基于自适应UKF的BP神经网络及其在高程拟合中的应用

针对BP神经网络收敛速度慢、容易陷入局部极小值点和泛化能力差等问题,基于自适应Kalman滤波理论,提出一种自适应非线性滤波(UKF)训练BP神经网络的方法。该方法采用Kalman滤波框架,引入自适应因子,对神经网络的连接权进行训练,提高了神经网络的学习质量。高程异常拟合算例表明,基于自适应UKF的BP神经网络比标准BP神经网络收敛速度快,泛化能力强,从而证明了该方法是一种有效的连接权训练方法。     

遗传神经网络在大坝安全评价中的应用

利用神经网络方法评价大坝安全具有一定的优势,但传统大坝安全评价方法不能为神经网络模型提供合适的学习样本。文中引入安全度值的概念,为神经网络提供可量化的学习样本,并针对BP神经网络收敛速度慢、稳定性差、易陷入局部极小等问题,利用遗传算法进行改进,提出基于遗传神经网络的大坝安全评价方法。工程实例表明,评价方法合理、可行。     

顾及动力学模型误差影响的GPS/INS组合导航自适应滤波算法

在顾及动力学模型随机误差的情况下,设计了一种GPS/INS自适应滤波算法.针对BP神经网络存在的训练速度慢、易陷入局部极小值等问题,对神经网络学习算法进行了改进.利用神经网络进一步减小系统误差对导航解的影响,给出了顾及动力学模型随机误差和系统误差的GPS/INS自适应滤波算法,并利用实测数据验证了算法的有效性.     

露天矿边坡变形监测中BP神经网络模型优化设计

提出了一种提升露天矿边坡位移量预测精度和收敛速度的基于自适应混合跳跃粒子群算法(AHJPSO)改进的BP(Back Propagation)神经网络模型。传统的BP神经网络模型在位移量预测过程中存在收敛速度慢、预测精度低、易陷入局部极小值的问题,而自适应混合跳跃粒子群算法具有快速寻优能力以及能够在迭代计算的过程中有效避免陷入局部极小值的能力,所以采用自适应混合跳跃粒子群算法优化后的BP神经网络模型,能够使BP神经网络模型对露天矿边坡位移量的预测精度更高、算法收敛速度更快,并有效跳出局部极小值。     

SA算法优化BP神经网络应用于GPS高程拟合

BP神经网络算法用于高程拟合有训练速度慢和易于陷入局部最小值的缺点,基于BP算法学习特点,模拟退火算法（SA）在局部极小处的概率突变性,本文作者有效结合BP和SA算法,提出一种SA优化BP神经网络算法的BPSA混合学习策略,并以实例验证了该算法的有效性。     

利用粒子群算法的小波神经网络探讨

小波神经网络(WNN)具有较强的逼近和容错能力,并具有良好的收敛性和鲁棒性。然而其网络收敛速度慢、搜索成功率低和易陷入局部极小值等缺点使得传统的小波神经网络难以得到广泛应用。本文介绍一种基于粒子群(PSO)算法的小波神经网络,其通过利用种群间信息共享进行寻优,以获得结构化的神经网络,克服了传统小波网络的诸多缺点,结合工程实例,检验了其具有较好的适用性和可靠性。     

基于混沌粒子群优化神经网络的GPS高程拟合研究

针对普通神经网络模型存在预测精度低等问题,采用粒子群优化神经网络权值和阈值的预测方法,建立基于该方法的BP神经网络高程异常拟合模型。为克服粒子群算法易陷入局部最优,提出并建立改进算法,即先用混沌变量初始化粒子位置,当出现早熟收敛时,对局部较优的部分粒子和全局极值采用混沌优化策略,从而提高了模型的训练精度。试验结果表明,该方法具有更好的准确性和稳定性。     

基于粒子群算法的小波神经网络应用与研究

小波神经网络(WNN)结合了小波良好的时频局域化性质和传统神经网络自学习功能,因而使得小波网络具有较强的逼近和容错能力,并具有良好的收敛性和鲁棒性。然而其网络收敛速度慢、搜索成功率低及易陷入局部极小值等缺点使得传统的小波神经网络难以得到广泛应用。本文介绍一种基于粒子群(PSO)算法的小波神经网络,其通过利用种群间信息共享进行寻优,以获得结构化的神经网络,克服传统小波网络的诸多缺点,取得了良好的效果。     

MEA-BP神经网络在大坝变形预测应用

针对BP神经网络预测极易陷入局部最优解,利用思维进化算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,提出基于思维进化法优化BP神经网络(MEA-BP)大坝变形预测模型。通过算例验证,并与BP神经网络、GA-BP神经网络对比分析表明,该模型能够克服多数进化算法问题及缺陷,同时避免遗传算法中交叉和变异算子双重性,提高算法的整体搜索效率,在一定程度上保证较优的局部预测值和较好的全局预测精度,具备快速收敛能力,验证了提出的MEA-BP神经网络预测模型在大坝变形预测中的可行性和实用性。     

