基于混合核函数PSO-LSSVM的边坡变形预测

支持向量机（SVM）的核函数类型和超参数对边坡位移时序预测的精度有重要影响。鉴于局部核函数学习能力强、泛化性能弱,而全局核函数泛化性能强、学习能力弱的矛盾,通过综合两类核函数各自优点构造了基于全局多项式核和高斯核的混合核函数,并引入粒子群算法（PSO）对最小二乘支持向量机（LSSVM）超参数进行全局寻优,提出了边坡位移时序预测的混合核函数PSO-LSSVM模型。将模型应用于锦屏一级水电站左岸岩石高边坡变形预测分析,并与传统核函数支持向量机预测结果进行对比分析。结果表明,该模型较传统方法在预测精度上有了明显提高,预测结果科学可靠,在边坡位移时序预测中具有良好的实际应用价值。     

一种基于核学习的储集层渗透率预测新方法

基于核学习的支持向量机,是一种采用结构风险最小化原则代替传统经验风险最小化原则的新型统计学习方法,具有完备的理论基础。这里提出了核学习技术在储集层非均质特性描述中渗透率参数预测的新用途。在复杂地层中,基于支持向量机的智能和自适应模式识别能力而建立了常规测井多参数信息输入的渗透率预测模型,然后对实际油田储集层渗透率进行了预测。与常规线性回归模型预测结果相对比,所提出的方法更易于使用,很少受不确定因素的影响,并具有较强的信息整合能力以及更高的预测准确性和可信度。     

基于组合核函数的高斯过程边坡角智能设计

高斯过程(GP)是近年来发展迅速的一种全新学习机。与支持向量机(SVM)相比,该方法有着容易实现、超参数可自适应获取及预测输出具有概率意义等优点。结合边坡工程中的边坡角设计,编写了在多种因素影响下边坡角设计的GP程序,为克服单一核函数预测精度和网络泛化能力差的缺点,采用单一核函数相加作为GP的组合核函数,将自动关联性测定参数（ARD）引入其中,建立了关于超参数的GP回归网络模型,使用共轭梯度下降算法导出最优超参数,用ARD超参数进行输入属性相关性分析和特征选取,并以此网络对测试样本进行学习预测,结合支持向量回归方法给出了在回归问题上的应用和对比分析。结果表明：在边坡角智能设计应用中,采用组合核函数的GPR网络ARD参数具有明确的物理意义,预测回归性能优于SVM,且预测输出的概率解释能更好的体现预测值的代表性,为边坡角设计开辟新径。     

滑坡位移时序预测的核函数构造

获得支持向量机(SVM)背景下滑坡位移时序准确预测的关键,是构造或选择一合适的核函数。通过分析滑坡位移时序曲线特征以及不同类型Mercer核的性质,从基于核函数上的封闭运算角度,构造出支持向量机背景下预测滑坡位移时序的最佳核函数。利用3组不同特征的滑坡位移时序,对构造出的核函数进行性能检验,数值实验表明：对于典型的3组滑坡时序,LPG与MPG核的学习性能要优于简单核,且前者适合复杂位移时序的回归预测,而后者更适合规律性较强的简单时序曲线的建模预测。此外,探讨了这两种核函数下的核参数取值对模型精度的影响。     

混沌时间序列支持向量机模型及其在径流预测中应用

以重构相空间理论为基础,探讨了混沌时间序列的支持向量机预测模型建模的思路、特点及关键参数的选取。利用饱和关联维数法进行相空间重构,并运用改进小数据量法计算最大Lyapunov指数,对宜昌站月径流时间序列进行混沌特性识别。在运用混沌时间序列的支持向量机模型对月径流预测的应用中,引入了径向基核函数,简化了非线性问题的求解过程。实例表明,该模型能较好地处理复杂的水文序列,具有较高的泛化能力和很好的预测精度。     

围岩破坏模式识别的支持向量机研究

围岩的破坏受到多种因素的影响,并且各破坏模式之间没有明显的界限,因此其破坏模式的识别是一种模糊、非线性、小样本、高维数的模式识别问题。支持向量机（SVM）是最近发展起来的一种新机器学习技术,已在模式识别领域有很多成功地应用。基于支持向量机的思想,提出了围岩破坏模式识别的支持向量机方法,很好地表达了围岩破坏模式与其影响因素之间的复杂非线性关系。具体算例表明,该方法是可行的,具有一定的准确性。     

