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基于改进的动态灰色模型在变形监测数据分析中的应用研究
| 论文题名： | 基于改进的动态灰色模型在变形监测数据分析中的应用研究 |
| 关键词： | 隧道变形监测;格拉布斯准则;动态灰色模型;数据挖掘 |
| 摘要： | 变形监测藉由获得的观测数据对变形体的形变做出综合分析，从而准确判断变形体未来的变化趋势，进而为工程建筑物的设计、施工以及运行提供科学依据和安全保障。灰色系统理论主要研究部分信息已知的小样本、贫信息、不确定系统，它对部分已知信息进行生成进而开发挖掘蕴含在系统观测数据中的重要信息，最终使整个系统得到确切地认识和描述。变形监测是在工程建设以及运行中对建设项目进行监测、预报以保障安全的一种方法，而变形监测的累积观测数据作为变形体的离散数列，本身就具有灰色的性质，因此灰色理论可以有效地应用于工程变形监测分析与预报中。 正是基于这一应用需求，本文以灰色系统理论为基础，着重研究动态灰色模型在变形监测分析预报中的不足，找出相应的改进办法，并将改进后的模型用于隧道变形监测分析与预报中，且验证改进后模型的预测效果。主要研究内容有： ①简要地介绍变形监测的目的和意义、变形监测的内容与分类、变形监测技术发展现状以及变形监测中常用的建模分析方法，着重阐述了灰色模型研究现状以及优化方法、灰色系统理论的基本知识和灰色模型的建模机理。 ②维度地选取问题一直是研究动态灰色预测模型的热点，针对动态灰色模型建模时的维度选取问题进行优选试验，最终得出动态灰色模型建模的适宜维度区间。 ③在使用动态灰色模型预测前，通过格拉布斯准则对观测数据进行粗差检验，并且利用最小二乘多项式拟合法对空缺数据进行生成，有效地消除了粗差对模型预测精度的干扰。 ④变形监测工作中获取的观测数据容易受到外界因素或系统因素干扰而致使数据曲线发生波动，进而导致建模数据的光滑性较差。针对这一问题，使用三点平滑法对建模数据进行处理，这样不仅有效地削弱建模数据的人为主观性和偶然性的干扰，而且增强了数据的规律性。 ⑤传统的动态灰色模型在进行预测时，为保持数据维度的固定不变，必须对旧有数据进行强制舍弃，这样不仅会导致建模数据量受到限制和预测结果易失真，而且对维度以外的离散数据不加筛选地舍弃，会导致有用数据流失。针对这一问题，本文通过特定的数学方法对其做出改进，使改进后模型能主动地对旧有信息进行筛选，不仅解决了模型预测结果失真问题，而且还将原有等维灰数递补动态预测发展到不定维，有效地解决了模型的适用性问题。最后将改进后的模型用于变形监测分析与预报中，且与传统的GM(1,1)模型和动态灰色模型的预测精度作对比，进而验证了改进后模型的有效性。 |
| 作者： | 王豪威 |
| 专业： | 测绘工程 |
| 导师： | 吴良才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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