[發(fā)明專利]一種基于歷史資料分析的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410162042.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103942433A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;李永泉;常永青;岳建平;王慶;黃志洲;鄧曉紅;張?zhí)旒?/a>;許培培;梁子亮;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;河海大學(xué);南京市規(guī)劃局
• 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)明提供一種基于歷史資料分析的建筑物沉降預(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)

建筑物的沉降觀測(cè)的目的在于檢查沉降指數(shù)是否超過(guò)了建筑物設(shè)計(jì)所允許的范圍，若超限則會(huì)導(dǎo)致建筑物的危險(xiǎn)指數(shù)上升，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)威脅人的生命安全。隨著世界人口的日益增多，住房問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻以及高層建筑物的出現(xiàn)，為了保證建筑物的正常使用及安全，并為后期的施工提供可靠的觀測(cè)資料及相應(yīng)的沉降參數(shù)，建筑物沉降預(yù)測(cè)的必要性日益明顯。目前常用的預(yù)測(cè)模型有灰色模型、回歸模型、時(shí)間序列模型等，其中大多數(shù)模型無(wú)法精確模擬沉降曲線的變化，致使模型插值預(yù)測(cè)的精度較差，在實(shí)際工程中難以滿足要求。

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(wèn)題與不足，本發(fā)明提供種基于歷史資料分析的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法，利用組合模型預(yù)測(cè)任意時(shí)刻的建筑物沉降值，組合模型能夠綜合利用各類單一模型提供綜合的沉降信息，進(jìn)而對(duì)沉降問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

技術(shù)方案：一種基于歷史資料分析的建筑物沉降預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取第i期的監(jiān)測(cè)時(shí)刻t_i，及沉降監(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：由a（a≥10）對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)組成的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)；另一部分為：由b對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)組成的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；

歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析：利用移動(dòng)平均法對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的數(shù)據(jù)；對(duì)平滑后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按監(jiān)測(cè)時(shí)間遞增的順序，計(jì)算各點(diǎn)與下一點(diǎn)連線段的斜率；尋找學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中最后一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)值周圍的極值點(diǎn)。

利用相關(guān)系數(shù)建立支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型；

利用插值余項(xiàng)建立牛頓插值預(yù)測(cè)模型：

P_n(x)＝f(x₀)+f[x₀,x₁](x-x₀)+f[x₀,x₁,x₂](x-x₀)(x-x₁)+…

+f[x₀,x₁,…,x_n](x-x₀)…(x-x_n-1)

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。

區(qū)分近點(diǎn)與遠(yuǎn)點(diǎn)，建立加權(quán)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)模型：

對(duì)a個(gè)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，按監(jiān)測(cè)時(shí)間遞增的順序逐點(diǎn)推移求出n（n≥3）期數(shù)據(jù)的加權(quán)平均數(shù)，n期數(shù)據(jù)的權(quán)值分別取為ω₁,ω₂,…,ω_n，將R_j作為第j+1期的預(yù)測(cè)值：

R_j＝ω₁y_j+ω₂y_j-1+…+ω_ny_j-n+1

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分別為支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型、牛頓插值預(yù)測(cè)模型及加權(quán)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)模型的權(quán)及預(yù)測(cè)值。

計(jì)算支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型、牛頓插值預(yù)測(cè)模型及加權(quán)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，所述歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析的方法為：

利用移動(dòng)平均法對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。按監(jiān)測(cè)時(shí)間遞增的順序逐點(diǎn)推移求出N（2≤N≤5）個(gè)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的平均數(shù)，即可得到一次移動(dòng)平均數(shù)：