基于遗传克隆选择算法优化BP神经网络的地理信息预测研究

针对BP神经网络训练过程中的训练时间较长、完全不能训练或容易陷入局部极小值等问题,提出基于遗传克隆选择算法(CLOGA)优化BP神经网络的流程,克服BP算法的一些缺陷。并通过湖北省人口预测问题进行效果检验,得到满意的结果。     

线状工程GPS高程拟合方法研究

针对数学模型只适用于特定地形和神经网络模型易陷入局部最优解的特点,提出了最优加权算法,分别利用两种数学模型和两种神经网络模型进行线状工程GPS高程拟合,并将每种模型拟合效果好的单一算法组合成最优加权算法. 结果显示:多项式拟合法优于多面函数法,遗传模拟退火算法优化BP神经网络算法(GSA-BP)优于其他算法,为最优单一算法;加权算法比其单一成员算法精度分别提高17.7%、10.0%,且能基本满足四等水准测量要求,在线状工程GPS高程拟合中具有可行性.      

改进遗传算法优化灰色神经网络隧道变形预测

针对目前隧道变形预测方法的不足,该文提出了使用改进型遗传算法优化灰色神经网络的隧道变形预测模型。改进遗传算法策略:在种群繁衍过程中根据个体的适应度进行排序,再将排序后的种群均分为3个部分,按照比例对3个部分进行选择,最后从适应度较大的部分中随机选取个体在重新补充到种群中。改进型遗传算法可以避免陷入局部收敛成功找寻全局最优解,提高收敛速度。该文利用实际隧道监测数据进行实验,验证改进型遗传算法优化灰色神经网络的隧道变形预测模型。实验证明,改进型遗传算法优化灰色神经的隧道变形预测模型在进行隧道拱顶下沉量预测时有着更高的精度、更好的稳定性。     

改进型果蝇算法优化的灰色神经网络变形预测

针对灰色神经网络权值阈值的不确定性,该文提出改进型果蝇优化算法优化的灰色神经网络预测模型。通过添加逃脱系数修改适应度函数,同时引入三维空间搜索的概念扩大了果蝇搜索范围对基本果蝇优化算法进行改进,避免算法陷入早熟收敛的陷阱,加快收敛速度,有效地提高了算法的优化性能。利用改进型果蝇优化算法优化灰色神经网络参数建立预测模型。选用实际工程沉降数据仿真模拟,验证该模型的预测性能,并将预测结果与果蝇优化算法灰色神经网络、粒子群优化灰色神经网络和灰色神经网络进行比较。结果表明,改进型果蝇优化算法优化的灰色神经网络预测模型预测精度更高,拟合程度更好。     

基于改进麻雀搜索算法优化BP神经网络的PM_(2.5)浓度预测北大核心CSCD

针对传统BP神经网络模型收敛速度慢、易陷入局部极值等问题,本文采用分段线性混沌映射(PWLCM)和萤火虫算法(FA)改进麻雀搜索算法(SSA),并优化BP神经网络模型初始权值和阈值,对西安市PM_(2.5)浓度进行预测。通过比较不同模型预测结果的评价指标,并与性能较优的SSA-BP模型对比,ISSA-BP模型预测结果的RMSE、MAPE、MAE分别下降了3.70、3.73、3.34。试验结果表明,改进后的麻雀搜索算法具有高效的全局最优搜索能力,优化后的ISSA-BP神经网络预测稳定性高,精度优于BP、SSA-BP神经网络模型,可用于预测PM_(2.5)浓度。     

交通网络旅行商路径优化的遗传禁忌搜索算法

旅行商路径优化问题是经典的网络分析问题之一。由于旅行商问题具有NP Hard特性,主要通过智能优化方法或启发式算法来获得近似最优解。然而,单一智能优化方法存在运算量过大、参数选择苛刻,对初值依赖性强等缺陷,很难快速实现全局优化。结合多种优化机制和邻域搜索结构设计混合启发式算法可在一定程度上解决这一问题。本文结合遗传算法的全局寻优能力和禁忌搜索的记忆功能,设计实现了一种基于分散集中策略的禁忌遗传算法,即采用遗传变异算子作为分散策略构造邻域,开辟新的搜索空间,有效提升获得全局最优解的概率;将禁忌搜索作为集中策略进行局部寻优,避免迂回探测,充分体现禁忌搜索较强的“爬山”能力,并通过实际交通网络和不同规模的节点集合,从求解精度、稳定性和效率三个方面对算法进行了评价。结果表明,本文提出的交通网络旅行商路径优化的禁忌遗传算法平均求解精度比禁忌搜索算法提高了9%,略优于ArcGIS;当与ArcGIS求解的TSP路径长度差异在1%以内时,禁忌搜索算法已经难以获得对应精度的TSP路径,而禁忌遗传算法效率比遗传算法提高了50%。且禁忌遗传算法具有很好的并行化潜力。     

