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首页面板堆石坝碾压质量监控:径向神经网络高程拟合研究
"碾压施工质量监控的径向神经网络拟合高程研究 (2012年)" 这篇论文深入探讨了在面板堆石坝碾压施工质量监控中的高程拟合问题,尤其关注如何利用径向神经网络方法提高拟合精度。在面板堆石坝建设中,摊铺层的表面高程控制至关重要,因为微小的误差累积可能导致整体工程质量的大幅下降。传统的拟合方法可能无法充分考虑到摊铺层的特性,从而影响拟合效果。 论文提出了一种基于径向神经网络的方法,采用了复二次函数作为径向基,并结合数理统计理论和逐步趋近法,自适应地选择最优平滑因子来拟合摊铺层的高程数据。这种方法旨在更好地匹配实际高程,以确保拟合结果的精确性。 径向基函数神经网络(RBF)是一种三层前向网络,其优势在于能够有效地处理非线性问题。输入层接收来自测量机器人的摊铺层表面三维数据,这些数据通常密集且精度高。中间隐含层包含径向基函数,负责创建数据的非线性映射,而输出层则给出最终的高程拟合值。复二次函数作为径向基,可以更好地适应摊铺层表面的复杂形状。 论文中通过实例验证了这种方法的有效性,结果显示,使用该方法进行高程拟合的精度显著高于传统的拟合技术,特别适用于面板堆石坝摊铺层表面的高程拟合。这种方法的引入,不仅提高了拟合精度,而且有助于更准确地评估和控制大坝的施工质量。 关键词涉及的技术包括:径向基函数、复二次函数、平滑因子、高程拟合以及面板堆石坝。论文的贡献在于提供了一种新的数据分析手段,能够更精确地监测和控制面板堆石坝施工过程中的关键参数,对于提升工程质量具有实际意义。
资源详情
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第
37
卷第
5
期
2012
年
5
月
武汉大学学报·信息科学版
Geomatics
and
Information
Science
of
Wuhan University
Vol. 37
No.5
May
2012
文章编号
:1671-8860(2012)05-0594-04
文献标志码
:A
碾压施工质量监控的径向神经网络拟合高程研究
何海清
1
黄声享
1
伍根
I
(1
武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路
129
号,
430079)
摘
要:针对面板堆石坝摊销层表面及测量机器人采集摊铺层离散数据密且精度高等特征,利用径向神经网
络方法,采用复二次函数作为径向基,根据数理统计理论和逐步趋近法自适应优选平滑因子拟合摊销层高程,
以达到与实际高手呈的最佳吻合。以某面板堆石坝的测量机器人采集的数据为例,对该方法进行了验证。结采
表明,其拟合精度明显优于常规拟合方法,更加适合面板堆石坝摊销层表面的高手呈拟合。
关键词:径向基函数;复二次函数;平滑因子;高手呈拟合;面板堆石坝
中图法分类号
:P258
利用现代先进的
GNSS
、测量机器人等定位
技术可实现对摊铺层碾压机械的实时、高精度自
动监控
[11
以获取摊铺层表面的三维数据,通过这
些数据来实现碾压施工重要参数的计算。然而,
大坝的摊铺层数极多,各摊铺层的微小误差累积
可能达到很大,进而对整个大坝的质量产生较大
的影响,而测量仪器获取摊铺层表面的测量点是
离散的数据,可见精确地拟合整个摊铺层表面高
程对于质量的分析至关重要。如不考虑面板堆石
坝摊铺层表面的实际特征,机械地套用常见的拟
合算法拟合整个摊铺层高程,得到的结果难以与
实际高程达到最佳吻合,致使拟合精度降低
[2J
。
因此,本文针对面板堆石坝碾压摊铺层表面的特
征,利用径向神经网络方法
(radial
basis
function
neural
network
, RBF)[3-5]
,并根据各数据自适应
优选其平滑因子拟合整个摊铺层高程曲面,取得
了比常用方法更优的拟合效果,提高了面板堆石
坝摊铺层表面高程的拟合精度。
1
径向神经网络拟合法
人工神经网络具有学习、计算能力和模糊系
统的高层次的推理、决策能力,成为了信息处理和
知识挖掘的新工具[的。其中,径向神经网络也称
为径向基函数法,
RBF
网络的结构是一种具有输
收稿日期:
2012-03-15 0
入层、隐含层和输出层的三层前向网络,径向基函
数
ψ(
11
工
-
Xo
11
)是局部分布的对称中心点径向
对称衰减的非负非线性函数。
如图
1
所示,
οr
表示节点
Z
在相邻区域半径
为
11
X-
Xk
11
mox
的范围,
11
X-
Xk
11
表示节点
Z
与
第走个节点阳的距离,通过输入的节点数据
{Xk};:~I(Xk
ε
R"
)构造基函数系
{ψ(
11
X-
Xk
11
)
};:~I
,其拟合函数
F(
川的表达式为[7]
F(x)
=
..z=
w
制
11
X -
Xk
11
)
(1
)
满足:
F(x)
=
Ik'
走1,
2
,…
,
n
陆(
11
XI
-
XI
11
)…科
11
XI
-
x"
11
门「叫]
忡(
11
X2
-
XI
11
)ψ(
11
X2
-
x"
11
) I I
W2
I
怡(
11ι-
XI
11
)…
cp
(
11
工
n-
.x
η11
)J
Lw"J
[11
12
…
1"
r
(2)
RBF
拟合曲面经过所有的训练样本点为严
格拟合或精确拟合,可拟合比控制点高程极值更
大或更小的值,适用于测量点数目较多且变化平
缓的数据山。而面板堆石坝碾压表面是连续平滑
的曲面,表面最高处与最低处的高差较小,高程变
化平缓。测量机器人采集的摊铺层离散数据密且
精度高,其高程值不一定是整个由面的极值,可
见,
RBF
方法适合拟合面板堆石坝碾压表面的
项目来源:国家
863
计划资助项目
(2009AA12Z311)
;精密工程与工业测量国家测绘地理信息局地理信息重点实验军开放研究基金
资助项目
(PF2011-11)
。
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