三重加权变形监测预测模型及应用

针对GM(1,1)建模过程存在背景值、时间因素和初始条件3方面的不足,该文提出三重加权TPGM(1,1)预测模型。通过对背景值进行加权生成新的背景值,建立PGM(1,1)模型;在PGM(1,1)基础上考虑到时间因素,在求解灰参数时进行第2次加权建立DPGM(1,1)模型;最后考虑到初始条件对预测模型的影响,在DPGM(1,1)基础上进行第3次加权,建立TPGM(1,1)模型。通过实例分析,比较GM(1,1)、PGM(1,1)、DPGM(1,1)、TPGM(1,1)4种模型在变形监测数据处理中的拟合和预测结果,表明三重加权TPGM(1,1)模型拟合效果更好、预测精度更高;该模型具有前3种模型的优点,同时弥补了传统GM(1,1)存在的不足。     

危岩体变形位移预测的灰色双重优化模型

为提高GM(1,1)模型在危岩体变形位移分析中的预测精度,本文提出一种背景值重构和初始条件修正的灰色双重优化模型。该模型采用积分的形式重构了一个表达简洁、计算简单、适应性强的背景值计算公式,根据新信息优先原理将x(1)(n)作为灰色模型的初始条件,将双重优化后的GM(1,1)模型应用于长江链子崖危岩体变形位移预测,并与传统模型和单一优化模型的预测结果进行比较,发现双重优化的GM(1,1)模型预测结果更接近于实际,是危岩体变形预测的一种有效方法。     

优化非等间距GM(1,1)模型及其在变形监测中的应用

针对非等间距GM(1,1)模型的拟合和预测问题,考虑灰作用量的时变特征,系统地证明了一种优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型,并提出通过粒子群算法选取拟合模型最优的背景值权重参数来构造优化模型的最优背景值。以典型的变形监测数据为算例,构建了非等间距GM(1,1)模型、优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型和优化灰作用量与背景值的非等间距GM(1,1)模型。通过算例的分析与对比,结果表明优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型和优化灰作用量与背景值的非等间距GM(1,1)模型对原始数据的拟合和预测具有较高的精度,优化模型具有可行性和有效性。     

马尔科夫理论的优化灰色模型预测建模

针对GM(1,1)模型易受建模数据随机扰动影响,且模型稳定性较差的问题,该文提出了基于马尔科夫(Markov)理论的GM(1,1)预测优化模型。首先,通过最小二乘原理选取GM(1,1)模型的最优初值,利用指数函数法构造新的背景值,同时利用正化残差序列法进一步修正残差。然后,将优化的GM(1,1)模型和马尔科夫理论有机结合,进一步对优化的GM(1,1)模型进行改进,构建了优化的灰色马尔科夫预测模型。最后,以某建筑物的变形实测数据为基础,进行了传统GM(1,1)预测模型、优化的GM(1,1)预测模型和优化的灰色马尔科夫预测模型的实例计算比较,结果表明:优化的灰色马尔科夫预测模型的拟合精度和预测精度优于传统GM(1,1)预测模型和优化的GM(1,1)预测模型,且适用性更强,稳定性更好。     

非等间距GM(1,1)模型背景值优化方法在沉降预测中应用

基于初始条件、背景值等是灰色建模精度和适应性的重要影响因素,本文针对非等间距GM(1,1)模型中的背景值进行了优化改正,提出一种带有适应因子λ的背景值构造方法。根据灰色模型的一次累加生成序列的近指数特征计算了模型发展系数a与适应因子λ。结合实例,与非等时距GM(1,1)的初始条件优化模型对比分析,结果表明经过优化背景值的非等时距GM(1,1)模型有效地提高模拟预测精度,同时也适用于等间距模型,具有较强的适用性。     

优化背景值的时变参数GM(1,1)在铁路沉降中的应用

针对传统的GM(1,1)模型在建筑(构筑)物形变和沉降预测中的灰色作用量恒定和背景值构造有偏差的缺陷,该文通过引入线性时间项的灰色作用量和广义加权构造最优背景值相结合的方法构建了优化背景值的时变参数GM(1,1)模型。以实际铁路沉降监测点的累计沉降监测数据为例,分别采用传统的GM(1,1)模型、时变参数GM(1,1)模型和优化背景值的时变参数GM(1,1)模型对观测数据进行了拟合和预测。结果表明,优化背景值的时变参数GM(1,1)模型的拟合和预测精度相比传统GM(1,1)模型和时变参数GM(1,1)模型有很大提高,适合于铁路沉降数据的监控和分析。研究结果可为铁路的沉降预测提供一定的参考价值。     

