bp小波神经网络在地铁隧道变形分析中的应用

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1、研究生毕业论文（全日制专业型硕士申请学位）论文题目BP小波神经网络在地铁隧道变形分析中的应用学位申请人赵光伟专业领域测绘工程研究方向工程测量理论与方法指导教师刘荣教授2015年06月15日学位论文独创性声明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。论文作者（签名）：年月日学号：论文答辩日期：年月日指导教师：（签字）摘要摘要随着

2、科学技术的进步，交通日趋复杂，为了缓解交通压力，地铁建设开始快速发展，地铁建设也成为了大都市发展的重要领域。为了确保地铁的安全运行，需要实时了解和掌握地铁隧道的变形情况，对地铁隧道结构中可能出现的安全隐患做处理，地铁隧道的变形监测变得至关重要。目前，在地铁隧道变形分析中应用较多的数据处理方法有：回归分析法、时间序列分析模型、灰色系统分析模型、卡尔曼滤波模型、人工神经网络模型等方法。本文主要应用的是BP神经网络，也是应用比较多的一种动态数据处理方法，它是在网络上调整权值和阈值的算法。BP神经网络在训练学习过程中，会存在一些问题，如模型收敛速度慢和容易陷

3、入局部最小，需要针对传统BP神经网络做出一些改进，例如：附加动量法和自适应调整学习率，有效改善了BP神经网络的收敛速度和避免了出现局部极小点；利用小波函数对BP神经网络改进，再次提高网络的收敛速度以及避免局部极小点的出现；建立BP小波神经网络模型，对地铁隧道变形数据进行处理。本文在查阅大量的文献资料的基础上，首先阐述总结了变形监测的意义、地铁变形监测的目的和意义、地铁变形监测技术的发展概况及常用数据处理方法等；在小波分析理论中，描述了几种常用小波函数，例如，Harr小波函数、Daubechies小波、Symlets小波、Morlet小波函数、Mexi

4、canHat小波等；其次详细的阐述了BP神经网络的基本原理、模型和算法；小波分析与BP神经网络的结合方式，原理、模型、算法；最后结合实例分析，利用MATLAB软件编写数据处理程序，对地铁隧道观测数据进行处理，对两种预测模型的结果进行对比分析。最后对本文进行总结概括，提出BP小波神经网络的不足和发展需求。关键字：变形监测，BP神经网络，小波分析，BP小波神经网络模型IAbstractAbstractWiththedevelopmentofthescienceandtechnology,thetrafficrouteshavebeenmorecomple

5、x.Toreliefthepressofthetraffic,theconstructionofsubwayshasdevelopedrapidly.Ithasbeenoneofthemostimportantpartsoftheconstructionofthemetropolis.Inordertoensurethesafeoperationofthesubway,weneedtoknowthetunneldeformationofthesubwaytunnelatanytime,thenwecandealwiththepossiblesecur

6、ityrisksinthesubwaytunnel,sothedeformationmonitoringofsubwaytunnelbecomescrucial.Atpresent,severalmaindataprocessingmethodsinthesubwaytunneldeformationanalysisisregressionanalysis,timeseriesanalysismodel,thegraysystemanalysismodel,kalmanfiltermodel,artificialneuralnetworkmodel.

7、ThispapermainlyadoptsthemethodofBPneuralnetwork,whichismorewidelyusedasamethodofdynamicdataprocessing.Anditisanalgorithmtoadjusttheweightsandthresholdsinthenetwork.InthetrainingandlearningprocessoftheBPnetwork,theremaybesomeproblems,suchasslowconvergenceofBPnetworkmodelandeasyt

8、ofallintolocalminimum.Weneedtomakesomeimprovementsinvi