亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        小波-支持向量機組合算法在地鐵沉降預(yù)測中的應(yīng)用

        2018-03-02 07:28:39
        鐵道勘察 2018年1期
        關(guān)鍵詞:分析方法

        (中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,北京 100055)

        地鐵為緩解城市的交通壓力,提高城市通行效率作出了巨大貢獻。地鐵結(jié)構(gòu)位于地下空間,容易受到列車振動、周圍地質(zhì)條件等外界因素的影響而發(fā)生沉降[1,2]。當(dāng)沉降變形超過一定的限度,勢必會影響列車運行的平順度,嚴(yán)重時可能會影響地鐵的運營安全。因此,進行持續(xù)性的沉降監(jiān)測和預(yù)報對于地鐵的安全運營和維護具有重要意義。

        精確提取地鐵沉降監(jiān)測信息并做出可靠預(yù)報能夠為后續(xù)安全決策提供關(guān)鍵信息,最大限度地減少沉降變形帶來的危害[3]。地鐵沉降受到諸多因素的影響,且難以用一定的函數(shù)模型描述。同時,現(xiàn)有監(jiān)測手段容易受到周圍環(huán)境的干擾,監(jiān)測數(shù)據(jù)存在一定的誤差,如何準(zhǔn)確提取監(jiān)測數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定信息并以此為基礎(chǔ)做出可靠的預(yù)測成為熱點問題[4]?;谇捌谟^測數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型,對未來沉降趨勢做出一定時間段的預(yù)測是目前常用的方法,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色系統(tǒng)理論、支持向量機、時間序列模型等[5-7]。其中,基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原理的支持向量理論具有較好的泛化能力。利用小波分析理論對實際觀測數(shù)據(jù)進行降噪處理,將降噪后的沉降監(jiān)測信息用于支持向量機沉降預(yù)測,其預(yù)測精度優(yōu)于單獨使用支持向量機沉降預(yù)測。

        1 小波分析

        對于地鐵沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)X(t),由于在觀測過程中,儀器不可避免地受到周圍環(huán)境以及人為操作誤差的影響,其中含有一定的隨機誤差,則沉降數(shù)據(jù)可以表示為

        X(t)=f(t)+ε

        (1)

        其中,f(t)為觀測數(shù)據(jù)中的有用信息,ε為觀測數(shù)據(jù)中的隨機噪聲[8]。小波分析是一種時域和頻域都可以變化的分析方法,具有局部化分析的功能[9]。根據(jù)小波分析的定義,序列X(t)與小波函數(shù)的內(nèi)積為

        W(a,b)={X(t),ψa,b(t)}=

        (2)

        (3)

        2 支持向量機

        支持向量機理論(Support vector machine,SVM)是Vapnik團隊在1995年提出的一種模式識別方法,其基本原理基于統(tǒng)計學(xué)中結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原則,具有很強的泛化能力,能夠在樣本量較小的情況下做出最優(yōu)決策[10-12]。支持向量機理論的基本思想是將已知信息投影到高維超平面上,在高維空間將機器學(xué)習(xí)的正例和反例距離最大化。

        SVM具體計算過程中,需要利用函數(shù)f(x)=wx+b對原始數(shù)據(jù)進行擬合,擬合函數(shù)為

        (4)

        其中αi和b通過優(yōu)化公式求得

        (5)

        在利用SVM對實際數(shù)據(jù)進行處理時,需要根據(jù)數(shù)據(jù)特性選擇合適的懲罰函數(shù)和損失函數(shù)。求得上述參數(shù)后,將參數(shù)帶回公式(4)中得到?jīng)Q策函數(shù),即可獲得最優(yōu)的決策結(jié)果。

