【摘要】：太陽耀斑是劇烈的太陽活動現(xiàn)象之一,耀斑的預(yù)報對人類活動有著重要的實用價值.為進一步提高太陽耀斑的預(yù)報準確率,本文在綜合考慮太陽黑子活動區(qū)參量、10.7 cm太陽射電流量等預(yù)報因子的前提下,提出了結(jié)合主成分分析和支持向量機的太陽耀斑預(yù)報模型.本模型的太陽黑子活動區(qū)參量包括黑子群面積、黑子群的Mc Intosh分類、活動區(qū)日面經(jīng)度延伸、可見黑子數(shù)和黑子群的磁分類.本文首先對上述參量進行了合適的屬性編碼并歸一化建模所需數(shù)據(jù)集,然后利用主成分分析方法提取出主要特征,應(yīng)用支持向量機方法建立了耀斑預(yù)報模型.最后,本文將該模型預(yù)報結(jié)果與其他預(yù)報模型的結(jié)果進行了對比,結(jié)果驗證了結(jié)合主成分分析和支持向量機的太陽耀斑預(yù)報模型是一種有效的預(yù)報模型.
【圖文】：

成的協(xié)方差矩陣,由于本輸入樣本由26個維度組成,故m等于26,1()()cov(,),1nixxyyxyn(3)111212122212cov(,)cov(,)...cov(,)cov(,)cov(,)...cov(,)............cov(,)cov(,)...cov(,)mmmmmmxxxxxxxxxxxxCxxxxxx.(4)步驟3:根據(jù)計算出的特征向量,選取前k個主成分構(gòu)成新基,k的選取準則見文獻[15].步驟4:根據(jù)新基構(gòu)建合適的轉(zhuǎn)換矩陣,對原數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換,得到轉(zhuǎn)換后的預(yù)報因子.步驟5:選取RBF函數(shù)作為核函數(shù),利用SVM訓(xùn)練轉(zhuǎn)換后的訓(xùn)練集,選出合適參數(shù)對(圖1為SVM訓(xùn)練圖,該訓(xùn)練過程是選取合適的懲罰因子C[10]與徑向基參數(shù)的過程,不斷嘗試不同的參數(shù)對C與,每次計算當選用該參數(shù)對時數(shù)據(jù)分類的準確率,最后選取準確率最高的參數(shù)對作為最終訓(xùn)練參數(shù)對;圖1橫坐標為參數(shù)C的log2C值,縱坐標為參數(shù)的log2值,本模型選取的最終參數(shù)對為:C=0.03125,=0.125.各參數(shù)對的分類準確率如圖1所示).步驟6:將測試集數(shù)據(jù)進行歸一化處理,并利用步驟4中構(gòu)建的轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換.步驟7:選取步驟5中得到的參數(shù),利用SVM對步驟6中轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行測試.步驟8:利用公式(5)求出分類結(jié)果,式中各參數(shù)說明見文獻[10]:()sgn(,).iiifxykxxb(5)3預(yù)報結(jié)果分析數(shù)據(jù)集共2394個樣本,其中發(fā)生耀斑的樣本數(shù)有221個,未發(fā)生耀斑的樣本數(shù)有2371個.顯然,該數(shù)據(jù)集為非平衡數(shù)據(jù)集,為均衡樣本中正反例比例,本文采用重采樣的方法均衡數(shù)據(jù),具體采樣過程如下:隨機從2173個反例樣本中抽取與正例樣本數(shù)目相同的樣本,得到正反比例為1:1的442個樣本.在實驗數(shù)據(jù)驗證方面,數(shù)據(jù)采用十折交叉驗證,即將數(shù)圖1(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)SVM訓(xùn)練進程圖Figure1(Coloronline)ThetrainingprocessinSVM

成的協(xié)方差矩陣,由于本輸入樣本由26個維度組成,故m等于26,1()()cov(,),1nixxyyxyn(3)111212122212cov(,)cov(,)...cov(,)cov(,)cov(,)...cov(,)............cov(,)cov(,)...cov(,)mmmmmmxxxxxxxxxxxxCxxxxxx.(4)步驟3:根據(jù)計算出的特征向量,選取前k個主成分構(gòu)成新基,k的選取準則見文獻[15].步驟4:根據(jù)新基構(gòu)建合適的轉(zhuǎn)換矩陣,對原數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換,得到轉(zhuǎn)換后的預(yù)報因子.步驟5:選取RBF函數(shù)作為核函數(shù),利用SVM訓(xùn)練轉(zhuǎn)換后的訓(xùn)練集,選出合適參數(shù)對(圖1為SVM訓(xùn)練圖,該訓(xùn)練過程是選取合適的懲罰因子C[10]與徑向基參數(shù)的過程,不斷嘗試不同的參數(shù)對C與,每次計算當選用該參數(shù)對時數(shù)據(jù)分類的準確率,最后選取準確率最高的參數(shù)對作為最終訓(xùn)練參數(shù)對;圖1橫坐標為參數(shù)C的log2C值,縱坐標為參數(shù)的log2值,本模型選取的最終參數(shù)對為:C=0.03125,=0.125.各參數(shù)對的分類準確率如圖1所示).步驟6:將測試集數(shù)據(jù)進行歸一化處理,并利用步驟4中構(gòu)建的轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換.步驟7:選取步驟5中得到的參數(shù),利用SVM對步驟6中轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行測試.步驟8:利用公式(5)求出分類結(jié)果,式中各參數(shù)說明見文獻[10]:()sgn(,).iiifxykxxb(5)3預(yù)報結(jié)果分析數(shù)據(jù)集共2394個樣本,其中發(fā)生耀斑的樣本數(shù)有221個,未發(fā)生耀斑的樣本數(shù)有2371個.顯然,該數(shù)據(jù)集為非平衡數(shù)據(jù)集,為均衡樣本中正反例比例,本文采用重采樣的方法均衡數(shù)據(jù),具體采樣過程如下:隨機從2173個反例樣本中抽取與正例樣本數(shù)目相同的樣本,得到正反比例為1:1的442個樣本.在實驗數(shù)據(jù)驗證方面,數(shù)據(jù)采用十折交叉驗證,即將數(shù)圖1(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)SVM訓(xùn)練進程圖Figure1(Coloronline)ThetrainingprocessinSVM

