[發(fā)明專利]面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110438666.5
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113138978B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉翰林;周恩華;張超東;任偉新;杜博文
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F16/215;G06F16/29;G06N3/0442;G06N3/048;G06N3/084
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：對基于北斗的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度解算，得到北斗監(jiān)測解算結(jié)果；

S2：對北斗監(jiān)測解算結(jié)果中的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)數(shù)據(jù)預(yù)測，得到預(yù)測結(jié)果；

S3：根據(jù)預(yù)測結(jié)果填充缺失數(shù)據(jù)，得到連續(xù)的北斗監(jiān)測解算結(jié)果；

S4：將連續(xù)的北斗監(jiān)測解算結(jié)果分段，并對各段數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到沉降監(jiān)測曲線，完成北斗數(shù)據(jù)的填充與變形預(yù)測；

在步驟S2中，通過以下步驟得到預(yù)測結(jié)果：

S2.1：采用位于缺失數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)數(shù)據(jù)預(yù)測，得到第一最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)；

S2.2：將位于缺失數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)倒序排列；

S2.3：利用倒序排列后的數(shù)據(jù)對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)數(shù)據(jù)預(yù)測，得到第二最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)；

S2.4：將第二最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)倒序排列；

S2.5：根據(jù)第一最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)與倒序排列后的第二最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)計算得到預(yù)測結(jié)果；

采用LSTM模型對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)數(shù)據(jù)預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，北斗監(jiān)測解算結(jié)果包括短基線南北向的毫米級相對位移、短基線東西向的毫米級相對位移和短基線垂直向的毫米級相對位移。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，在步驟S2.5中，通過以下公式計算得到預(yù)測結(jié)果：

其中，S_i為與第i個缺失數(shù)據(jù)對應(yīng)的預(yù)測結(jié)果，A_i為與第i個缺失數(shù)據(jù)對應(yīng)的第一最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)，B_i為與第i個缺失數(shù)據(jù)對應(yīng)的第二最優(yōu)預(yù)測數(shù)據(jù)，L為缺失數(shù)據(jù)的個數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，在對各段數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合之前，還包括去除共模誤差步驟，具體為：

將M個相鄰的監(jiān)測站的北斗監(jiān)測解算結(jié)果均劃分成N段，并將各段數(shù)據(jù)分別擬合成直線，

如果某一段中各個監(jiān)測站的擬合直線的斜率數(shù)值相近，則認(rèn)為該段數(shù)據(jù)存在共模誤差，否則不存在共模誤差，

將存在共模誤差的數(shù)據(jù)減去擬合直線的一階項以去除共模誤差；

對各段數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的具體步驟為：

S4.1：選擇一個去除共模誤差后待擬合的監(jiān)測站，利用最小二乘法將其每段數(shù)據(jù)擬合成直線，并計算其每段數(shù)據(jù)的擬合直線的斜率；

S4.2：將斜率相近的兩條相鄰直線合并；

S4.3：將合并完的每一段進(jìn)行二次曲線擬合，得到若干段曲線；

S4.4：將每段曲線的右部向其所處段的右端點和下一段曲線最左邊的點的中間部分近擬合，得到沉降監(jiān)測曲線；

在步驟S4.2中，通過以下步驟判斷兩條相鄰直線的斜率是否相近：

將步驟S4.1中所選擇的監(jiān)測站的每條擬合直線的斜率都取絕對值然后計算出第二斜率均值r_ave2，

若兩條相鄰的直線a和b的斜率滿足

|r_a-r_b|α*r_ave2

則判斷直線a和直線b的斜率相近，否則判斷直線a和直線b的斜率不相近；其中，r_a，r_b分別為直線a和直線b的斜率，α為斜率相近判斷系數(shù)，

1.2≤α≤1.8。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，通過以下步驟判斷各個監(jiān)測站的擬合直線的斜率是否相近：

從M個相鄰的監(jiān)測站中選取一個監(jiān)測站，將其N段數(shù)據(jù)的擬合直線的斜率都取絕對值然后計算出第一斜率均值r_ave1，

分別計算得到各個監(jiān)測站在每一段的擬合直線的斜率，

則判斷第j段的數(shù)據(jù)存在共模誤差，否則，判斷第j段的數(shù)據(jù)不存在共模誤差；其中，分別為各個監(jiān)測站在第j段的擬合直線的斜率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向城市差異性沉降監(jiān)測的北斗數(shù)據(jù)填充與變形預(yù)測方法，其特征在于，α＝1.5。