基于随机森林的山体滑坡状态监测系统设计与实现

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qifasoft2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中国有70%的国土面积被复杂山地环境覆盖,是世界上受滑坡灾害影响最严重的国家之一。目前国内外学者对滑坡监测进行了大量研究并取得了一定的成果,但由于造成坡体发生滑坡的致灾因子众多,通过坡体内部状态数学模型计算其安全系数具有不确定性和单一性,滑坡状态预测预警仍是一个世界难题。论文设计了一套基于随机森林模型实时分析滑坡状态的监测预警系统,实现了对滑坡状态进行危险等级划分和高危地区时间预测的有效监控,具有一定的现实意义。论文采用Socket通信技术、数据库技术和机器学习技术设计了一套基于随机森林模型的滑坡状态监测系统。系统主要包括滑坡监测算法端、Socket通信程序和人机交互界面三个部分。滑坡监测算法端主要对下位机采集的数据进行分析、处理和监测预警,下位机采集孔隙水压力、土压力、降雨量、滑坡位移、振动、温度和湿度等数据通过GPRS网络传输至上位机,滑坡监测算法端首先进行数据清理和缺失值填充,选取滑坡位移作为目标变量,通过计算变量两两之间的斯皮尔曼相关系数进行相关性分析,剔除线性相关度较高变量,进行特征选择,对坡体状态空间进行回归预测,系统通过交叉验证结果对比逻辑回归模型和随机森林模型的正确率,选取得分更高的随机森林模型,利用移动平滑思想的最小二乘的三阶正交多项式平滑算法进行曲线平滑,降低其偶然误差,将空间形变-时间曲线转换为切线角曲线进行坡体状态分类,并对高危坡体采用Verhulst生物模型对坡体滑坡时间进行短期预测;Socket通信程序主要负责协调数据库、客户端和算法模型各部分之间进行正常工作,采用C/S通信模式中的完成端口,利用系统多核处理器、采用多线线程处理多个任务,提前建线程进行端口消息查询,在减少线程切换时间的同时,实现了系统的异步通信,同时解决了系统均衡的问题;人机交互界面采用C#窗体编写,为保证系统的安全性用户划分采用最小权限等级划分,结合数据库进行记录审查,使每个用户操作有迹可循,将责任追究到个人;系统采用标准CBC工作模式的3DES算法,采用初始向量(IV)+密钥+明文对数据存储、网络通信和口令访问控制系统进行数据块加密和解密。经过实验室模拟山体仿真检验,当下位机发送山体信息数据后,系统能够稳定地进行滑坡状态分类、监测预警和粗略滑坡时间预测。系统采用基于随机森林模型的山体状态监测模型,提高了对气象条件和地形地貌的适应性,减少了对人力的耗费,经实验室模拟仿真空间预测准确率可达83%,具有良好的实时性、可靠性和稳定性,对以后的山体灾害监测具有一定的参考意义。
其他文献
目的:建立同时测定珍珠维E乳膏中维生素B6和维生素E的RP-HPLC法。方法:色谱柱为Kromasil-C18柱(150 mm×4.6 mm,5μm),流动相为甲醇-0.2%磷酸溶液,梯度洗脱,检测波长285 nm,
为提高六相电压源逆变器的稳定性,最大限度地降低系统功率损耗,通过分析六相电压源逆变器相邻四矢量控制策略,并结合其本身所具有的开关特性,合理利用不同类型的零电压矢量,
垂直农业作为一种新型农耕形式,符合可持续发展理念。由于当前开发技术不成熟、建设成本高等原因推广度不高,本文对此提出一种可行方案,并针对农业生产过程结合新型作业环境,
针对目前地下结构抗震性能水准定义与性能指标标定研究的不足,文章参考地面建筑性能水准的划分方法,将地下结构的抗震性能水准划分为四个水平,并对每一水平条件下结构具备的
本文首先阐述了断路器用瓷套管、绝缘套管在安全性、经济性、技术可行性的区别及使用现状。以550k V敞开式SF6断路器灭弧室为例,进行了灭弧室断口内绝缘及空气外绝缘的二维电
马克思主义中国化是中国共产党人的伟大创造,拥有多重内涵,呈现整体性特征。这一过程在实践中的拓展,给实现"中国化"主体的历史创造性以广阔的发展空间,体现了理论发展的内在
简述钢丝水浴基本原理及其对生产设备的要求,说明电气系统硬件组成和设计要点。该电气控制系统主要由工控机、PLC及智能仪表组成,实现对水浴槽液位、水浴液温度、储水箱液位
本报北京10月31日电 (记者杨建光 通讯员褚亚东)党的十九大胜利闭幕后,北京铁路局党委迅速行动,把学习宣传贯彻党的十九大精神作为当前的首要政治任务,以“宣传贯彻十九大精神,不忘
报纸
对于地铁而言,其供电系统的日常运行与维护是非常重要的,关系到地铁的运行安全,所以有必要对其进行研究。本文主要研究了地体供电系统的要求和日常运行与维护要点,希望能够推
互联网和“互联网+”的发展使得人们过去日常生活的诸多差异消失,无时无刻不在进行中的“内爆”模糊了物理空间上的界限,也模糊了虚拟和现实的边际。互联网早已超越一种“媒