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周允芬 ,李蘇川 ,李瓊英;云臺太陽耀斑資料的質(zhì)量分析[J];云南天文臺臺刊;1979年04期

2 希;太陽耀斑[J];世界科學(xué);1981年10期

3 徐永煊;太陽耀斑硬X射線觀測[J];天文學(xué)進展;1987年01期

4 范大雄,周愛華,夏昌立;太陽耀斑的物理預(yù)報[J];天文學(xué)進展;1987年04期

5 方成;太陽耀斑研究的新進展(英)[J];天文學(xué)進展;1997年01期

6 于懷超;;絢爛的太陽耀斑[J];科學(xué)之友(上旬);2011年07期

7 ;2013年太陽將發(fā)射更多X級別的耀斑[J];科學(xué)大眾(中學(xué)生);2013年Z2期

8 魯潤寶;“冷聚變”與太陽耀斑[J];科學(xué)中國人;1997年Z1期

9 丁明德;太陽耀斑研究進展和展望[J];天文學(xué)進展;2001年02期

10 張?zhí)煜?太陽耀斑中~3He富化的理論(英文)[J];云南天文臺臺刊;2003年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉萬通;;太陽耀斑引起的相位周期丟失[A];1992年中國地球物理學(xué)會第八屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

2 譚寶林;;太陽微波爆發(fā)準周期脈動結(jié)構(gòu)[A];中國天文學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

3 王家龍;;對太陽耀斑的觀測[A];新觀點新學(xué)說學(xué)術(shù)沙龍文集17：“冷聚變”爭論[C];2008年

4 黃澤榮;張冬婭;胡雄;張訓(xùn)械;曾楨;李鳳琴;陳世敏;俞偉民;;中頻雷達對太陽耀斑電離層D區(qū)效應(yīng)觀測[A];第十屆全國日地空間物理學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2003年

5 魯潤寶;;一種新物理過程和太陽耀斑放能機制[A];第九屆全國日地空間物理學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2000年

6 王蜀娟;;磁島二維塌縮的時標分析[A];數(shù)學(xué)·物理·力學(xué)·高新技術(shù)研究進展（一九九六·第六期）——中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究會第6屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1996年

7 董士侖;;太陽耀斑的潮汐觸發(fā)與活動區(qū)磁結(jié)構(gòu)[A];第九屆全國日地空間物理學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2000年

8 唐云秋;;2000年7月14日的GLE事件[A];Workshop on ARGO-YBJ Experiment--Proceeding of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

9 黃永年;王永利;王志丹;王世金;;太陽耀斑粒子日冕傳輸過程[A];1998年中國地球物理學(xué)會第十四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

10 黃永年;;太陽耀斑粒子的日冕橫向傳播[A];1995年中國地球物理學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1995年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 ;美觀測到強烈太陽耀斑[N];新華每日電訊;2011年

2 張孟軍;太陽耀斑發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)[N];科技日報;2003年

3 記者 張孟軍;美將發(fā)射研究太陽耀斑的航天器[N];科技日報;2002年

4 本報駐維也納記者 方祥生;太陽耀斑不是“世界末日”[N];光明日報;2011年

5 本報特約記者 陳婧;四年來最強太陽耀斑爆發(fā)[N];遼寧日報;2011年

6 亓科偉;俄觀測到兩年來最大規(guī)模太陽耀斑[N];科技日報;2014年

7 北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所 魯潤寶;對太陽耀斑放能機制的探討[N];科技日報;2002年

8 記者 吳越　李偉;近四年來最大級別太陽耀斑爆發(fā)[N];中國氣象報;2011年

9 周大莊;科學(xué)家首證最強太陽爆發(fā)[N];北京日報;2014年

10 本報記者 林英;太陽耀斑大規(guī)模爆發(fā)[N];光明日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 黃鑫;基于序列數(shù)據(jù)的太陽耀斑預(yù)報方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 王璞;太陽耀斑過程中的磁場變化研究[D];南京大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 陳e

本文編號：2750414