基于Hurst指数与盒维数的钻孔应变数据变化特征分析

形变观测数据是地震监测预报和地球科学研究的重要数据源,其中环境干扰排除、地震震例等异常数据的检测是形变观测数据推广应用的关键内容。针对形变观测数据中的钻孔应变观测数据,通过计算绘制功率谱图,研究其Hurst指数与盒维数分形特征,实现对观测数据中地震事件等异常数据的检测。实验结果表明钻孔应变观测数据符合1/f分布,其具有长时间记忆的分形特征,Hurst指数与分形盒维数变化都凸显出了地震等异常数据。随着信噪比的下降,钻孔应变观测数据的Hurst指数呈现下降的趋势,其盒维数呈现增加的趋势,进一步证实了Hurst指数与分形盒维数之和为2的关系,而它们的变化较大,表明具有较弱的抗噪能力。此研究结果可为地震研究提供理论基础。     

Hurst指数分析地震震级趋势

应用Hurst指数及分形维D、相关系数C和V统计量图形以及散点图和拟合趋势线方法,分析全球7.0级以上地震震级序列,发现该序列是分形布朗运动,均值回复过程(粉红噪声,反持续性,逆状态持续性),且具频繁的逆转突变性或易变性,长期情况下其震级呈现极微弱的下降趋势.可供地震研究和安全研究工作参考.     

上证指数和沪深300指数序列的R/S实证分析

运用重标极差分析法（R/S分析法）,分别研究上证综合指数和沪深300指数的日、月收益率数据序列以及开盘价、收盘价、最高价和最低价的股价时间序列的分形结构特征.给出了这些时间序列的Hurst指数、平均循环长度、相关指标和分形维数等分形特征量.实证分析结果表明,两个证券市场具有明显的分形结构,市场存在状态持续性,价格呈现周期性,4种形式的股价时间序列的分形维数具有近似同一性等特征.     

爆破地震波的分形机制

为深入研究爆破地震波的分形特性,采用分形理论中的盒维数方法,针对爆破地震信号的传播规律和特征,建立了其分形盒维数模型,结合在岩石场地进行深孔爆破的试验数据,计算了爆破震动信号的分形盒维数值D.通过分析D的数理意义及其与场地介质特性的关系,探讨了爆破地震波分形的物理力学机制.研究表明,爆破地震信号D能够反映爆破地震波传递介质岩石性质的特征信息,可作为描述爆破地震信号一个新的重要参量,为建立更加有效的爆破震动响应预测模型奠定了基础.     

基于分形理论的爆破地震信号盒维数研究

基于分形理论,针对爆破地震信号的传播规律和特征,建立了其分形盒维数模型,应用这一模型计算出在岩石场地进行深孔爆破试验时所采集的爆破地震信号的分形盒维数值D。通过分析所得的分形盒维数值D的数理意义及其与场地介质的关系,研究爆破地震信号的分形特征。结果表明,爆破震动信号的分形盒数值D可作为描述爆破地震信号一个新的重要参数,该参量能够反映爆破地震波传递介质岩体性质的系统信息。     

煤岩破裂过程CT图像的分形描述

为实时观测煤岩细观破坏过程,采用中国矿业大学(北京)国家重点实验室工业CT检测系统,对煤岩单轴压缩破坏过程进行了CT扫描试验.利用分形理论对煤岩破坏过程CT图像进行分析,得到煤岩试样CT图像裂纹损伤扩展破裂过程的分形维数,计算结果显示CT图像计盒维数随应力的变化趋势与煤岩单轴压缩试件应力-应变曲线趋势吻合.研究结果表明,用半型高斯函数能够较好地描述煤岩试样在单轴压缩荷载作用下计盒维数随荷载的变化规律.     

基于分形理论的地震数据分析

根据地下结构的分形特征,采用分形理论中的计盒维数法的短时分维数方法,对地震数据进行了分析研究.该方法使用一短的时间窗沿地震道或其瞬时属性道滑动,计算每一窗的分维数,得到地震资料或其瞬时属性的维数道,并通过理论模型和实际地震资料的计算对该方法进行了验证.结果表明,该方法可以准确诊断地下结构的断层位置,是分析地下结构缺陷的一种非常有效的方法.     

R / S 分析法在石家庄市栾城区土壤含水量动态分析中的应用

为探讨石家庄市栾城区(以下简称栾城区)农田土壤含水量的长期演变规律和机理,采用重标极差分析法计算2002—2008年栾城区深度为10 cm、80 cm和150 cm土壤含水量时间序列的Hurst指数及分形维数。结果表明:深度为10 cm、80 cm和150 cm土壤含水量时间序列的Hurst指数分别是0.738、0.877、0.953,均大于0.5,表明不同层次土壤含水量变化存在着趋势性成分;分形维数的数值分别为1.262、1.123、1.047,表征了土壤含水量波动幅度随着土壤深度的增加而减小的趋势,与实际观测结果一致。     

安徽省钻孔体应变数据异常浅析

钻孔体应变是通过地层内部应变状态依时间连续变化的精细观测,通过观测数据分析来掌握地震应变前兆的中期—短期—临震及震后调整的时空分布与发展变化的规律。本文分别选取合肥地震台、黄山地震台仪器均正常运行时间段的观测数据进行对比研究,利用线性平滑滤波方法及差分法求加速度方法分析体应变数据异常变化,从而得出相关前兆信息。     

太原市春季PM10浓度波动的分形维数特征及MF-DFA分析

以太原市2016年3月1日至5月31日日均PM10浓度为基础数据,利用分形几何中的计盒维数指标定量刻画浓度变化特征;同时,利用多重分形消除趋势波动分析方法对PM10浓度变化的多重分形特征进行检验,发现太原市春季PM10浓度变化的多重分形特征不明显.     

