改進(jìn)的卡爾曼灰色模型在隧道沉降預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的卡爾曼濾波在橋梁變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——在某長(zhǎng)江特大橋橋面撓度變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中,考慮引起橋梁撓度變化的相關(guān)因素,采用灰色關(guān)聯(lián)分析確定其中較重要的影響因子后,在傳統(tǒng)卡爾曼濾波模型基礎(chǔ)上建立改化后的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程,從而完成相關(guān)因素...

在某長(zhǎng)江特大橋橋面撓度變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中,考慮引起橋梁撓度變化的相關(guān)因素,采用灰色關(guān)聯(lián)分析確定其中較重要的影響因子后,在傳統(tǒng)卡爾曼濾波模型基礎(chǔ)上建立改化后的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程,從而完成相關(guān)因素的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,基于灰色關(guān)聯(lián)分析的卡爾曼濾波對(duì)橋梁撓度變化的預(yù)測(cè)結(jié)果比傳統(tǒng)濾波模型更加接近最終實(shí)測(cè)值,具有更高的準(zhǔn)確性與可信度。

在傳統(tǒng)gm(1,1)模型的基礎(chǔ)上考慮初始條件選取的理論缺陷,提出了改進(jìn)的灰色預(yù)測(cè)模型。通過(guò)在隧道開挖后上方建筑物沉降預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析得出,該模型具有良好的精度,并具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

介紹灰色非等間距gm(1,1)模型的建立及其精度評(píng)定方法,著重探討模型精度的主要影響因素,并從模型背景值的構(gòu)造以及初值選取兩個(gè)方面對(duì)灰色非等間距gm(1,1)模型進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合高層建筑沉降監(jiān)測(cè)實(shí)例進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)果分析,結(jié)果表明,改進(jìn)后的灰色模型具有較高的精度,在沉降預(yù)測(cè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

基坑預(yù)測(cè)問(wèn)題關(guān)系到工程施工的安全,在施工過(guò)程中對(duì)基坑進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)和變性預(yù)測(cè)分析顯得尤為重要.針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模型存在固有偏差和可靠性低的缺點(diǎn),采用新陳代謝的原理對(duì)無(wú)偏灰色加權(quán)馬爾科夫模型進(jìn)行改進(jìn).該模型先用無(wú)偏灰色模型擬合系統(tǒng)的總體變化趨勢(shì),然后,對(duì)擬合殘差進(jìn)行馬爾可夫狀態(tài)劃分,并根據(jù)各階權(quán)重對(duì)不同步長(zhǎng)的轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行加權(quán)處理,用加權(quán)后的無(wú)偏灰色馬爾科夫模型進(jìn)行預(yù)測(cè).在每一步的預(yù)測(cè)中,利用新陳代謝的原理不斷更新建模所使用的數(shù)據(jù).將該模型用于基坑沉降預(yù)測(cè),并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)表明:基于新陳代謝的無(wú)偏灰色加權(quán)馬爾科夫模型提高了基坑沉降預(yù)測(cè)的精度和可靠性,預(yù)測(cè)精度與未改進(jìn)模型相比提高了8.54%.

將建筑物的變形看做時(shí)間和開挖深度的函數(shù),使用泰勒級(jí)數(shù)建立建筑物變形與時(shí)間和開挖深度的函數(shù)關(guān)系,并將泰勒級(jí)數(shù)的余項(xiàng)及時(shí)間變化的二次方和開挖深度變化的二次方的系數(shù)的變化量看做數(shù)學(xué)期望為0的動(dòng)態(tài)噪聲,建立卡爾曼濾波模型,并用于建筑物變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。實(shí)例計(jì)算表明,模型的擬合效果和預(yù)測(cè)效果較好。

將建筑物的變形看做時(shí)間和開挖深度的函數(shù)，使用泰勒級(jí)數(shù)建立建筑物變形與時(shí)間和開挖深度的函數(shù)關(guān)系，并將泰勒級(jí)數(shù)的余項(xiàng)及時(shí)間變化的二次方和開挖深度變化的二次方的系數(shù)的變化量看做數(shù)學(xué)期望為0的動(dòng)態(tài)噪聲，建立卡爾曼濾波模型，并用于建筑物變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。實(shí)例計(jì)算表明，模型的擬合效果和預(yù)測(cè)效果較好。

針對(duì)建筑物出現(xiàn)的變形問(wèn)題,提出在現(xiàn)有建筑物觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,在mtalab的語(yǔ)言環(huán)境下,建立gm(1,1)模型,來(lái)預(yù)測(cè)該建筑物的沉降量。分析結(jié)果表明,把灰色gm(1,1)模型和matlab結(jié)合起來(lái)預(yù)測(cè)建筑物的沉降發(fā)展趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