基于改进等维信息灰色模型的高铁隧道沉降预测研究

等维信息灰色模型是对传统灰色模型的改进,但其模型背景值仍设定为0.5,为了使模型的预测性能得到提高,本文提出了基于粒子群PSO算法的等维信息灰色模型来优化模型的背景值,以消除灰色模型本身固有的偏差。根据已有的高铁隧道沉降监测数据,对其进行小波去噪处理,再分别建立传统GM(1,1)模型、等维信息GM(1,1)模型和PSO-等维信息GM(1,1)模型进行拟合预测,并与原始数据进行对比。预测结果表明,改进后的等维信息GM(1,1)模型的预测精度更高。     

自适应变异粒子群优化灰色模型在变形分析中的应用

标准灰色模型GM(1,1)以序列第一个分量作为初始条件进行灰色微分建模,未能充分利用序列中的新信息;其背景值的构造本质上采用了数值积分中的梯形法,精度不高。针对上述缺点,提出一种基于粒子群算法的灰色预测模型,即PSOGM(1,1)模型,对初始值和背景值参数进行优化,并将模型应用于岩体变形分析中。计算结果表明,PSOGM(1,1)模型具有较高的预测精度,可作为变形分析的一种新方法。     

变形监测双重加权DPGM(1,1)预测模型的建立

针对GM(1,1)建模过程中背景值、时间因素两方面存在的不足,文中提出双重加权DPGM(1,1)预测模型,通过对背景值进行加权生成新的背景值,建立PGM(1,1)模型;在PGM(1,1)基础上考虑到时间因素在求解灰参数时进行第二次加权建立DPGM(1,1)模型。通过实例分析,比较GM(1,1)、PGM(1,1)、DPGM(1,1)三种模型在变形监测数据处理中的拟合和预测结果。表明,双重加权DPGM(1,1)模型拟合效果更好、预测精度更高。该模型具有前两种模型的优点,同时弥补了传统GM(1,1)的不足。     

初始条件改进全概括灰色预测模型研究

传统灰色GM(1,1)预测模型对初始条件的选择存在一定的不足.文章在分别以与作为预测模型初始条件研究的基础上,提出通过对任意两个数据之间进行加权生成,作为初始条件建立新的预测模型,并命名为FGM(1,1)模型.此模型改变了以往只利用原始数列的某一点作为初始条件的方式,也是传统模型与几种改进模型的一种全概括.经实例验证,新模型的拟合与预测精度不低于前几种模型,为最优.     

基于对数变换的优化灰色模型在基坑沉降中的应用

结合青岛某火车站基坑沉降观测工程,本文运用灰色预测模型对其沉降数据进行处理,并对其未来趋势做出预测。传统灰色预测模型的优点是计算简单,但其与原始数据拟合程度较低,预测精度有时也不能满足要求。为了提高灰色模型的拟合和预测精度,本文对原始数据进行对数变换以提高原始数据序列的光滑度,并融入新陈代谢思想对模型做进一步优化。结果表明,优化后的模型预测精度较高,有较好的应用价值。     

二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用

在工程实践应用中,为了有效利用GPS高程数据,减少对传统水准测量的依赖,提高GPS高程异常的拟合精度便显得十分重要。为此,本文在介绍二次曲面拟合和最小二乘配置拟合基本原理分析、算法过程推导的基础上,提出了一种新的高程异常拟合方法。首先在二次曲面拟合的基础上,计算得到原始观测数据与拟合数据之间的残差序列,然后采用最小二乘配置模型对包括二次曲面拟合模型误差的综合误差进行优化减弱,最后得到新的高程异常。通过实例,将二次曲面拟合法,最小二乘配置法与文中提出的新方法进行比较分析。结果表明：新的组合方法的拟合预测精度要明显优于最小二乘配置及二次曲面拟合。     

时变参数PGM(1, 1)变形预测模型及其应用

在GM(1，1)模型的基础上，考虑参数随时间的变化，用多项式逼近模型参数，同时针对GM(1，1)模型背景值取值方法的不足，引入背景值最佳生成系数，建立了时变参数PGM(1，1)变形预测模型。多项式中的待定系数采用最小二乘法确定，背景值最佳生成系数采用搜索法确定。实例计算表明，时变参数PGM(1，1)变形预测模型具有较高的模拟精度和预测精度，适合用于变形体的变形预测。     

