8 型的提出 . 8 型原理 . 8 模步驟 . 8 型求解 . 9 型的診斷和預(yù)測(cè) . 10 型評(píng)價(jià) . 11 色預(yù)測(cè)模型 . 11 型的提出 . 11 型原理 . 11 型求解 . 13 測(cè)值精度的檢驗(yàn) . 15 色預(yù)測(cè)模型的評(píng)價(jià) . 15 于均生函數(shù)的時(shí)間序列外推模型 . 15 型的建立 . 15 型求解 . 17 型評(píng)價(jià) . 17 6 參考文獻(xiàn) . 18 7 附錄 . 18 附錄 1：地圖以及地震發(fā)生散點(diǎn)匯集圖 . 18 附錄 2 地震帶的劃分 . 19 附錄 3 活動(dòng)度及相關(guān)程序 . 20 附錄 4 . 22 附錄 5 灰色預(yù)測(cè)程序 . 23 附錄 6 地震系列聚類(lèi)結(jié)果 . 24 1 1 問(wèn)題的提出 本情況 地震是地下巖層受應(yīng)力作用錯(cuò)動(dòng)破裂造成的地面震動(dòng)，是一種破壞性極強(qiáng)的自然災(zāi)害，是自然災(zāi)害之首惡。地震可以在很短的時(shí)間內(nèi)使一座城市夷為 平地，使無(wú)數(shù)的家庭支離破碎。為了有效的減小地震帶來(lái)的損失，對(duì)地震進(jìn)行預(yù)測(cè)則很重要。我們從以往已經(jīng)發(fā)生過(guò)的地震記錄中尋求規(guī)律，以達(dá)到對(duì)未來(lái)時(shí)間地震發(fā)生情況的預(yù)測(cè)。全球強(qiáng)震帶主要集中分布在環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶，而且身處其中的不同的地區(qū)間地震發(fā)生情況是互相關(guān)聯(lián)的。我國(guó)亦處在其中，因此我國(guó)的地震活動(dòng)和全球的地震活動(dòng)是密切相關(guān)的，尤其是和板塊邊界的強(qiáng)震活動(dòng)更是如此。 關(guān)信息 國(guó)家地震數(shù)據(jù)科學(xué)共享中心的中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)目錄中給出的全球從 1970年 1月 1日到 2011 年 4月 25日的地震數(shù)據(jù)。 要解決的 問(wèn)題 1)根據(jù)文中給出的參考數(shù)據(jù)，以及地震的性質(zhì)，對(duì)地震劃分種類(lèi)進(jìn)行劃分。 2)根據(jù)文中給出的參考數(shù)據(jù)，以及 我國(guó)地震帶的分布， 對(duì)地震進(jìn)行 合理地 預(yù)測(cè)。 2 模型假設(shè)與符號(hào)說(shuō)明 型假設(shè) 1)對(duì)震級(jí)的計(jì)算有不同的度量，給出的震級(jí)數(shù)據(jù)，假設(shè)已經(jīng)統(tǒng)一成面波震級(jí)； 本文的數(shù)據(jù)能真實(shí)且全面反映地震發(fā)生的情況； 2)不考慮 4級(jí)以下微弱地震對(duì)地震規(guī)律的研究和趨勢(shì)的預(yù)測(cè)； 3)假設(shè)國(guó)家地震數(shù)據(jù)科學(xué)共享中心所提供的地震數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確； 2 號(hào)說(shuō)明 震活動(dòng)度 相關(guān)系數(shù) 遲信息量 度 度 級(jí) 源深度 3 問(wèn)題分析 題一： 地震的分類(lèi)是一個(gè)古老的問(wèn)題，其方法多種多樣，得出的分類(lèi)方法也就相應(yīng)有著不同的解釋。 分類(lèi)方法都是根據(jù)地震本身的屬性，將同一性質(zhì)的地震歸為一類(lèi)。因此考慮用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的聚類(lèi)分析將其按照以下兩種方式進(jìn)行分類(lèi)： 1）按照地震系列進(jìn)行劃分； 2）按震源位置進(jìn)行劃分。 題二 本文旨在研究地震的變化趨勢(shì)，以期掌握其規(guī)律作出預(yù)判。首先 利 用探索性數(shù)據(jù)分析 (步研究了地震活動(dòng)的規(guī)律和趨勢(shì) 。 然后根據(jù) 地震活動(dòng)度時(shí)間 序列數(shù)據(jù)的自相關(guān)性，我們提出了 p,d,q)模型對(duì)地震活動(dòng)度進(jìn)行了 20個(gè)月的趨勢(shì)預(yù)測(cè)和白噪聲檢驗(yàn)。 