基于Moore-Penrose广义逆及立体矩阵的可分离非线性最小二乘解算方法

针对测绘领域中函数模型为非线性函数的线性组合的特殊结构,本文提出了基于Moore-Penrose广义逆和立体矩阵的可分离非线性最小二乘解算方法。该方法首先利用变量投影算法消除可分离非线性模型中的线性参数,将包含两类参数的原非线性优化问题转化为仅含有非线性参数的最小二乘问题。然后,基于Moore-Penrose广义逆矩阵的微分和立体矩阵理论计算最小二乘目标函数的一阶导数,进而采用非线性优化的LM方法求解非线性参数的最优估值。最后,根据最小二乘方法求解线性参数的最优估值。通过指数函数模型拟合和机载LiDAR全波形参数求解试验与传统参数不分离优化方法进行对比,结果表明,基于Moore-Penrose广义逆和立体矩阵的可分离非线性最小二乘解算方法对待求参数初值依赖性低,同时避免了迭代过程中线性参数导致的病态问题,算法稳定性好,为测绘领域中可分离非线性最小二乘问题的解算提供了一种思路,也拓展了可分离非线性最小二乘方法的应用。     

一个用神经网络优化的针对ASTER数据反演地表温度和发射率的多波段算法

提出了针对ASTER数据同时反演地表温度和发射率的多波段算法。即利用ASTER数据的第11~14热红外波段建立热辐射传输方程，并同时对相应波段的发射率建立近似线性方程，得到6个方程6个未知数，从而形成了针对ASTER数据的同时反演地表温度和发射率的多通道算法。利用3种方法求解方程： ①先分类，然后进行数学计算； ②利用最小二乘法； ③利用神经网络方法。利用辐射传输模型MODTRAN 4模拟数据进行反演及验证分析，结果表明，神经网络能够提高算法的精度和实用性，反演的地表温度平均误差为0.5 ℃，反演的发射率平均误差分别在0.007(11、12波段)和0.006(13、14波段)以下。     

行政区划图自动着色的混合遗传算法

结合贪心算法的局部搜索能力与遗传算法的全局搜索能力,研究了政区图四色着色问题的混合遗传算法,并在此基础上提出了一些改进措施。试验结果表明,这种混合遗传算法能有效地解决行政区划图自动着色问题,并取得了较好的结果。     

遗传模拟退火算法优化BP神经网络的GPS高程拟合

针对传统BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优和遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)算法过早收敛的问题,提出了遗传模拟退火算法优化BP神经网络(GSA-BP)算法. 在遗传算法(GA)的种群更新中加入模拟退火算法(SA),保留种群的多样性. 用GSA-BP算法对某地区进行高程异常拟合,并与BP算法和GA-BP算法结果进行比较. 结果显示:GSA-BP算法精度可分别提高约51%、25%,速度提高约77%、39%,且能基本满足四等水准测量精度要求. 该方法在GPS高程拟合中具有可行性.      

Selecting conservation reserves using species-covering models: Adapting the ARC/INFO GIS

Conflicts between human development of the landscape and conservation of biodiversiry will continue to grow. Given this reality, there have been a number of attempts to model the optimal selection of conservation reserve sites such that maximum biodiversity protection can be attained within a limited budget for land acquisition. Here we adapt the Location-Allocation module of ARC/INFO to solve the problem of representing, or covering, as many species as possible in a fixed number of selected reserve sites. Resident ARC/INFO solution routines are applied to an innovative 'logical' network that converts the problem of optimal reserve selection into a problem of optimal facility placement, which the Location-Allocation module can recognize and solve. Use of this unique logical network structure as input to ARC/INFO's internal solvers makes possible, compared to previous methods, a much tighter integration of spatial optimization tools with mapping and database tools, all of which are internal to the GIS and accessed via a menu-driven interface. The main advantage is that users of public domain data (such as the US Gap Analysis data) can conduct their own explorations of possible reserve systems without having to acquire and master optimization packages and reformat model output data for GIS display and post-analysis of solutions. Our sample application uses species data from south-western California. We also present a second major form of species-covering model grounded in the same logical network. This enhanced modcl accommodates weighting of species by their conservation importance, thus allowing reserve systems to be designed around the protection of the most threatened or vulnerable biota.