收稿日期:20191130;修回日期:20200102 基金项目:辽宁省教育厅一般资助项目(LJYL022);国家自然基金(煤炭联合基金)重点
资助项目(U1361211);国家自然科学基金资助项目 (52004120,51704141);辽宁 省 教 育 厅 项 目 (LJ2020QNL018);国家重点研发计划资助项目
(2017YFC1503102);辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目(LNTU20TD31)
作者简介:赵东洋(1980),女,辽宁阜新人,副教授,主要研究方向为矿山环境;崔铁军(1983),男(通信作者),辽宁沈阳人,副教授,博士
(后),主要研究方向为系统可靠性及力学系统稳定性(ctj.159@163.com);宋子岭(1965),男,内蒙古赤峰人,教授.
点化属性圆分类方法与边坡稳定性状态分类研究
赵东洋
a
,崔铁军
b
,宋子岭
a
(辽宁工程技术大学 a.环境科学与工程学院;b.安全科学与工程学院,辽宁 阜新 123000)
摘 要:为研究多个边坡稳定性情况的分类,提出点化属性圆的多范围属性分类方法。影响边坡稳定性的因素较多,
而且这些因素很难使用一个值表示,但通常可方便地表示为具有范围的属性域,为适应该情况提出上述基于属性圆
的方法。首先论述了属性圆的基本性质,然后论述了属性圆点化方法、推导过程及性质,最后给出了基于点化属性
圆的多范围属性分类方法。使用该方法对十个边坡按照四个属性进行分类。结果表明当阈值为 0.09时所有对象
均被分类,其中边坡 1、3、4、9、10为一组;边坡 2、5、8为二组;边坡 6、7为三组。最后论述了该方法的误差和影响。
关键词:安全系统工程;范围属性;点化属性圆;边坡稳定性;分类方法
中图分类号:X913.4 文献标志码:A 文章编号:10013695(2021)01031015504
doi:10.19734/j.issn.10013695.2019.11.0659
Researchonmethodofpointbasedattributecircleandclassificationof
slopestabilitystate
ZhaoDongyang
a
,CuiTiejun
b
,SongZiling
a
(a.CollegeofEnvironmentScience&Engineering,b.CollegeofSafetyScience&Engineering,LiaoningTechnicalUniversity,FuxinLiaoning
123000,China)
Abstract:Tostudytheclassificationofmultislopestability,thispaperproposedamultirangeattributeclassificationmethod
basedonpointbasedattributecircle.Thereweremanyfactorsthataffectedslopestability.Moreover,thesefactorsweredifficult
torepresentwithasinglevalue
,andcouldbeeasilyexpressedasarangeofattributefields.Itproposedthemethodtomeetthe
situation.Firstly,itdiscussedthebasicpropertiesofattributecircle,andthendiscussedthemethod,derivationprocessand
propertiesofpointbasedattributecircle.Finally,itpresentedamultirangeattributeclassificationmethodbasedonthepoint
basedattributecircle.Byusingthismethod
,itclassifiedtenslopesaccordingtotheirfourattributes.Theresultsshowthatall
objectsareclassifiedwhenthethresholdis0.09.Amongthem,slopeone,slopethree,slopefour,slopenine,slopetenarethe
firstgroup.Slopetwo,slopefiveandslopeeightarethesecondgroup.Slopesixandslopesevenarethethirdgroup.Finally,it
discussedtheerrorandinfluenceofthemethod.
Keywords:safetysystemengineering;rangeattribute;pointbasedattributecircle;slopestability;classificationmethod
在安全系统工程领域,需要对各类系统进行辨识、评价、分
析和预测。这些工作的基础一般来源于两方面,一是获得的数
据,二是影响系统的因素。特别是对边坡稳定性的评价、分类
和预测。边坡稳定性受到较多因素影响,这些因素在实际露天
矿边坡数据采集时难以使用一个数值表示。比如岩体密度,在
边坡不同位置的岩体密度不同,虽然可以通过平均值得到单值
密度,但无法反映密度的变化范围和分布。因此使用单值表示
岩体密度并不利于边坡稳定性分析和分类。进一步地,影响边
坡稳定性的因素还有很多,比如降雨量、地质条件、内摩擦角、
内聚力、坡高和坡角等。这些因素对于庞大的边坡整体而言都
难以归纳为一个单值,而用范围值域更为客观方便,但这样的
属性域对多属性分析提出了新的要求。
目前对边坡稳定性分析、预测及分类的研究取得了一系列
成果
[1~9]
,同时在多属性分类及其智能方法等领域的研究较
多
[10~16]
,但对具有范围值特征的多属性边坡稳定性分类尚无
明确的方法。为解决该问题,基于空间故障树理论
[17]
的属性
圆方法
[18,19]
,提出了点化属性圆。其目的在于简化原有属性
圆分类方法的复杂过程,给出易于计算机程序实现的流程和方
法。本文主要论述了原有属性圆方法及其优缺点,给出了点化
属性圆的方法,基于点化属性圆的分类步骤及多个边坡稳定性
分析过程。
1 属性圆
属性圆是在文献[18,19]中提出的,可以在二维平面上表
示对象无穷属性的方法。属性圆源于因素空间理论中的对象
因素表示方法,但原方法存在各属性度量尺度不同;各属性之
间关系虽然可通过它们所在的射线夹角确定,但这些夹角并没
有规律。因此由于尺度不同无法衡量各属性值或范围之间的
关系,夹角不同也无法研究属性之间的关系,仅可作为对象与
因素之间的示意关系,并不具备计算性。在空间故障树理论框
架内,提出属性圆方法用于实现多属性对象相似性的计算。属
性圆的主要性质如式(
1)所示。
L(a
1
,a
0
)=L(a
2
,a
0
)=… =L(a
n
,a
0
)=1 (1.1)
∠
a
1
a
0
a
2
=
∠
a
2
a
0
a
3
=… =
∠
a
n-1
a
0
a
n
(1.2)
∠
a
1
a
0
a
2
+
∠
a
2
a
0
a
3
+… +
∠
a
n-1
a
0
a
n
=360° (1.3)
0
≤
a
e
q
≤
1,0
≤
a
f
q
≤
1,a
e
q
≤
a
f
q
,[a
e
q
,a
f
q
]
L(a
q
,a
0
) (1.4
)
(1)
其中:L(a
q
,a
0
)为属性圆周上某一点 a
q
与圆心 a
0
的连线为属
性域线,在属性圆中的线段用 L(
κ
1
,
κ
2
)表示,
κ
1
、
κ
2
表示属性
第 38卷第 1期
2021年 1月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol38No1
Jan.2021