考慮到強(qiáng)震對(duì)人類(lèi)造成的巨大危害，基于地震活動(dòng)系統(tǒng)的灰色性，我們建立了灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上的地震趨勢(shì)。通過(guò) 程求解，預(yù)測(cè)了1990年 2011年及未來(lái) 20年內(nèi)四大地震帶 7級(jí)以上大地震發(fā)生時(shí)間 。 考慮到 地震的數(shù)據(jù)有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，利用連續(xù)函數(shù)的方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不高，用周期分析是地震預(yù)測(cè)的主要方法之一，歸納起來(lái)可分為 2類(lèi)：一類(lèi)是對(duì)已發(fā)生的地震序列進(jìn)行定性分析，以經(jīng)驗(yàn)劃分周期進(jìn)行外推預(yù) 測(cè)；另一類(lèi)就是從地震序列本身出發(fā)，利用各種數(shù)學(xué)方法擬合并進(jìn)行預(yù)測(cè)。針對(duì)上述問(wèn)題，本項(xiàng)研究借鑒氣象學(xué)中用于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)方法，依據(jù)地震預(yù)測(cè)特點(diǎn)，結(jié)合兩類(lèi)方法，先經(jīng)驗(yàn)性的劃分周期，然后通過(guò)調(diào)節(jié)周期值減小誤差。 3 4 地震的分類(lèi)模型 地震的分類(lèi)是一個(gè)古老的問(wèn)題，其方法多種多樣，得出的分類(lèi)方法也就相應(yīng)有著不同的解釋。按地震活動(dòng)的特征來(lái)看，常見(jiàn)的分類(lèi)指標(biāo)有震源深度、震級(jí)、震中距、地震帶、地震系列 (余震還是主震、孤震還是群震 )等；按其造成損失的特征來(lái)看，常見(jiàn)的分類(lèi)指標(biāo)有烈度、傷亡人數(shù)、房屋倒塌數(shù)等；此外，還有綜合考慮這 兩種指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行綜合分類(lèi)的?？傊瑢?duì)地震的分類(lèi)總是依據(jù)實(shí)際意義，朝著一定的方向而進(jìn)行的。地震數(shù)據(jù)中只給出緯度、經(jīng)度、震源深度、震級(jí)、參考地點(diǎn)，由于數(shù)據(jù)量較大，很難得到各個(gè)地震造成損失的確切數(shù)字。因此，我們對(duì)地震的分類(lèi)僅針對(duì)地震本身特征。 地震系列劃分 震級(jí)較大的地震往往會(huì)伴隨著較多的余震 (如汶川地震 )，有時(shí)候還有前震(如海城地震 )，這些前震、主震、余震屬于一個(gè)地震系列，它們?cè)跁r(shí)間上、地理位置上較為接近，在分類(lèi)時(shí)它們應(yīng)該屬于一類(lèi)。劃分類(lèi)別的數(shù)學(xué)模型為典型的聚類(lèi)分析模型，由于數(shù)據(jù)量較大，一般的聚類(lèi) 方法速度較慢，我們采取動(dòng)態(tài)聚類(lèi)方法： 基本 擇 每個(gè)點(diǎn)指派到最近的質(zhì)心，形成 K 個(gè)簇。 新計(jì)算每個(gè)簇的質(zhì)心。 心不發(fā)生變化。 首先，我們對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式處理，并錄入 將時(shí)間轉(zhuǎn)換為 我們采取 法在 R 上對(duì) 1990的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，通過(guò)恰當(dāng)調(diào)整簇?cái)?shù)，得到這些地震的分類(lèi)，結(jié)果見(jiàn)附錄 6。 震源位置劃分 地球上存在這許多不同的地震帶，按照震源位置，可以確定該震源所屬的地震帶，從而對(duì)地震進(jìn)行分類(lèi)。 我們利用 1990選出 5級(jí)以上地震，在 程序見(jiàn)附錄 1)，即可得到世界地震帶的大致分布，如圖 1： 4 世界 1990 2011年 5級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)散點(diǎn)圖 圖 1 地圖上地震發(fā)生地點(diǎn)的散點(diǎn)圖 圖 1中，紅點(diǎn)表示地震發(fā)生地點(diǎn)，從圖 1可以很快的看出，世界上各個(gè)位置發(fā)生地震的頻數(shù)是大不一樣的，在板塊與板塊之間，地震較多。