[發(fā)明專利]一種沉降預(yù)測模型高效更新方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110449336.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113255104B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于先文;鄭一帆
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運(yùn)紅

本發(fā)明公開了一種沉降預(yù)測模型高效更新方法，屬于測繪領(lǐng)域，包括以下步驟：(1)、將非線性的沉降預(yù)測模型根據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行線性化處理，得到可用于回歸的線性沉降模型；(2)、根據(jù)建模所需最小沉降數(shù)據(jù)量n取前n期沉降觀測數(shù)據(jù)擬合模型，獲得預(yù)測模型的初始參數(shù)向量估值與初始相關(guān)系數(shù)γ_(n)；(3)、基于前n期沉降觀測數(shù)據(jù)擬合的參數(shù)向量估值與新增的第n+1期沉降觀測數(shù)據(jù)得到更新后的參數(shù)向量估值(4)、基于更新前的保留的參數(shù)，迭代計(jì)算更新后模型的相關(guān)系數(shù)γ_(n+1)用于評價更新后的模型；(5)、伴隨工程進(jìn)展，不斷增加沉降觀測數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟三、四同步實(shí)現(xiàn)沉降預(yù)測模型的迭代更新。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種沉降預(yù)測模型高效更新方法。

背景技術(shù)

不均勻沉降是導(dǎo)致建構(gòu)筑物開裂、塌陷等結(jié)構(gòu)性破壞的主要原因之一，嚴(yán)重影響其服務(wù)性能，威脅其安全性與穩(wěn)定性。沉降預(yù)測是土木工程的必要工作，也是工程進(jìn)行地基處理的主要依據(jù)，其預(yù)測結(jié)果直接關(guān)系到工程成果。沉降預(yù)測分為兩個步驟，首先使用工程的實(shí)測沉降數(shù)據(jù)建立沉降預(yù)測模型，然后通過沉降預(yù)測模型預(yù)測工后沉降。隨著工程的進(jìn)展，沉降預(yù)測模型需要不斷地更新來保障預(yù)測的質(zhì)量，對于高鐵、大型橋梁等時間跨度大的工程項(xiàng)目，沉降預(yù)測模型更新的重要性更加突出。

目前，沉降預(yù)測模型的更新普遍采用簡單的傳統(tǒng)最小二乘方法。在實(shí)際的工程中，廣泛使用的模型如雙曲線法模型、指數(shù)曲線法模型、星野法模型等都使用傳統(tǒng)最小二乘方法進(jìn)行模型更新。該方法的具體過程為：新增觀測數(shù)據(jù)后，利用全部數(shù)據(jù)列出誤差方程進(jìn)行最小二乘間接平差，得到新的沉降預(yù)測模型參數(shù)。即便被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，傳統(tǒng)更新方法也仍存在不足之處，具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：一是計(jì)算量大，每次更新過程都需要使用到所有的沉降數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)存儲量大，需要保存歷史沉降觀測數(shù)據(jù)重復(fù)地參與擬合過程；三是數(shù)據(jù)依賴性高，每次更新需要利用大量的歷史存儲數(shù)據(jù)，更新后模型出現(xiàn)誤差的風(fēng)險性大大提高。

因此，應(yīng)該在保證沉降模型更新的可靠性前提下，優(yōu)化更新過程。但是，目前還沒有沉降預(yù)測模型更新方法改進(jìn)上述問題，需要研究更高效的沉降預(yù)測模型更新方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)地不足，本發(fā)明題出一種沉降預(yù)測模型高效更新方法，用于解決實(shí)際土木工程應(yīng)用中，現(xiàn)有傳統(tǒng)更新方法效率低、歷史數(shù)據(jù)依賴性強(qiáng)的問題。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種沉降預(yù)測模型高效更新方法，具體包括以下步驟：

步驟一、將非線性的沉降預(yù)測模型根據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行線性化處理，得到可用于回歸的線性沉降模型。

步驟二、根據(jù)前n期沉降觀測數(shù)據(jù)擬合初始模型，獲得預(yù)測模型的初始參數(shù)向量估值即完成擬合。并計(jì)算初始相關(guān)系數(shù)γ_(n)，用于評價擬合效果。其中，n為建立模型所需的最少沉降觀測數(shù)據(jù)量，沉降數(shù)據(jù)由時間和沉降值組成。

步驟三、工程進(jìn)行第n+1期沉降觀測后，獲得第n+1期沉降數(shù)據(jù)，此時需要重新擬合沉降模型，即對模型的參數(shù)向量估值進(jìn)行更新?；谇皀期沉降觀測數(shù)據(jù)擬合的參數(shù)向量估值與第n+1期沉降數(shù)據(jù)，計(jì)算得到更新后的參數(shù)向量估值

步驟四、基于更新前的保留的參數(shù)，對模型的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行更新，計(jì)算更新后模型的相關(guān)系數(shù)γ_(n+1)用于評價更新后的模型擬合效果；

步驟五、伴隨工程進(jìn)展，不斷增加沉降觀測數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟三、四同步實(shí)現(xiàn)沉降預(yù)測模型的迭代更新。

作為本發(fā)明一種沉降預(yù)測模型高效更新方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，在步驟一中，所述不同的沉降預(yù)測模型包括雙曲線模型或星野法模型，其沉降預(yù)測模型分別如下：

雙曲線模型：