工程項(xiàng)目在實(shí)施階段都在實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度之間存在偏差,為了更加準(zhǔn)確的確定出具體工序的工期,結(jié)合施工企業(yè)的統(tǒng)計(jì)資料,提出采用基于灰色理論的gm(1,1)模型形成工期預(yù)測(cè)的方法,從而為科學(xué)合理的編制進(jìn)度計(jì)劃提供有效依據(jù)。

灰色模型在軟土地基沉降預(yù)測(cè)中的應(yīng)用——準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地基的最終沉降量，對(duì)道路工程的設(shè)計(jì)和施工極其重要，但目前尚無(wú)能夠全面反映各種情況的理論公式和數(shù)值方法。利用灰色理論建立不等時(shí)距gm(1，1)模型，對(duì)軟土地基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，取得了較高的準(zhǔn)確度。為了滿足應(yīng)用...

0引言高鐵路基沉降變形監(jiān)測(cè)是高鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)觀測(cè)的重要內(nèi)容[1]。合蚌高鐵淮南東站路基觀測(cè)地段位于淮南東站小里程方向,屬高路堤地段?；疑到y(tǒng)是指部分信息已知而部分信息未知的系統(tǒng),灰色系統(tǒng)所要考察和研究的是對(duì)信息不完備的系統(tǒng),通過(guò)已知信息來(lái)研究和預(yù)測(cè)未知領(lǐng)域從而達(dá)到了解整個(gè)系統(tǒng)的目的[2-3]?；疑Ｐ蚚4]在進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)方面并不需要典型的和較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)列,為此將其引入淮南東站路基沉降監(jiān)測(cè)中,進(jìn)行沉降變形預(yù)測(cè)。

基于傳統(tǒng)的灰色verhulst模型在基坑沉降預(yù)測(cè)中精度較低的問(wèn)題,提出優(yōu)化的灰色離散verhulst模型。在基坑沉降監(jiān)測(cè)中,由于有新的監(jiān)測(cè)沉降值不斷補(bǔ)充到原始數(shù)據(jù)序列中,各種因素會(huì)帶來(lái)新的擾動(dòng),原來(lái)的模型精度降低,為避免由此產(chǎn)生的誤差,用新陳代謝方法建立優(yōu)化灰色離散verhulst一維、二維新陳代謝模型。將傳統(tǒng)verhulst模型、優(yōu)化的灰色離散verhulst模型及優(yōu)化灰色離散verhulst一維、二維新陳代謝模型進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明:該模型通過(guò)采用離散化思維對(duì)原數(shù)據(jù)序列進(jìn)行倒數(shù)變換,從連續(xù)形式向離散形式變化,減小了傳統(tǒng)verhulst模型建模過(guò)程中從微分方程到差分方程帶來(lái)的誤差;采用新陳代謝方法的優(yōu)化灰色離散verhulst模型精度更高,可選用該模型對(duì)基坑進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)。

傳統(tǒng)非等間距灰色模型通常采用非等間隔數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性插值,從而求得等間隔序列;但是實(shí)際基坑沉降并不是線性變化的,利用此法生成的等間隔序列較實(shí)際數(shù)據(jù)存在較大誤差。針對(duì)傳統(tǒng)非等間距灰色模型缺陷,分別利用rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)插值與三次樣條插值生成等間距序列進(jìn)而求得模型參數(shù),并運(yùn)用優(yōu)化的非等間距灰色模型對(duì)某基坑的沉降量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果表明:優(yōu)化后的模型具有更高的精度,故本模型可作為基坑沉降預(yù)測(cè)的一種新方法。

為了掌握黃土地基建筑物施工過(guò)程中隨著負(fù)荷增加而呈現(xiàn)的沉降趨勢(shì),通過(guò)對(duì)沉降量的分析得到更好的預(yù)測(cè)沉降規(guī)律的方法。文中以青海省海東市三級(jí)綜合醫(yī)院(一期)建設(shè)項(xiàng)目為例,根據(jù)建筑物沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分別運(yùn)用二次拋物線法、多項(xiàng)式擬合法以及灰色模型預(yù)測(cè)法建立沉降時(shí)序模型,并對(duì)第七期沉降進(jìn)行預(yù)測(cè),通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果分析3種預(yù)測(cè)方法的精度及適用性。結(jié)果表明:二次拋物線法與真實(shí)值最接近的預(yù)測(cè)值為z3點(diǎn)的-0.38mm,且相差為-0.24mm；多項(xiàng)式擬合法預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相差最小的z19點(diǎn)為-0.75mm,與真實(shí)值相差為+0.17mm；灰色模型法預(yù)測(cè)值與真實(shí)值相差較小,相差最大的z3點(diǎn)預(yù)測(cè)值為-0.76mm,相差+0.14mm,相差最小的z19點(diǎn)預(yù)測(cè)值為-0.59mm,相差+0.01mm。通過(guò)預(yù)測(cè)值與真值相差值的比較可知,二次拋物線法與多項(xiàng)式擬合法的預(yù)測(cè)曲線不符合實(shí)際沉降趨勢(shì),使得預(yù)測(cè)結(jié)果失真,兩者均不適用于黃土地基沉降量的預(yù)測(cè)；灰色模型預(yù)測(cè)收斂速度快,且預(yù)測(cè)值與實(shí)際值較接近,誤差小,預(yù)測(cè)模型與工程實(shí)際變形一致。