铀尾矿氡析出率的Hurst指数与分形特征

铀尾矿氡的析出是一个重要的环境问题.通过室内实验测定了铀尾矿氡析出率随时间的变化,结果表明尾矿中氡析出率随时间呈现明显的非周期振荡变化.应用R/S方法对所获得的氡析出率时间序列数据进行了分形分析,其整个时间序列数据的Hurst指数为0.83,分维值为1.17.移动Hurst指数在大多数情况下位于0.5-0.8之间,实验后期的Hurst指数部分位于0.5以下,表明铀尾矿氡析出率长期趋势不满足随机游走理论,氡析出率具有长期记忆性,但是短期记忆性不显著.尾矿中氡的析出是一个确定性的混沌动力学过程.     

高速公路交通流的分形特征实证分析

高速公路交通流演化分形特征的研究有助于深刻理解高速公路交通系统的内在演化规律, 为高速公路交通流的预测和控制提供理论依据. 本文利用统计学方法和复杂网络可视化技术对高速公路交通流的分形特征进行实证分析. 首先, 利用重标极差法计算了交通流时间序列的Hurst指数和V统计量, 发现不同时间标度下高速公路交通流时间序列的Hurst指数都大于0.5, 并且V统计量曲线有上升趋势, 说明高速公路交通流时间序列具有自相似性和长程相关性; 然后, 根据可视算法, 将高速公路交通流时间序列转化为复杂网络, 计算网络的拓扑参数, 发现网络的度分布均呈幂律分布, 表明该网络为无标度网络, 进一步揭示高速公路交通流时间序列为分形序列. 同时发现网络的平均路径长度随网络规模的增大呈对数增长, 说明网络具有小世界特征. 实证分析的结果对高速公路交通流量预测中时间标度的选择和预测长度的确定有重要的参考价值. 本文的研究可以为揭示高速公路交通流演化的复杂性提供新的思路和方法.     

我国证券市场波动的Hurst指数

证券市场的波动不服从布朗运动,而服从分数布朗运动。Hurst指数是描述分数布朗运动的重要指标。利用R／S分析方法计算出我国证券市场收益率序列的Hurst指数为0.68。从而说明甸证券市场的波动具有明显的持久性。     

沪深300股指期货跨期套利价差的R／S分析

基于R/S分析应用Hurst指数和V统计量对于沪深300股指期货合约跨期套利价差的1分钟数据进行实证研究,得出其Hurst值在(0.4,0.5),平均循环周期在(8,20)分钟。这显示跨期价差具有较低程度反持续性的分形市场特征,由于套利行为的影响,过去趋势对于未来有相反作用,与股票现货市场的长期记忆性不同。     

基于分形理论的液塞长度分析

利用以自相似性为基础的分形理论对管内径为 5 0mm的水平管道的段塞流液塞长度分布进行了统计分析。结果表明 ,水平管中的液塞长度分布遵循分形统计规律 ,充分发展段的平均液塞长度为管径的 11～ 17倍 ,最大液塞长度为管径的 2 5～ 39倍 ,平均液塞长度和最大液塞长度均与气液相混合速度之间具有线性关系。试验研究还表明 ,重标度极差分析法是计算反映液塞长度波动过程具有长程相关性的Hurst指数的有效方法。Hurst指数与气液相混合速度之间具有缓降的线性关系 ,可以用Hurst指数反映出的FBM随机过程的持久性和反持久性预测液塞长度的发展趋势     

分形在柴油机燃油系故障诊断中的应用

通过研究柴油机高压油管在喷油过程中,产生的振动信号中包含的丰富的燃油系工况信息,发现这一信号具有分形特征,即统计意义上的自相似性,类似一种１／ｆ噪声．利用分形理论可以将其丰富的信息浓缩于信号的功率谱指数或容量维数中,并通过分析它的功率谱指数对燃油系各种工说的敏感性,进行燃油系的不解体诊断,实例诊断表明,它是一种较好的故障诊断方法。     

分形理论与金融波动

主要介绍了分形理论、分形市场理论,以及它们研究的内容和方法。分析了分形市场理论和有效市场理论的差别、优缺点。介绍了R/S计算Hurst指数的方法和用途。最后指出分形市场理论结合我国国情今后研究的重点内容。     

基于替代数据的Hurst指数计算

提出了一种利用替代数据方法计算Hurst指数的新方法。分析表明由约束实现方法生成的替代数据不但保留了原始时间序列中的长程依赖性,而且有效的消除了序列中的非线性相关性,可得到更为准确的Hurst指数值。     

混凝土抗压强度回弹测试数据的分形分析

分形理论在处理无规离散数据方面具有独特优点,应用于混凝土抗压强度回弹测试数据这一无规离散数据的处理时,能够得到比常规回归法更加可靠的抗压强度数据.文中通过在二维平面坐标上建立回弹测点位置-回弹值曲线(RPV曲线),采用盒维数计算法编制计算程序,得出RPV曲线的分形维数,并用来推算混凝土抗压强度.结果表明,RPV曲线分形维数与混凝土抗压强度间具有线性关系,且该法推算混凝土抗压强度可在不测试碳化深度的情况下进行,适应于大体积混凝土抗压强度的检测,为简化混凝土抗压强度的检测提供了新途径.