基于小波消噪的动态灰色桥墩沉降预测模型

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1、基于小波消噪的动态灰色桥墩沉降预测模型梁永平严丽萍兰州石化职业技术学院土木工程系兰州铁路技师学篋摘要：桥墩由于受到自重、活荷载、地面沉降等因素的影响，其沉降量数据中白噪声明显。通过选择RMSE、NSR等评价指标来建立相应的小波基函数，结合基于小波消噪技术的动态灰色理论预测模型，以动态新信息修正模型，进而对滤波后的估计值进行补偿以提高消噪效果。结果分析表明，该模型克服了传统预测模型的缺陷，改进了滤波效果，证明了该方法的可行性及有效性。关键词：桥墩沉降;小波消噪;动态灰色预测模型;效果分析;作者简介：梁永平，硕士，讲师，研究方向为工程测量及桥梁与隧道

2、工程。E-mail:312047251@qq.com收稿日期：2016-07-14DynamicGreyBridgePierSubsidencePredictionModelBasedonWaveletDe-noisingLIANGYongpingYANLipingLanzhouPetrochemicalCollegeofVocationalTechnologyCivilEngineeringDepartment;LanzhouRailwayTechnicianCollege:Abstract：Thispapertriestosetupacorr

3、espondingwaveletbasisfunctionthroughchoosingtheevaluationindexessuchasRMSE,NSRandsoon.Combinedthedynamicgreytheorypredictionmodel,basedonthewaveletde-noisingtechnology,itcorrectsthemodelwithdynamicnewinformation,andcompensatestheestimationafterfilteringtoimprovethede-noisinge

4、ffect.Resultanalysisshowsthatthemodelovercomesthedefectoftraditionalforecastingmodelandimprovesthefilteringeffect.Itprovesthefeasibilityandeffectivenessofthismethod.Keyword：bridgepiersubsidence;waveletde-noising;dynamicgreypredictionmodel;effectanalysis;Received：2016-07-M近年来，

5、随着我国大规模交通建设实施及桥梁建设技术的发展，桥梁向大跨度、新型、轻质和美观方向发展。但受到桥梁自重、活荷载、地面沉降等因素的影响,桥墩在时间、空间等方面均处于动态的变化中，为保证桥梁安全且留出充足的病害处理时间，需进行桥梁沉降观测及预测，且沉降变形观测、评估也是确定桥梁建设关键时间节点和关键工序的主要依据之一。由于桥梁在建设和运营过程中，自身处于不断变化的外界环境中，使得所获得的监测数据表现为噪声显著，变形呈现为动态非连续性变形，故对变形监测数据进行去噪处理和建立合理的预测模型，对于分析桥梁的变形规律具有很重要的意义。桥梁变形过程随时间空间变

6、化，可利用小波分析对变形信息进行时频分析、奇异探测、多尺度分析，提取空间变形趋势项和粗差m。木文以影响小波去噪效果的关键因素为评价指标来选用合适的小波函数，从受噪声干扰的序列观测数据屮提取接近真实情况的特征信息，对高频噪声进行去噪处理，使数据尽可能平稳和平滑，并结合动态灰色理论进行预测，结果分析表明，此方法能较好地提高变形数据的预测精度。1小波消噪的动态灰色预测模型1.1小波消噪小波分析是20世纪80年代中后期发展起来的新兴学科，是傅里叶分析的发展和重大突破。作为对信号的一种时间-频域分析方法，它综合了时域和频域分析方法的优点，在时频两域都有表征

7、信号局部特征的能力，是一种窗U大小固定不变但形状可以改变的时频局部分析方法［2］。假设变形体的观测数据X(t)包括有用信号s(t)和随机噪声n(t),其模型为：jr⑴=5⑴+n(?)在有用信号中，既有可能是实际变形信号〜u)或确定性噪声Sn(t),也有可能是两者的混合，即s(t)=Scl⑴+⑴若设原始信号的分析频率为f,在尺度参数j=l，2,3，…，J下，应用小波伍分解，其结果所对应的频带数为2,相应的频率范围为：—1)/〜2~Jif其屮，i=l,2,3，…，2表示分解信号的频带序列位1。如果对频带的分解结果进行重构，则可实现该频带的信号从原信号

8、中分离。1.2动态灰色预测模型灰色系统理论是以部分信息已知、部分信息未知的小样本、贫信息不确定型系统作为研宄对象。但灰色预测不是把观测到