改進BP算法在海堤滲壓多測點監(jiān)測預報中的應(yīng)用研究.pdf

1、沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅猛,為保障堤內(nèi)人們的生命財產(chǎn)安全,海堤的重要性越來越受到重視,相關(guān)部門也加強了對海堤的保護措施。海堤是沿海而建的堤防工程,堤身一般延續(xù)很長,涉及范圍廣,工作環(huán)境復雜,容易出現(xiàn)安全隱患,因此,加強海堤安全監(jiān)測是十分必要且意義重大的工作。隨著海堤建設(shè)管理工作的推進,海堤堤身的安全監(jiān)測已逐步成為保障海堤安全和運行的重要手段,得到了越來越多的關(guān)注。滲壓是影響海堤堤身安全的主要指標,所以滲壓監(jiān)測在海堤安全監(jiān)測分析中占有重要地位。

2、
　　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個相對比較成熟的網(wǎng)絡(luò),具有很強的非線性映射能力?？紤]到海堤工作環(huán)境的復雜性,以及滲壓與其影響因素之間的不明確性,本文嘗試將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于海堤滲壓監(jiān)測預報中。基于梯度下降法的標準BP算法在應(yīng)用時存在不足之處,通過分析該算法的缺陷,選用優(yōu)化激活函數(shù)方法和附加動量算法分別對標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行改進。優(yōu)化激活函數(shù)方法是在激活函數(shù)的公式中加入可調(diào)參數(shù),對函數(shù)的陡度及映射范圍進行調(diào)節(jié),從而達到改善網(wǎng)絡(luò)性能的目的;附加

3、動量算法則是在每一個權(quán)值變化量的基礎(chǔ)上加上一項正比于前一次權(quán)值變化量的值,進而加快網(wǎng)絡(luò)權(quán)值更新,對標準BP算法進行改進。前兩種方法是從兩個不同的角度對標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行改進,在此基礎(chǔ)上,本文提出一種組合改進算法,即將附加動量算法與優(yōu)化激活函數(shù)方法結(jié)合起來應(yīng)用。
　　以浦東某海堤實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),考慮到單測點建模時不僅工作量大,而且各滲壓測點之間信息關(guān)聯(lián)度不高,本文從多測點角度出發(fā)進行建模,整體分析潮位、降雨、時效等因素對海堤滲壓的

4、影響。輸入層因子選擇時,以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為分析手段,分別對簡化因子形式和組合因子形式進行計算,選擇預測效果比較好的一組因子作為網(wǎng)絡(luò)模型的輸入。
　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定后,分別對三種改進BP算法編程建模,根據(jù)訓練和預測結(jié)果分析它們在海堤滲壓多測點監(jiān)測方面的應(yīng)用情況,并比較改進模型對海堤滲壓的預測效果。結(jié)果表明,三種改進BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在速度和精度方面都有所提高,其中組合改進模型比單一的改進模型具有更好的預測精度,在海堤滲壓監(jiān)測模型的分析預報方面