紅點(diǎn)密集的地方就是地 震帶，每個(gè)地震帶都對(duì)應(yīng)不同的名稱(chēng)。比較震源的地理位置，就可以得到震源所在的地震帶。另外，按經(jīng)緯度利用聚類(lèi)分析，也可以將屬于同一地震帶的震源歸為一起。我們主要考慮中國(guó)國(guó)內(nèi)的情況，在 果如圖 2： 我國(guó)及周邊地區(qū) 1999 年 20011年 4級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 圖 2 我國(guó) 1999觀察圖 2，我們按地理位置將 1999四級(jí) 以上地震地點(diǎn)聚為 5類(lèi)，即西部、中央南北部、東北部、華北部、臺(tái)海部，由于東北部一些數(shù)據(jù)在海上，且不屬于我國(guó)，因此只保留前四類(lèi)。實(shí)際上，我國(guó)的大地震帶可以劃分為 4個(gè)大類(lèi)，粗略得到各個(gè)地震帶的經(jīng)緯跨度，如表 1，這與我們的聚類(lèi)結(jié)果是統(tǒng)一的。 5 表 1 地震帶的分類(lèi) 名稱(chēng) 緯度 經(jīng)度 臺(tái)灣地震帶 北緯 20經(jīng) 115北地震帶 北緯 30經(jīng) 110北地震帶 北緯 20經(jīng) 95部地震帶 北緯 25經(jīng) 73它分類(lèi)方法 根據(jù)文獻(xiàn) 6，根 據(jù)震源深度、震級(jí)大小在地震分類(lèi)中的規(guī)則 (即模型 )如下： 淺源地震：震源深度小于 60公里； 中源地震：震源深度為 60 300公里； 深源地震：震源深度大于 300公里。 微震： 1級(jí)震級(jí) 模型精度為一級(jí)。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，當(dāng)發(fā)展系數(shù) a ()且a 所建 ,1)模型則可用于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。 型求解 根據(jù) 們將 1970年 2011年地震發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)代入模型，在 編程 (程序見(jiàn)附錄 5),計(jì)算得到 1990 年 2011 年及未來(lái) 20 年的地震發(fā)生時(shí)間的預(yù)測(cè)值。其中 1990 年 2011 年的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)及相對(duì)誤差如表 3 5所示，后 20年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)如表 6所示： 表 3 臺(tái)海地震帶 7 級(jí)以上地震預(yù)測(cè) 準(zhǔn)確年份 預(yù)測(cè)年份 殘差 相對(duì)誤差 C 1972 1972 0 978 1983 1986 1990 1994 1996 1999 2001 2002 2003 2006 . 表 4 南北地震帶 7 級(jí)以上地震預(yù)測(cè) 準(zhǔn)確年份 預(yù)測(cè)年份 殘差 相對(duì)誤差 C 14 1973 1973 0 0 974 1976 1988 1990 1991 1995 2000 2008 2010 表 5 西部地震帶 7 級(jí)以上地震預(yù)測(cè) 準(zhǔn)確年份 預(yù)測(cè)年份 殘差 相對(duì)誤差 C 1973 1973 0 0 974 1978 1985 1990 1992 1996 1997 2001 2005 2008 表 6 預(yù)測(cè)各個(gè)地震帶未來(lái)發(fā)生 名稱(chēng) 預(yù)測(cè)各個(gè)地震帶未來(lái)發(fā)生 以上地震的年份 臺(tái)海地震帶 北地震帶 部地震帶 北地震帶 華北地震帶在 20實(shí)際 70年代地震活動(dòng)非常頻繁，近年來(lái)鮮有 7 級(jí)以上的大地震發(fā)生，故在有限的年份內(nèi)強(qiáng)震發(fā)生的預(yù)測(cè)值為空。 