[發明專利]一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法

在審

• 申請號: 202010468398.7
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111651879A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 申志福;張銳;王志華;高洪梅;孫晉晶;劉璐;夏云剛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京吉歐地下空間科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F17/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

S10收集場地周邊的地質勘察資料，利用貝葉斯壓縮感知方法對所述待勘察剖面周圍的既有勘察資料進行分析，可選擇靜力觸探阻力、標準貫入擊數等勘察結果為場地量化指標，獲得該量化指標在待勘察剖面上的協方差矩陣作為該剖面的不確定性評價指標；

S20取所述協方差矩陣的每一列作為獨立的列向量取平均值，所述平均值較大則為不確定性較高區域，根據勘察數量的要求，將70％的勘察孔位放在不確定性較大的數個區域進行勘測；

S30勘察過后結合現場數據，利用所述步驟S10中的貝葉斯壓縮感知方法進行第二輪評估，根據協方差矩陣找到不確定性較大的數個區域，將剩下30％的勘察孔位放在這些區域進行勘測；以及

S40所有勘察點勘察完畢后，利用所述步驟S10中的貝葉斯壓縮感知方法進行最終一輪評估，計算得到的方差高于協方差矩陣cov_f平均值的點位可選擇增加鉆孔進行補充勘察，以進一步提高勘察的準確性。

2.根據權利要求1所述的一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，其特征在于，所述步驟S10包括如下步驟：

S11獲取所述待勘察的場地剖面周邊位置(x1，x2)處的既有勘察數據Y作為數據集，所述數據集可選擇靜力觸探阻力或標準貫入擊數等勘察結果，其中x1、x2分別為各點的深度和水平方向坐標；

S12確定插值場F的參數h_x1、h_x2、η_x1以及η_x2，其中h_x1和h_x2為所述勘察剖面的深度和水平向長度，η_x1為深度方向每個勘測數據的間隔值；η_x2為水平方向每個勘測列的間隔值；

S13定義插值矩陣F的維度大小(N_x1×N_x2)，并通過單位矩陣建立定位矩陣，確定所述原始數據Y在插值矩陣F中的行列位置，其中N_x1＝h_x1/η_x1，N_x2＝h_x2/η_x2；

S14采用離散余弦矩陣(DCT)構建函數C_x1(N_x1×N_x1)，C_x2(N_x2×N_x2),從而確立基本函數B_t

i＝1,2…N_x1

j＝1,2…N_x2

t＝1,2…N_x1×N_x2

由上式可知：基本函數B_t是由C_x1的每一列與C_x2的每一行相乘得到的矩陣；

S15插值矩陣F和協方差矩陣cov_f最終可表示為：

其中，表示每一個基函數對應的觀測值Y的權重系數，與數據集Y密切相關，可基于稀疏采樣和壓縮感知理論，采用概率計算和優化方法確定；是基函數B_t的轉置矩陣。

3.根據權利要求2所述的一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，其特征在于，所述步驟S20：計算得到的協方差矩陣cov_f里的每一列元素都代表插值矩陣F每一列元素的方差大小，在實際工程中則代表每一個孔位中各土層的不確定性。通過對協方差矩陣每一列數據取平均值，即可得到每個鉆孔位置處土層分布的不確定性大小。在初步分析之后，將鉆孔數量70％的孔位放在協方差矩陣cov_f列向量平均值較大的數個區域。

4.根據權利要求3所述的一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，其特征在于，所述步驟S30：重復S11～S15進行第二輪評估分析，根據第二輪評估的協方差矩陣找到不確定性較大的數個區域，將剩下的30％勘察孔位放在第二輪評估的協方差矩陣不確定性較大的區域。

5.根據權利利要求4所述的一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，其特征在于，所述步驟S40：重復S11～S15進行最終一輪評估分析，對方差仍較大的孔位，可考慮增加鉆孔補充勘察。