改进的GM(1,1)模型在公路隧道沉降预测中的应用

根据灰色系统理论,可以将公路隧道的沉降过程看做一个灰色系统。本文对传统的GM(1,1)模型中的初始值、背景值进行改进,得到改进的GM(1,1)模型,并将其应用到公路隧道的沉降预测中。通过实例验证,改进的GM(1,1)模型的模拟和预测精度比传统的GM(1,1)模型有显著提高。     

基于 Markov 理论的加权非等距GM（1，1）预测优化模型

背景值的构造方法是影响加权非等距GM(1,1)预测模型的精度和适应性的关键因素。文中通过等分函数法构造新的背景值对传统的加权非等距GM(1,1)模型进行优化,优化后的模型使其同时适应于高增长指数序列和低增长指数序列,提高传统模型的预测精度和适应性能力。但是优化后的模型依然易受建模数据随机扰动影响。马尔科夫(Markov)模型具有削弱建模数据的随机扰动性的优势。基于此,将优化的加权非等距GM(1,1)模型和Markov理论有机结合,构建优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型。最后,结合秀山湖二期工程的变形实测数据,运用新陈代谢的计算模式进行预测验证。结果表明:优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型的拟合和预测精度都优于传统的加权非等距GM(1,1)预测模型,新的预测模型的适用性更强,具有实际的参考价值。     

EM算法在广播星历计算卫星位置中的应用

在利用广播星历计算卫星坐标时,为了提高效率,经常会采用多项式来进行拟合.由于多方面的原因,可能会导致拟合点数据的精度不够或者拟合点的个数不够,继续用此数据进行拟合则会大大降低拟合结果的精度和可靠性.文中使用EM（expectation maximization）算法添加有益于多项式拟合的“潜在数据”,即缺失数据的条件期望,有效提高缺失数据条件下卫星坐标的拟合精度和可靠性.     

大气可降水量预测模型的自适应Kalmam滤波改进

针对现有可降水量预报模型存在预报精度不高等问题,该文提出采用方差分量估计自适应卡尔曼滤波对可降水量数据进行预处理,用以提高径向基神经网络预测模型的预测精度,从而形成高精度预报模型。通过比较不同基站不同时间的数据,分析使用方法的预报精度。实验结果表明:将预测模型应用于全国7个测站进行实验,预测相对精度的平均值可达95%以上,预报残差在10-5左右,残差值小于0.001的占90%以上。在影响因素方面,使用较短时间作为模型原始数据进行预测会得到较好的预测结果。实验证明本预测方法在预报大气可降水量值方面具有较高的精度。     

基于插值指数平滑组合模型对深基坑沉降的预测研究

深基坑测量在较短周期内获得的观测数据所建立的预测模型,往往不能有效地体现出深基坑非线性变形的特点。通过对深基坑实测,本文提出先使用三次样条插值法,对原始观测数据做预处理,以凸显数据的非线性特点,再使用三次指数平滑法建立串联式组合预测模型,并对沉降趋势做预测。结果表明,这种串联式组合预测模型适用于基坑沉降变形的非线性特点,相比单一的指数平滑法建立的预测模型,提高了初值拟合精度,使预测精度更高。     

灰色幂模型在基坑变形监测中的应用

灰色幂模型又称非线性灰色伯努利模型(NGBM(1,1)),是灰色GM(1,1)模型的一种改进模型,具有非线性特征,在拟合和预测非线性特征数据方面具有优势.NGBM(1,1)模型相比于GM(1,1)模型具有更高的预测精度和更广的适用范围,它在经济、农业、气象等方面已有较广应用,但是在变形监测领域的应用还比较少.本文在已有...     

Verhulst优化模型的建筑物沉降监测

针对经典Verhulst模型背景值建模机理的不严密和初始值设定的不科学性,该文给出了灰导数改进模型及模型参数的最优估计式。采用原始数据一次累加与其拟合值的残差平方和最小作为约束准则,推导出虚拟初始值的计算公式,建立了无须设定初始值约束的优化模型。以南水北调工程沉降监测实例,比较了在3种背景值构造方法和两种初始值约束条件下的预测精度。结果表明,该文提出的初始值优化模型与灰导数法构造背景值,所得残差的平方和最小,从而验证了优化模型的可行性,为沉降监测中长期预报建模提供了合理的解决方案。