從各個(gè)地震帶 1990級(jí)以上地震發(fā)生的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比可以看到：臺(tái)海地震 帶預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 發(fā)生，結(jié)果發(fā)生在 2006年；南北地震帶預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 發(fā)生，結(jié)果發(fā)生在 2011 年；西部地震帶預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 發(fā)生，結(jié)果發(fā)生在 2008 年。預(yù)測(cè)值有一定的精度，對(duì)于防范地震災(zāi)害有積極意義。 表 6的結(jié)果表明：臺(tái)灣地震帶和南北地震帶在 2013年和 2019年 有 7級(jí)以上 15 地震發(fā)生，而西部地震帶大概在 2012 年有 7 級(jí)以上地震發(fā)生。結(jié)果有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。 測(cè)值精度的檢驗(yàn) 各個(gè)地震帶灰色預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)方差 212都為 對(duì)誤差較低，小于 各個(gè)地震帶 1990 7 級(jí)以上地震發(fā)生的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比可以看到：臺(tái)海地震帶預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 果發(fā)生在 2006年；南北地震帶預(yù)測(cè) 7級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 發(fā)生，結(jié)果發(fā)生在 2011 年；西部地震帶預(yù)測(cè) 7 級(jí)以上強(qiáng)震會(huì)在 發(fā)生，結(jié)果發(fā)生在 2008年。預(yù)測(cè)值有一定的精度，對(duì)于防范地震災(zāi)害有積極意義。 色預(yù)測(cè)模型的評(píng)價(jià) 地震活動(dòng)系統(tǒng)具有明顯的灰色性，影響地震活動(dòng)的因素是各方面的，這些因素對(duì)地震的影響是無(wú)法精確計(jì)算的。因此我們利用灰色理論，依據(jù) 1990影響地震活動(dòng)的因素模糊化，但由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，灰色預(yù)測(cè)得到的結(jié)果精度不是很令人滿意，預(yù)測(cè)結(jié)果僅供參考。 于均生函數(shù)的時(shí)間序列外推模型 型的建立 基本均生函數(shù)的方法 進(jìn)行周期 性外延對(duì)時(shí)間序列作出多步外推，考慮到你何時(shí)短臨預(yù)測(cè)的精確性，將以往的地震雙評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) ，直接通過(guò)給定的方差閥值調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)闹芷凇?1）用均生函數(shù)構(gòu)造時(shí)間序列 設(shè)時(shí)間序列 ( ) ( 1 ) , ( 2 ) , ( )X t X X X N ，式中， N 為樣本擬合量。其均生函數(shù)定義為： 101( ) ( ) ( 1 , 2 , 3 . . . , , 1 ) ( 5 . 6 ) i X i j L i L L 式中： n,L 滿足 / L的最大整數(shù)， M 為不超過(guò) N/2的最大整數(shù)。 均值生成函數(shù)是由于時(shí)間序列按一定的時(shí)間間隔計(jì)算均值而派生出來(lái)的。 取不同的周期（ L=1,2， M） ,用均值生成函數(shù)循環(huán)外推構(gòu)造 延拓序列，即為在一定周期下構(gòu)造的新序 列： 0 . 5( ) ( ) 1 , 2 , . . . , 1 , 2 , . . . , ( 5 . 7 )L iX i i I N T L i N L 16 2)擬合周期的選取 用不同周期的均生函數(shù)所構(gòu)造的序列不同，如何選取合適的周期，使擬合的效果達(dá)到最佳是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。本文將長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的雙評(píng)分準(zhǔn)則轉(zhuǎn)為單評(píng)分準(zhǔn)則，以提高短臨預(yù)測(cè)的精確度。 