        3 工程實例

        為了檢驗小波-支持向量機組合算法在實際工程分析中的效果,基于某地鐵監(jiān)測點25期沉降數(shù)據(jù)進行工程實例分析。其中,每期數(shù)據(jù)間隔為7 d,前20期用于監(jiān)測模型的建立,后5期進行沉降預(yù)測。分別采用單獨SVM方法和小波-支持向量機方法(W-SVM方法)對后5期沉降數(shù)據(jù)進行預(yù)測,將預(yù)測結(jié)果與實際觀測數(shù)據(jù)進行對比,分析其預(yù)測精度。

        3.1 小波去噪

        實際沉降監(jiān)測過程中,受周圍環(huán)境的干擾,監(jiān)測數(shù)據(jù)中通常存在不規(guī)則的隨機誤差,會影響沉降數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性。因此,首先利用小波分析方法對地鐵的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分解降噪處理,以獲得較為可靠穩(wěn)定的沉降信息。

        采用小波進行4尺度分解,選擇合適分量進行小波重構(gòu),得到去噪后的重構(gòu)序列。圖1為原始監(jiān)測時間序列和小波去噪后的平滑序列。原始監(jiān)測序列含有較多突起,并不平滑,不符合地鐵的沉降變化規(guī)律。經(jīng)過小波去噪后,整體曲線平滑,趨勢明顯,有利于后續(xù)分析。

        圖1 原始監(jiān)測數(shù)據(jù)和小波降噪結(jié)果對比

        3.2 沉降預(yù)測

        以前20期原始沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和去噪數(shù)據(jù)作為支持向量機訓(xùn)練集,對21~25期沉降數(shù)據(jù)進行預(yù)測,將預(yù)測結(jié)果與實際觀測數(shù)據(jù)進行對比,分析兩種方法的精度和可靠性。

        圖2為實際檢測數(shù)據(jù)、SVM預(yù)測、W-SVM預(yù)測結(jié)果的時間序列對比。由于1~20期的原始序列存在一定的波動,導(dǎo)致SVM預(yù)測結(jié)果與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)有較大偏差,而W-SVM采用小波去噪后的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練,其預(yù)測結(jié)果與實際觀測數(shù)據(jù)更為接近,預(yù)測精度較高。

        圖2 SVM和W-SVM預(yù)測結(jié)果與實際觀測結(jié)果的對比

        3.3 精度統(tǒng)計

        圖3 SVM和W-SVM預(yù)測誤差時間序列

        以實際觀測數(shù)據(jù)為真值,對兩種預(yù)測方法的21~25期預(yù)測數(shù)據(jù)進行誤差統(tǒng)計。圖3為兩種預(yù)測方法結(jié)果的誤差時間序列,SVM方法預(yù)測結(jié)果誤差較大(-1.5 mm左右),且存在一定的系統(tǒng)偏差。而W-SVM方法預(yù)測誤差在0附近波動,誤差分布在[-0.5,0.5] mm之間。表1為兩種預(yù)測方法的具體誤差統(tǒng)計。從表1可以看出,SVM方法的預(yù)測相對誤差在3.75%至6.37%之間,而W-SVM方法的預(yù)測相對誤差在0.58%至2.39%之間。綜上所述,基于小波分析去噪+支持向量機方法的預(yù)測精度明顯高于單獨的支持向量機方法。

        表1 SVM和W-SVM預(yù)測誤差統(tǒng)計 mm

        4 結(jié)論

        采用具有時頻域分析功能的小波算法對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理,得到較為平滑穩(wěn)定的沉降信息,然后將去噪后的信息建立SVM訓(xùn)練集,對后續(xù)沉降變化做出預(yù)測。與單獨SVM預(yù)測結(jié)果相比,W-SVM方法預(yù)測精度更高,不受局部隨機誤差的影響,預(yù)測誤差較小且沒有明顯的系統(tǒng)偏差。工程實例結(jié)果顯示,基于小波-支持向量機組合算法的地鐵沉降預(yù)測方法能夠有效抑制觀測數(shù)據(jù)中隨機誤差的影響。

