数学建模地震建模PDF版

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1、地震预测模型摘要地震预报是当代自然科学领域里一个直接关系到人民生命安全和社会经济的发展，是科学难度很大的前沿课题。近几十年来，人民的努力虽然取得了丰硕的成果，预报的实践有些有限的成功。在地震发生前有很多前兆性指标，如磁场强度、氡值、电压、雨量、水温等，这些指标都从不同的侧面反映了地震活动的各项特征。在正常情况下，也常常有些指标有明显的异常，而令一些指标并不出现异常。这些都给实际的前兆指标数据特征分析以及地震预报工作带来了困难。本文针对地震影响因素多，数据多，联系弱的特点，分别建立了针对各个任务的数学模型，首

2、先，处理初始数据时选取日平均变化来消除一天中数据的随机因素的影响，然后更具这些数据建立了地震发生前后各个指标的不同程度度量模型解决了地震对指标的敏感度的度量问题，进而找出了EW，气氡，水位，电压，雨量这些衡量地震的主要因素，并分析出了这些指标的重要程度，在解决找统计量时，利用上次任务所得的主要因素的组合来衡量一次地震的地震前兆指标数量特征，并得出了电压达到26.8754，气氡达到17.685左右时就有地震发生的可能性，考虑全面周到，效果较好，在模型改进中所提出的判别分析法，科学有效，对数据利用率较高。而除此

3、之外的其他几个指标与震级有关，这样就这些指标的分析在任务三中分别建立了地磁前兆异常的动态从属函数模型以及非线性综合模型，进而找出了地震级数与这些因素之间的非线性关系，对于上述数学方法在地震预测预报中的应用没有达到预期效果，须进一步研究改进。综合这些工作，我们应用易语言编写了分析地震数据的平台，通过分析地震数据生成了报告。1一、问题重述地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动。虽然预测地震是世界性难题，但迄今科学界普遍认为，有可能反映地震前兆特征的指标可能不少于10个。已经有专业仪器在多个定点实时按秒记录这些指

4、标的数据，期望通过对记录数据的分析研究找到地震的前兆特征。现已采集到某地2005年1月1日至2010年6月30日按小时观测的10多个指标的数据，和该地区该时期内已发生地震的时刻、经纬度、震级及震源深度的数据。这些数据中隐藏着地震发生的前兆特征。科学地截取这些数据的有用片段，对数据进行合理地预处理，用数学方法揭示地震前兆的数据特征，是一项很有意义的研究工作。题给数据中的这10多个指标，究竟哪些与地震的发生有关，有何种关系，是单一关系还是复合关系；除这10多个指标外还有哪些因素及含题给指标在内的哪些指标的哪种数

5、学模型更能反映地震的前兆特征等等，人们迄今仍不很清楚，需要进行深入地研究。地震数据的观测是持续进行的，随着时间的推移数据的规模会不断扩大。从中挖掘地震的前兆特征，必须有合理的数学模型，也必须有科学高效的算法分析平台。因此，请参赛队结合附件中给出的实际记录数据，尝试完成以下任务。任务一：分析数据特征，建立数学模型以度量各指标对地震发生的敏感程度。任务二：构造由某些或全部指标构成的综合指标，使其尽可能地集中反映地震发生前的数据特征的统计规律。任务三：结合题给数据，广泛查阅与地震相关的其它指标的数据和分析方法，建

6、立数学模型来研究地震发生前的数量特征。任务四：将前述各项任务的计算程序集结成地震数据分析平台，使其能够完成形如题给数据的其它地震数据的分析，并能自动输出前述任务的重要的分析结果。任务五：对于进一步的研究设想写一篇切实可行的报告。二、问题分析地震是地下岩层受应力作用错动破裂造成的地面震动，是一种破坏性极强的自然灾害，是自然灾害之首恶。地震可以在很短的时间内使一座城市夷为平地，使无数的家庭支离破碎。为了有效地减小地震带来的损失，对地震进行预测则很重要。本题中给出了地震发生前2005年1月1日至2010年6月30

7、日按小时观测的10多个指标的数据和该地区该时期内已发生地震的时刻、经纬度、震级及震源深度的数据。这些数据中隐藏着地震发生的前兆特征。在地震发生前有很多前2兆性指标，如磁场强度、氡值、电压、雨量、水温等，这些指标都从不同的侧面反映了地震活动的各项特征。在正常情况下，也常常有些指标有明显的异常，而令一些指标并不出现异常。这些都给实际的前兆指标数据特征分析以及地震预报工作带来了困难。2．1、问题的性质本文主要是对所给数据进行处理，用数学方法揭示地震前兆的数据特征。2.2、解决问题的难点和关键1、如何确定前兆个指标

8、对地震发生的敏感程度。2、如何构造地震发生的前兆综合指标，尽可能的揭示地震发生前的数据特征的统计规律。3、构建地震数据分析平台。三、模型假设1、假设地震发生前2005年1月1日至2010年6月30日按小时观测的10多指标的数据是准确无误的。2、假设由于其他因素而引起10多个指标数据的变化以及非正常波动可以忽略不计。3、假设第二问剔除由第一问求出的敏感度较低的指标对地震的敏感度可以忽略不计。4、假设地震的前兆指标的