a) 雙評(píng)分準(zhǔn)則 : 雙評(píng)分準(zhǔn)則 從數(shù)量預(yù)報(bào)評(píng)分和趨勢(shì)預(yù)報(bào)評(píng)分 2 個(gè)方面來(lái)權(quán)衡變量的篩選或階數(shù)的確定，采用隱式表達(dá)， 1+中： 示數(shù)量評(píng)分，稱(chēng)之為精評(píng)分；示趨勢(shì)評(píng)分，即粗評(píng)分。雙評(píng)分準(zhǔn)則旨 在使精評(píng)分和粗評(píng)分之和達(dá)到最小，該準(zhǔn)則有 3 種不同的表達(dá)式，本文采用第一種，即 則： 1 (1 ) C 其中 :N 為樣本量：趨勢(shì)評(píng)分。 211 ( ) ( ) N Lk t X 如果預(yù)報(bào)考慮升平降 3 種趨勢(shì)，則趨勢(shì)評(píng)分定義為： 11(1 ( ) ( ) )2N C x t C x t 式中： ( ) ( 1 ) ( ) , ( 1 ) ( )t x t x t x t x t 1 , ( ) ( ) 0 , ( )1 , ( )x t uC u x t x t ux t u U 是判定不同趨勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)預(yù)報(bào)問(wèn)題憑借專(zhuān)業(yè)只是確定。 為調(diào)整系數(shù)，表示數(shù)量預(yù)報(bào)和趨勢(shì)預(yù)報(bào)的權(quán)重。 =1 時(shí)，二項(xiàng)權(quán)重相等； 1 時(shí)，趨勢(shì)預(yù)報(bào)占的比重較大，這一點(diǎn)對(duì)地震的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)而言是非常重要的。在進(jìn)行擬合時(shí)，取不同的時(shí)期，可構(gòu)造不同的時(shí)序，根據(jù)雙評(píng)分準(zhǔn)則，計(jì)算 。取 b) 單項(xiàng)評(píng)分準(zhǔn)則 利用地震發(fā)生的周期性，為提高 短臨預(yù)測(cè)，不使用中長(zhǎng)期的雙評(píng)分準(zhǔn)則 將雙評(píng)分準(zhǔn)則的 達(dá)式中的 值取為 N 之間。錄取即殘差的平均值 21 ( ) ( ) t x 17 將其作為單項(xiàng)評(píng)分準(zhǔn)則以符合短臨預(yù)測(cè)的要求。 型求解 1)最優(yōu)周期的選擇 若一時(shí)間序列 ( ) ( 1 ) , ( 2 ) , ( )X t X X X N 存在長(zhǎng)度為 L 的 周期，那么由此周期構(gòu)成的新序列是 由 x(1),x(2), ,x(L),x(L+1),x(L+2), x(2L), 加上隨機(jī)項(xiàng)構(gòu)成的。顯然，序列中 x(L)與 x(L+1),x(L+2), 數(shù)據(jù)相近， x(2)與 x(L+2), x(2L),相近。依此類(lèi)推，不同周期相同序號(hào)上的數(shù)據(jù)之間的方差稱(chēng)為組內(nèi)方差，同一周期內(nèi)數(shù)據(jù)之間的方差稱(chēng)為組間方差。這里我們只考慮組內(nèi)方差，將組內(nèi)方差的范圍設(shè)定在 間。我們將方差的設(shè)定為： 通過(guò)調(diào)節(jié)周期 L 值使方差的值達(dá)到設(shè)定的閾值 。 選 取西部地震帶為例，其擬合結(jié)果如圖表 7。 表 7 西部地震帶 7 級(jí)以上地震預(yù)測(cè) 準(zhǔn)確年份 預(yù)測(cè)年份 殘差 相對(duì)誤差 C 1973 1973 0 0 974 1978 1985 1990 1992 1996 1997 2001 2005 2008 對(duì)比表 7 和表 5，可以看到 均生函數(shù)的建模方法比灰色的預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差和殘差都變小了，其精得到提高。同樣，對(duì)南北地震帶和臺(tái)海地震的的地震數(shù)據(jù)擬合得到了一致的效果。 型評(píng)價(jià) 該模型通過(guò)改進(jìn)中長(zhǎng)期的方法達(dá)到比較理想的效果，但是模型求解的精確度依賴(lài)于對(duì)周期的選取。本文中使用殘差調(diào)節(jié)周期值有一定合理性，而且相對(duì)容易操作，比較適合短臨預(yù)測(cè)。