滑坡位移的多模态支持向量机模型预测

将支持向量机（support vector machine,SVM）方法与信号分析中的经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）方法相匹配,提出了一种通过多模态支持向量机函数回归分析建模预测滑坡位移的理论方法。以边坡位移历史观测数据为基础,应用EMD方法获得滑坡形成过程中位移演化的几个特征时间模态,构成了多模态信息统计学习样本,确定了边坡位移演化的自适应多尺度变化信息。对应于每个经验模态的位移变化信息,引入了多模态SVM建模方法,然后合成不同经验模态下边坡位移的计算结果,得到滑坡位移的预测值。以卧龙寺新滑坡和新滩滑坡的监测数据为基础的理论预测结果表明,与采用遗传算法的神经网络方法的预测结果相比,支持向量机经验模态方法具有更强的预测能力,理论预测结果与实际监测值具有很好的一致性     

基于粒子群算法优化小波支持向量机的岩土力学参数反演

常用的确定岩土力学参数的方法有原位测试和室内试验两种,但都存在一定的局限性,参数选择的合理与否,对设计计算及数值模拟分析结果的有效性影响很大。支持向量机法在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,为确保岩土力学参数取值的合理性,采用支持向量机法对岩土力学参数进行反演。先通过小波分析理论构造出支持向量机的核函数,再用粒子群算法(PSO)分别优化Morlet小波、Mexico小波和RBF函数的支持向量机模型参数,通过小波支持向量机模型建立反演参数与沉降值间的非线性映射关系。根据正交试验和均匀试验对需反演的岩土力学参数进行设计,结合有限元软件进行计算分析,得到学习样本和测试样本。分别采用Morlet小波、Mexico小波和RBF函数得出的预测结果和原始数据进行对比分析,发现采用Morlet小波核函数预测效果更佳。使用Morlet小波核函数预测的参数输入到Midas模型中计算建筑物最终沉降量,比较计算值与实际监测值,其相对误差不超过8.1%。研究结果表明,该方法在岩土工程参数的反演中具有良好的应用价值,对今后岩土力学参数的确定及校核提供了一种新方法。     

基于遗传支持向量机的地下工程裂隙岩体注浆量预测

提出了地下工程裂隙岩体注浆量预测的遗传支持向量机方法,通过支持向量机对实际注浆数据样本进行学习,建立注浆量及其影响因素之间的非线性映射关系,基于这种关系实现注浆量的预测。模型建立过程中,考虑到支持向量机惩罚因子和核参数对预测精度的影响,以预测误差为适应度,采用遗传算法对最佳参数进行搜索。结果表明,本文方法计算快速,预测精度高,是一种注浆量预测的好方法。     

基于Ricker子波核的支持向量回归方法及其在地震勘探记录去噪处理中的应用

针对地震勘探中强随机噪声的去噪问题,引进支持向量回归方法,提出并证明一种新的Ricker子波核函数。支持向量回归采用核映射的基本思想,基于结构风险最小化原则,将回归问题转化为一个二次规划问题。对单道记录或多道记录中任选道的仿真实验表明,与传统的基于径向基核函数的支持向量回归及褶积滤波方法相比,使用本方法去噪后的同相轴更为清晰,波形恢复得更好,信噪比也较高,因此有可能将其应用于地震勘探记录的去噪处理中。     

中长期径流预报的一种灰关联模式识别与预测方法

基于时间序列多重信息利用的扩维原理和灰色系统理论的关联分析思想,提出一种应用于水文中长期预报的方法.它的特点是直接从径流序列的扩维相型关联分析中,寻求径流情势变化规律,较适合于缺乏输入因子资料或选择影响因子有困难条件下的水文中长期预报.利用海河、黄河和长江流域若干水文站的实测资料序列对该方法做了初步验证.     

地下结构孕险环境危险性预警的改进SVM模型

针对地震作用下孕险环境样本数据有限、复杂非线性等特点,提出了一种基于最小二乘支持向量机的地下结构孕险环境危险性预警方法。围绕地震后效应的地下工程区域孕险环境危险性预警目标和特征参数,设计孕险环境危险性问题的向量机表示形式,提出孕险环境危险性支持向量机训练工作机制,利用支持向量机结构风险最小化原则和非线性映射特性,建立基于最小二乘支持向量机的地下结构孕险环境危险性预警模型及其算法组件,并利用遗传算法优化其惩罚函数和核函数参数,隐式表达孕险环境危险性与其影响因素之间的非线性关系。结果表明,模型具有有效的小样本学习能力,具有较高的拟合和预测精度,明显优于神经网络等预测模型。     

