摘要: 针对海洋中海底面积较大，干扰较多，不同区域的异常震动信号强度特征中属性并不单一，存在多维属性，子属性之间存在较大差异，造成信号特征频谱波动 传统支持向量机的海洋灾害震动信号分类采集算法中，分类过程中没有考虑信号强度多属性特征中的差异，造成分类不准，很难准确提取灾害信号，提出了一种改进支持向量机的海洋灾害震动信号提取算法，在采集的震动信号中建立多维属性特征划分模型，并去除直流噪声对其造成的干扰 建立支持向量机预警模型，在决策函数中，加入计算海洋灾害发生的概率步骤，从而实现海洋灾害预警 实验结果表明，改进算法能够有效提高海洋灾害预警的准确性
关键词: 海洋灾害; 支持向量机; 震动信号
引言
随着海洋产值的逐年增加，海洋经济已经成为国家经济的主要组成部分，发挥着不可替代的作用［］近年来，海洋经济的快速发展给海洋环境带来了极大的破坏，导致海洋灾害频发，最终给海洋资源的生态平衡带来了极大的威胁［］在近海区域，海水污染面积逐步扩大，海水污染程度逐渐增加，给海洋环境带来较大的压力［］海洋漏油事故也给海洋环境带来了很大的负面影响，造成海洋灾害频发，最终影响了海洋经济的持续发展［］因此，需要对海洋灾害进行准确预警，从而减少海洋灾害给国家经济带来的损失，保证国家经济的可持续发展［］目前，主要的海洋灾害预警方法包括浮标海洋灾害预警方法岸基监测站海洋灾害预警方法和巡航飞机海洋灾害预警方法 其中，最常用的是浮标海洋灾害预警方法［］对海洋灾害进行预警，可以及时发布海洋灾害信息，为政府制定海洋防灾减灾的决策提供准确的依据，成为海洋环境领域需要研究的重点课题，有广阔的发展前景
由于海底面积较大，海洋环境较为复杂等诸多因素的影响，造成海洋局部抗毁能力有所不同 在大规模的海洋灾害信号采集中，不同区域的信号强度表现出的特征也不同，传统的海洋灾害采用较为传统的浮标预警方法，没有准确区分不同区域的信号强度对地形特征的影响，从而降低了海洋灾害预警的准确性
为了避免上述缺陷，提出了一种基于改进支持向量机算法的海洋灾害预警方法 采集海洋环境信号，并去除直流噪声对海洋环境信号的干扰 建立支持向量机预警模型，计算海洋灾害发生的概率，从而实现海洋灾害预警 实验结果表明，这种算法能够有效避免由于海底面积较大，海洋环境较为复杂等诸多因素造成的无法准确区分不同区域的信号强度对地形特征的影响，提高了海洋灾害预警的准确性
海洋信号提取
建立海洋灾害预警系统，能够及时获取指定海域的海洋动力环境信息和生态环境信息，这些海洋环境信息为海洋环境监测提供了基础数据 现阶段，对海洋危险信号的提取是进行灾害预警的一个重要步骤 传统的算法是基于支持向量机的信号分类算法 就是标准支持向量机，其建模思想对整个支持向量机的发展起到基石的作用 对于海底信号采集的样本 ， ，，，用 { ， } 作为其正负类别的标示，采用模型:，，( ( ) )， ，，( )对支持向量机进行训练 叫做松驰变量，它出现在对海洋采集的异常信号的约束条件中，体现了一种妥协当海洋信号的训练样本不是严格线性可分的时候，适当的分类错误是允许的但是这种错误必须适当地给予惩罚 这种严密的模型思想反映到目标函数上，就是 其中 为惩罚参数，它是一个大于 的常数，是算法中唯一可以调节的参数 的大小反映了对错误分类惩罚的严厉程度 使用一个新的参数，来控制支持向量的数目和误差 其初始问题为:，，，( ( )( )， ，，比较起来，不含参数，但是却有另外一个参数 ，而这个参数 的含义更加明显对于个训练样本，若记被错误分类的样本数为，则 若支持向量的个数为，则另外还多出来了一个变量，这个变量的几何意义可以容易地理解: 当 时，从约束条件知道，两类海底信号的样本点以的间隔被分开，达到区分海底信号的目的但是，以上的信号区分提取方法没有充分考虑海底信号的多维属性问题，海底信号特征的多维属性会使得支持向量机分类出现较大的偏差，图 是标准特征与海底信号存在干扰下的特征频谱图通过对比可以看出，在存在干扰的情况下，频谱特征发生了较为明显的 变 化，会造成支持向量机中的正负类别实效，造成当 时，从约束条件知道，两类海底信号的样本点以 的间隔很难被准确的分开，造 成 提 取 失败图 信号对比结果分析改进支持向量机的海洋灾害信号提取算法海洋震动灾害信号的有效提取，是海洋环境领域需要研究的核心问题利用传统算法进行海洋灾害预警，无法避免由于海底面积较大，海洋环境较为复杂等诸多因素造成的无法准确区分，降低了海洋灾害预警的准确性因此，提出了一种基于改进支持向量机算法的海洋灾害预警方法采集海洋震动信号在海洋震动信号采集过程中，背景光强会产生一种直流信号，将对海洋环境信号造成干扰，从而降低了海洋环境信号的准确性因此，需要利用差分方法，对海洋环境信号进行转换，提高环境数据的准确性，从而为海洋灾害预警提供准确的数据基础将采集的海洋环境信号分为光电交流信号和直流与环境噪声信号两个部分假设光电转换效率是一个常数，则在时刻的能量能够利用下述公式进行计算:( ) ［ ( ) ( ，，) ］( )( )( )其中， 和分别是信号接收区域空间位置参数，海洋环境信号波谱变换频率，直流与噪声波谱分布参数，信号强度辐射系数，波谱相位参数，波谱宽度信号接收装置电容与电阻设置信号接收距离是 ，则能够得到下述公式:( ) ［ ( ) ( ，，) ］( )( )由于海洋环境参数与时间没有关系，因此能够得到下述公式:( ，，) ( ，) ( )对时间进行求导处理，能够得到下述公式:( ) ( ，，)( ) ( )( )设置 ( ) ( ，) ( ，) ，则利用下述公式能够计算差分信号 :( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )其中 ( )( ，) ( ，)( ) ( )是直流信号强度利用三角函数和差化积方法，能够得到下述公式:( ) ( ) ( ) ( )其中( )( )( ) [ ]( ，)， ， ( )设置海洋环境信号变换频率是 ，则能够用图 描述存在直流噪声的海洋环境信号，其中粗线是直流噪声信号图 含直流噪声的海洋环境信号利用下述公式能够计算另一路差分信号 :( ) () ( )( )其中，与 相差 度根据上面阐述的方法，能够采集海洋环境信号，并去除直流噪声对海洋环境信号的干扰，提高了数据的准确性建立改进支持向量机预警模型根据上面阐述的方法，能够获取海洋环境基础数据，利用改进支持向量机预警模型，针对这些海洋环境数据进行计算，能够获取不同种类海洋灾害发生的概率，从而实现海洋灾害预警根据海洋环境数据，利用下述公式计算不同海洋环境参数之间的关联性:( ，) ( ，) ( ，) ( )式中，是海面风力变换参数， 是海面降水量参数海洋环境参数之间的关系需要符合下述要求:设置海洋灾害分类平面是一个非线性数据集合，能够利用下述公式进行描述:( )式中，是海洋环境参数权值系数，是海洋环境参数种类数目，是环境因素延伸系数，是惩罚参数利用下述公式能够进行海洋环境参数分类:( ) ，( ) ( )利用下述公式可以表示海洋环境特征空间分类平面:( ) ( )海洋环境特征空间的决策函数能够用式( ) 进 行 描述:( ) ( ( ) ) ( )利用下述公式能够建立改进支持向量机海洋灾害预警模型，用来计算海洋灾害出现的概率:( ) ( )( )根据上面阐述的方法，能够建立改进支持向量机预警模型，获取海洋 灾害发生的概率，从而实现海洋灾害预警实验结果分析为了验证本文算法的有效性，需要选取一个海洋区域进行海洋灾害信号提取实验 在北部湾海洋东部区域选取的近海区域进行海洋灾害信号提取 为了提高实验的针对性，本文仅对近海区域海冰灾害震动信号进行采集 本文选取了 年 月 日至 年 月 日间的海洋环境信号作为基础对比资料 将非同年但同月时间内的某海地区气象中心发布的预警信息作为检验标准 自 年月 日开始，进行北部湾东部区域海冰预警，到 年 月日，实际需要进行海冰灾害预警的时间有 个月 根据北部湾地区气象中心发布的预警信息，在 年月 日，该海域需要对海冰灾害震动信号提取，其它时间没有出现海冰灾害预警结果年 月 日标准的海洋环境信号分解情况能够用图 进行描述图 海洋震动信号分解图根据海洋环境信号资料，能够获取海水流动速度与温度变化趋势如图 所示海水的流动速度和海水的温度，是海冰灾害最主要的两个影响因素，决定了海冰灾害持续的时间和强度 为了验证本文方法的优势，采用标准信号对比采集的方法进行采集，采集后的结果对比标准结果 不同算法在次年 月 日的海洋环境信号相关参数能够用表 表 进行描述表 本文方法下海洋环境信号相关参数表序号海域面积( )海水温度( 度)空气温度( 度)水流速度( )误差分析表 传统的方法下海洋环境信号相关参数表序号海域面积( )海水温度( 度)空气温度( 度)水流速度( )误差分析将利用两种方式进行海冰灾害预警的结果，与实际情况进行对比，能够得知利用本文算法进行海冰灾害预警的准确性高于传统算法图 海水流动速度与温度变化趋势图
结束语
本文提出了一种改进支持向量机的海洋灾害信号提取算法，在采集的信号中建立多维属性特征划分模型，并去除直流噪声对其造成的干扰 建立改进支持向量机预警模型，在决策函数中，加入计算海洋灾害发生的概率步骤，从而实现海洋灾害预警 实验结果表明，这种算法能够有效提高海洋灾害预警的准确性，取得了令人满意的效果
参考文献:［］沈萍萍，方立刚 咸潮入侵预警预报信息系统的设计与仿真［］计算机仿真， :［］李金龙，王黎，高晓蓉，王泽勇，赵全轲车辆追尾预警系统设计［］计算机测量与控制， :［］李继宝，王胜英，李守金吉林省靖宇县农业气象灾害预警研究问题及对策分析［］北京农业， :［］朱建华，刘淑云，谷卫刚，赵佳，李景岭山东省冬小麦干热风灾害预警模型研究［］生物数学学报， :［］张牧，李庆超岱庄煤矿采掘工作面灾害超前预警系统的建立［］山东煤炭科技， :［］王 谦 浅谈黎川县山洪灾害预警系统在防汛减灾中的作用［］江西水利科技， :