        [1] 張明希,許捍衛(wèi),葛文.基于小波分析與支持向量機的地鐵隧道沉降預(yù)測[J].工程勘察,2013,41(12):57-60

        [2] 黃騰,孫景領(lǐng),陶建岳,等.地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測及分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,36(2):262-266

        [3] 李金鋒.遺傳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在地鐵工程沉降預(yù)測中的應(yīng)用[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2006

        [4] 王堅,高井祥,鄭南山.基于小波理論的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)序列分析[J].大地測量與地球動力學(xué),2005,25(4):91-95

        [5] 楊敏,盧俊義.基坑開挖引起的地面沉降估算[J].巖土工程學(xué)報,2010,32(12):1821-1828

        [6] 劉杰,姚海林,任建喜.地鐵車站基坑圍護結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測與數(shù)值模擬[J].巖土力學(xué),2010(S2):456-461

        [7] Mendes R, Mohais A S. DynDE: a differential evolution for dynamic optimization problems[C]∥Evolutionary Computation, 2005. The 2005 IEEE Congress on. IEEE, 2005,3:2808-2815

        [8] 薛茹,毛靈濤,安里千.小波分析在動態(tài)實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,22(1):59-62

        [9] 劉明才.小波分析及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2013

        [10] 張瀟瓏.基于自適應(yīng)粒子群優(yōu)化的SVM算法在建筑物沉降預(yù)測中的應(yīng)用[J].測繪工程,2015(11):44-47

        [11] 李鵬,高波.小波時間序列在廣州地鐵沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].城市勘測,2012(2):156-159

        [12] 王劉準(zhǔn),邱衛(wèi)寧,花向紅,等.小波時間序列分析在高鐵沉降變形中的應(yīng)用[J].測繪地理信息,2013,38(4):45-47

        猜你喜歡
        分析方法
        隱蔽失效適航要求符合性驗證分析
        電力系統(tǒng)不平衡分析
        電子制作(2018年18期)2018-11-14 01:48:24
        電力系統(tǒng)及其自動化發(fā)展趨勢分析
        可能是方法不對
        用對方法才能瘦
        Coco薇(2016年2期)2016-03-22 02:42:52
        四大方法 教你不再“坐以待病”!
        Coco薇(2015年1期)2015-08-13 02:47:34
        捕魚
        国产av无码专区亚洲avjulia| 亚洲免费人成网站在线观看| 青青草是针对华人绿色超碰| 日韩人妻系列在线视频| 丰满少妇被爽的高潮喷水呻吟| 欧美大胆性生话| 亚洲精品网站在线观看你懂的| 国产精品国产三级国产专区5o| 亚洲色偷偷偷综合网另类小说| 不卡免费在线亚洲av| 亚洲欧美国产精品久久| 高潮迭起av乳颜射后入| 久久精品亚洲中文字幕无码网站| 五月天综合网站| 国产h视频在线观看网站免费| 国产精品高清免费在线| 最好看的亚洲中文字幕| 色妞色视频一区二区三区四区| 国产在线一91区免费国产91| 四虎国产精品免费久久麻豆| 91国产精品自拍视频| 亚洲高清乱码午夜电影网| 小12萝8禁在线喷水观看| 亚欧视频无码在线观看| 日本人妻精品有码字幕| 久久婷婷五月综合97色直播| 成av人片一区二区三区久久| 亚洲区精选网址| 区一区二区三区四视频在线观看 | 蜜臀av在线一区二区尤物| 中文无码成人免费视频在线观看| 老子影院午夜精品无码| 老熟女熟妇嗷嗷叫91| 亚洲无人区乱码中文字幕| 国产精品无码翘臀在线观看| 玩中年熟妇让你爽视频| 精品手机在线视频| 美女人妻中文字幕av| 在线无码中文字幕一区| 九九视频在线观看视频6| av少妇偷窃癖在线观看|