詳細(xì)闡述了灰色模型的基本內(nèi)容和動(dòng)態(tài)灰色模型的實(shí)現(xiàn),并成功將其應(yīng)用于陜西省某路段軟土地基的沉降預(yù)測(cè)。實(shí)踐及理論證明,動(dòng)態(tài)灰色預(yù)測(cè)模型由于實(shí)時(shí)加入系統(tǒng)的最新數(shù)據(jù),提高灰區(qū)間的白度,預(yù)測(cè)精度比傳統(tǒng)灰色模型高,表明動(dòng)態(tài)灰色模型理論正確,精度合格,能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用。用matlab編制了動(dòng)態(tài)灰色模型預(yù)測(cè)程序,使應(yīng)用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)變得簡(jiǎn)便易行,大大節(jié)省了工作量。

灰色預(yù)測(cè)模型在堆載預(yù)壓地基沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大型場(chǎng)地在堆載預(yù)壓過(guò)程中的沉降量，對(duì)工程場(chǎng)地設(shè)計(jì)和使用極其重要。結(jié)合上海梅山堆料場(chǎng)地的地基處理工程實(shí)例，利用灰色理論建立等時(shí)距gm(1，1)模型，對(duì)堆料場(chǎng)地地基沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)，取得了較高的準(zhǔn)確...

文章簡(jiǎn)要介紹了變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、技術(shù)及變形監(jiān)測(cè)的方法,在此基礎(chǔ)上介紹了灰色模型的概念,模型建立的原理。建筑物沉降對(duì)人民的人身安全有著很大的影響。所以對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)來(lái)評(píng)定建筑物安全狀況具有重要意義。文章對(duì)預(yù)測(cè)建筑物基礎(chǔ)沉降進(jìn)行了建模。

時(shí)變參數(shù)灰色模型在隧道地表沉降中的應(yīng)用——結(jié)合地下隧道施工的特點(diǎn)，在常規(guī)灰色模型的基礎(chǔ)上采用多項(xiàng)式擬合n(￡)和6(￡)，進(jìn)一步體現(xiàn)了預(yù)測(cè)模型的時(shí)空變化特性。模型應(yīng)用于隧道施工中的地表沉降預(yù)測(cè)。得到了較好的效果。

針對(duì)傳統(tǒng)非等間距gm(1,1)模型在建筑物沉降監(jiān)測(cè)中預(yù)測(cè)精度不夠高的問(wèn)題,提出了一種新的非等間距gm(1,1)建模方法。此法基于初始條件改進(jìn)及把灰色微分方程的白化方程中的灰導(dǎo)數(shù)用離散形式進(jìn)行表示的改進(jìn)相結(jié)合、提高非等間距gm(1,1)模型的建模精度。結(jié)合桂林市某廣場(chǎng)的集商用、住房于一體的高層建筑的沉降變形監(jiān)測(cè)實(shí)例,將本模型的沉降預(yù)測(cè)的結(jié)果同文獻(xiàn)中另一非等間距gm(1,1)改進(jìn)方法進(jìn)行對(duì)比分析和檢驗(yàn),充分驗(yàn)證了建筑物沉降變形分析預(yù)報(bào)中本模型方法的可行性和優(yōu)越性,對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)非等間距gm(1,1)模型在沉降變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用起到了積極的作用。

以中國(guó)梁濟(jì)運(yùn)河大橋工程施工監(jiān)控為背景,提出了立模標(biāo)高的適用公式,論述了灰色理論與卡爾曼理論在連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工標(biāo)高預(yù)測(cè)中的聯(lián)合運(yùn)用。

提出了一種結(jié)合非線性回歸技術(shù)的灰色gm(1,1)模型的改進(jìn)模型.利用我國(guó)的房地產(chǎn)價(jià)格指數(shù)預(yù)測(cè)作為研究對(duì)象,用以驗(yàn)證所提方法的有效性和準(zhǔn)確性.根據(jù)實(shí)證結(jié)果,說(shuō)明了新的改進(jìn)模型有效提高了經(jīng)典灰色模型的預(yù)測(cè)精度.

建筑施工中,沉降觀測(cè)是監(jiān)測(cè)建筑物是否安全的重要環(huán)節(jié)。為此,將灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用于建筑物沉降變形數(shù)據(jù)分析,結(jié)合實(shí)例,驗(yàn)證了灰色gm(1,1)預(yù)測(cè)方法在建筑物沉降監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的可行性和可靠性。