本模型在也可以改進(jìn)最優(yōu)周期的選取方法用于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)問(wèn)題是一個(gè)普遍性問(wèn)題，尤其作為氣象學(xué)經(jīng)典預(yù)測(cè)的均生函數(shù)預(yù)測(cè)模型，更能得到更廣泛的應(yīng)用，可以應(yīng)用于各種類(lèi)似的預(yù)測(cè)問(wèn)題中。根據(jù)前面的模型所建立的地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)和歷史地震數(shù)據(jù)，可以較好地預(yù)測(cè)某一年是否會(huì)有地震 18 發(fā)生以及某區(qū)域某月的最高震級(jí)。還可以應(yīng)用于氣候預(yù)報(bào)、自然災(zāi)害預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。 6 參考文獻(xiàn) 1薛 丁，王亮，中國(guó)大陸地震趨勢(shì)數(shù)學(xué)建模分析，高原地震， 2谷繼成 J1987(增刊 ):20227 3范金城，梅長(zhǎng)林著，數(shù)據(jù)分析，科學(xué)出版社， 2002 4薛毅，陳立萍 軟件 華大學(xué)出版社 5宮唐小恒，林建明，電腦知識(shí)與技術(shù)， ： 本文地震數(shù)據(jù) 來(lái)自：國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心 ：地圖以及地震發(fā)生散點(diǎn)匯集圖 , jdwd,6) 我國(guó)及周邊地區(qū) 1999 年 2011 年 ,級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) ) jdwd,5,6) 世界 1999 年 2011 年 ,級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) #1500 1969 , jdwd,) 我國(guó) 1500 年 1969 年 ,級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) #19 ) jdwd,5,6) 世界 2011 年 2011 年 ,級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) ) jdwd,5,6) 世界 2011 年 2011 年 ,級(jí)以 上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) , jdwd,我國(guó)及周邊地區(qū) 1700 年 2011 年 ,級(jí)以上地震發(fā)生地點(diǎn)圖 ) 附錄 2 地震帶的劃分 # #臺(tái)灣地震帶 20&15&0&10&0&5&5&3&0&15&0&10&0&5&5&3&0&15&0&10&0&5&5&3&95, #繪制地震活動(dòng)度時(shí)間序列圖 #錄 3 活動(dòng)度及相關(guān)程序 x)0(1.5*x) %Y-%m)N=zj,頻度 M=zj,最大震級(jí) S=zj,H=+1)+)+ #:4,2,2) a=活動(dòng)度 =a 動(dòng)度 ,) 華北地震帶活動(dòng)度時(shí)序圖 ) a=活動(dòng)度 =a 活動(dòng)度 =動(dòng)度 ,c(1990,1),2) 動(dòng)度 ,) 南北地震帶活動(dòng)度時(shí)序圖 ) 活動(dòng)度 =部 70) 活動(dòng)度 =動(dòng)度 ,c(1990,1),2) 21 動(dòng)度 ,) 西部地震帶活動(dòng)度時(shí)序圖 ) 活動(dòng)度 =活動(dòng)度 =動(dòng)度 ,c(1990,1),2) 動(dòng)度 ,) 臺(tái)海地震帶活動(dòng)度時(shí)序圖 ) #:4,2,2) a=活動(dòng)度 =a),活動(dòng)度 =動(dòng)度 2,c(1990,1),2) 動(dòng)度 ,) 華北地震帶活動(dòng)度趨勢(shì)圖 ) a=活動(dòng)度 =a),活動(dòng)度 =動(dòng)度 2,c(1990,1),2) 動(dòng)度 ,) 南北地震帶活動(dòng)度趨勢(shì)圖 ) a=活動(dòng)度 =a),活動(dòng)度 =動(dòng)度 2,c(1990,1),2) 動(dòng)度 ,) 西部地震帶活動(dòng)度趨勢(shì)圖 ) a=動(dòng)度