[發(fā)明專利]一種基于組合模型的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410161920.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN103942430B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 儲(chǔ)征偉;李永泉;王慶;岳建平;鐘金寧;張?zhí)旒?/a>;許培培;陳年青;戴相喜;梁子亮;顧景強(qiáng);張鳳梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京市測(cè)繪勘察研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 李玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于組合模型的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法，涉及到地理信息領(lǐng)域的預(yù)測(cè)模型，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

建筑物沉降是一種普遍而又日趨明顯的地質(zhì)現(xiàn)象，它是建筑物各部分基礎(chǔ)沉降的綜合效應(yīng)的表現(xiàn)，基礎(chǔ)沉降就是地基持力層被基礎(chǔ)底面以上的荷載所壓縮的變形。這個(gè)變形的大小與荷載產(chǎn)生的壓應(yīng)力大小、地基持力層的壓縮模量、荷載影響深度有直接關(guān)系。建筑物沉降預(yù)測(cè)是保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)、減少經(jīng)濟(jì)損失的重要手段，對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理是判斷一個(gè)城市環(huán)境地址優(yōu)劣的科學(xué)依據(jù)。因此，在建筑物施工時(shí)，必須對(duì)其建筑物沉降狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的隱患，從而制定合理的防治措施，以保證建筑物的安全。目前常用的預(yù)測(cè)模型有克里金模型、灰色模型、時(shí)間序列模型等，其中大多數(shù)模型限制于自身的要求，無法精確模擬沉降曲線的變化，致使模型插值預(yù)測(cè)的結(jié)果一直差強(qiáng)人意，在實(shí)際工程中難以滿足要求。因此，本發(fā)明通過組合模型綜合有機(jī)利用不同的單一模型提供的不同的有用信息，進(jìn)而對(duì)沉降問題進(jìn)行預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，本發(fā)明提供一種基于組合模型的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)方案：一種基于組合模型的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)測(cè)時(shí)刻t_i，及監(jiān)測(cè)時(shí)刻t_i的沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Z_i，其中，i＝1,2,...,h；

將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按時(shí)間順序分為兩部分：第一部分為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，另一部分為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；

從學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中，選取n+1期數(shù)據(jù)，并利用擬合曲線的相關(guān)系數(shù)，建立自適應(yīng)多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型：

式中，x為監(jiān)測(cè)時(shí)間，a₀,a₁…a_n為待定系數(shù)，y_i為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中第i+1期沉降監(jiān)測(cè)值。

利用截?cái)嗾`差，從學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中，選取n'+1期數(shù)據(jù)建立拉格朗日預(yù)測(cè)模型：

式中，x_k表示n'+1期數(shù)據(jù)中第k+1期數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)時(shí)間；y_k表示n'+1期數(shù)據(jù)中第k+1期數(shù)據(jù)的沉降監(jiān)測(cè)值；x_j表示n'+1期數(shù)據(jù)中第j+1期數(shù)據(jù)的沉降監(jiān)測(cè)時(shí)間；y_j表示n'+1期數(shù)據(jù)中第j+1期數(shù)據(jù)的沉降監(jiān)測(cè)值。

建立趨勢(shì)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)模型：

式中，j為當(dāng)前期數(shù)；T為由當(dāng)前期數(shù)j到預(yù)測(cè)期的期數(shù)；為第t期數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值；a_j,b_j為平滑系數(shù)；

建立組合模型：

f_t＝[k₁,k₂,k₃][f₁,f₂,f₃]^T

式中，f_t為t時(shí)刻組合模型的預(yù)測(cè)值，k₁、k₂、k₃及f₁、f₂、f₃分別為自適應(yīng)多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型、拉格朗日預(yù)測(cè)模型及趨勢(shì)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)模型的權(quán)及預(yù)測(cè)值。

計(jì)算權(quán)值

計(jì)算自適應(yīng)多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型、拉格朗日預(yù)測(cè)模型及趨勢(shì)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)模型在組合模型中的權(quán)值；

利用組合模型預(yù)測(cè)任意時(shí)刻的建筑物沉降值。

其中，所述建立自適應(yīng)多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型的方法為：

從學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中，選取n+1期數(shù)據(jù)，并利用n（n≤a）次多項(xiàng)式擬合學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，擬合方程為：

式中，x為監(jiān)測(cè)時(shí)間，a₀,a₁…a_n為待定系數(shù)，y_i為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中第i+1期沉降監(jiān)測(cè)值。

按時(shí)間的遞增，逐步減少擬合數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，即：從a開始，以1為減幅逐步減少n值，并利用檢驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算擬合曲線的相關(guān)系數(shù)r_n，其中，相關(guān)系數(shù)r的計(jì)算公式為：

式中，X_i'為沉降監(jiān)測(cè)值，Y_i'為沉降預(yù)測(cè)值，為沉降監(jiān)測(cè)值平均值，為沉降預(yù)測(cè)值平均值；

當(dāng)n＝N（N≤a）時(shí),若r_N-r_N-1的值小于等于10^-8，停止計(jì)算且取n＝N為多項(xiàng)式的次數(shù)。