滑坡灾害空间预测支持向量机模型及其应用

随着GIS技术在滑坡灾害空间预测研究中的广泛应用,滑坡灾害空间预测模型成为研究的热点问题。在总结滑坡灾害空间预测研究现状的基础上,简要介绍了两类和单类支持向量机的基本原理。以香港自然滑坡空间预测为例,采用两类和单类支持向量机进行滑坡灾害空间预测,并与Logistic回归模型进行了比较。结果表明,两类支持向量机模型优于Logistic回归模型,而Logistic回归模型优于单类支持向量机模型。     

特征加权FCM算法在洪水样本分类中的应用

基于聚类分析和模糊数学的基本原理，对历史洪水建立属性和数值特征的洪水样本，并运用特征加权FCM算法对流域历史洪水特征样本进行聚类分析。在分散式新安江三水源模型的基础上对不同聚类的洪水分别进行参数率定．利用样本特征的模糊识别以提高实时水文预报的精度。     

数据驱动模型在渭河流域来水预报中的开发和应用研究

现有的水文预报方法分为过程驱动模型方法和数据驱动模型方法两大类,近年来随着水文数据获取能力和计算能力的发展,数据驱动模型在水文预报中受到了广泛的关注,回归模型、神经网络模型均属此类.本文首先采用距离平方反比与泰森多边形相结合的方法,由雨量站观测到的降水量求得渭河流域各四级区的降水量,然后采用自回归模型结合年～月～旬逐级修正的方法对渭河流域10个四级区进行降水预报,采用降水～气温～径流多元线性回归模型对渭河流域28个水库进行径流预报,取得了较好的效果.     

Disaster prediction model based on support vector machine for regression and improved differential evolution

The kernel parameters setting of SVM influences prediction precision. The hybrid model based on SVM for regression and improved differential evolution is proposed to enhance the prediction precision. The improved differential evolution is used to optimize the kernel parameters. The improved differential evolution algorithm employs two trial vector generation strategies and two control parameter settings. The first-generation strategy is with best solution, and the second strategy is without best solution. Three categories of disasters time series including flood, drought and storm from Ministry of agriculture of China are used to verify the validity of the proposed model. Compared with the grid SVM and other models, the proposed hybrid model improves the prediction precision of SVM.     

模糊统计分析方法研究

将模糊分析原理与水文现象相结合，推导出了水文统计参数的模糊计算公式，给出了水文变量间相关关系的模糊分析方法及系统水文模型的模糊识别方法，通过实测资料验证，本文方法的分析计算结果能够较好地反映实际情况。     

基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择

超参数的选择直接影响着支持向量机（SVM）的泛化性能和回归效验,是确保SVM优秀性能的关键。针对超参数穷举搜索方法的难点,从试验设计的角度,提出了正交设计超参选择方法,并分析了基于混合核函数（比单一核函数具有更好的收敛性和模型适应性）SVM各个超参数的取值范围,选定了每个参数的试验水平。通过考虑参数间的正交性和交互性,选取最优超参数组合下的SVM模型。应用该方法,对两种典型滑坡位移时序的SVM建模进行了超参数组合正交优化设计,获得了精度高且泛化性能良好的滑坡预测模型,其试验结果验证了方法的可靠性。正交设计超参选择方法较之其他超参选择法简单实用,其高时效的特点更有助于SVM在实践工程中的良好应用。     

基于改进的SVM技术和高光谱遥感的标准矿物定量计算

基于支持向量机(SVM)统计理论,并对其从核函数构造方面进行改进,通过主成分分析、包络线去除、光谱导数变换等对原始Hyperion高光谱数据进行降维、变换与特征提取,分析比较了这些变换后不同的回归效果,并将其应用在内蒙古霍林郭勒地区岩石中氧化物质量分数的反演中。同时,鉴于某些重要矿物本身并没有明显的特征光谱曲线,提出一种新的矿物定量方法。首先,基于高光谱遥感数据,利用改进的SVM回归技术反演矿物中的化学成分,然后通过标准矿物计算（CIPW）推导岩石中标准矿物的质量分数。研究结果表明：基于改进核函数后的SVM回归精度有所提高,其中导数变换后的反演精度达74.87%,比原始光谱反演精度提高了4.11%。CIPW应用于高光谱遥感地质填图效果良好,为岩性鉴定和评价提供了科学依据。