基于混沌神经网络理论的城市地面沉降量预测模型.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2008／16(5)-0715-06基于混沌神经网络理论的城市地面沉降量预测模型李峰①宋建军①董来启①张先哲①武艳丽①张玲②(①河南省煤田地质局资源环境调查中心郑州450002)(②河南省煤炭地质勘察研究院郑州450052)摘要通过分析城市地面沉降量时间序列的非线性动力学系统，认为该时间序列具有混沌特性。在此基础上，通过相空间重构的方法建立了用于城市地面沉降量预测的混沌神经网络模型；并利用此模型对高桥地面沉降量进行了预

2、测，并和实际监测沉降量进行了比较，最大绝对预测误差为1．7，预测的平均误差为0．0833，研究结果表明，应用混沌神经网络模型进行城市沉降预测是可行、精确的。关键词城市地面沉降混沌时间序列混沌神经网络高桥中图分类号：P642．26文献标识码：ACHAoSNEURALNETWoRKTHEoRYBASEDMoDELFoRQUANTITA-TIVEPREDICTIoNoFURBANGRoUNDSUBSII)ENCELIFeng①SONGJianjun①DONGLaiqi①ZHANGXianzhe①WUYanli

3、①ZHANGLing②(gResourcesandEnvironmentinvestigationCenterofHenanPr~inicmlCoalfieldGeologyBureau，Zhenzhou450003)(HenanProvincmlCoalGeologicalExplorationInstitute，Zhenzhou450052)AbstracturbangroundsubsidenceiSofnonlineardynamiccharacteranditsquantityintimese

4、riesisanalyzedinthispaper．ThenitiSassumedthatthereiSchaosintheurbangroundsubsidenceintimeseries．Basedonthisas．sumptionandusingthechaosneuralnetworktheory，apredictionmodelofurbangroundsubsidencequantitywasbuiltwithphasespacereconstruction．Thegroundsubside

5、ncequantityinGao—qiaoanalyzedandpredictedwiththismode1．Theobserveddataarecomparedwiththepredicteddata．Thelargestabsolutepredictionerroris1．7andtheaverageforecasterroriS0．0833．TheresultsindicatethatthechaosneuralnetworktheoryiSreasonableandaccuratetopredi

6、cttheurbangroundsubsidence．KeywordsUrbangroundsubsidence，Chaos，Timeseries。ChaosneuralnetworkmodelIGaoqiao发利用、地质环境保护与经济发展三者协调统一，从1引言而达到城市的可持续发展有重大意义。目前，国内外城市地面沉降预测计算的模型很城市地面沉降问题长期以来一直得到国内外管多，但主要分为3类：土水(或其他液体)模型，多由理层、学术界及社会各方面的高度重视与广泛关注。水位预测模型和土层压密模型构成；生命旋

7、回模型，城市地面沉降量对进一步控制地面沉降，使资源开直接由沉降量和时间的关系构成⋯；时间序列预测收稿日期：2007—12—27；收到修改稿日期：2008—04—21．第一作者简介：李峰主要从事地质灾害及环境影响评价领域的研究．Email：sdlifengO616@163．tom716JournalofEngineeringGeology工程地质学报2008法则只利用城市地面沉降的历史数据进行建模。土地面沉降量时间序列是否存在混沌。如果存在混沌水模型比较复杂，一般用于资料比较丰富的地区，如现象，证明时间序

8、列具有短期可预测性，可以构建一陈崇希等J，一些学者建立的准三维流耦合模个混沌神经网络模型对其进行预测(图1)。型_3等，近几年，国外有些学者采用分布式合成孔径雷达(InSAR)来分析城市地面沉降，进而根据分析结果进行地面沉降预测；土水模型的主要问题是浅部淤泥质软土和深部土层的沉降机理难以精确描述；粘土层的滞后效应、侧向流动、塑性形变及工程影响的复杂性和非线性。生命旋回模型，主要有泊松旋回模型、Verhulst生物模型和灰色模型。李涛¨等曾结