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RNN与LSTM方法用于滑坡位移动态预测的研究

2021-09-08张明岳李丽敏温宗周

人民珠江 2021年9期
关键词:模型

张明岳,李丽敏,温宗周

(西安工程大学电子信息学院,陕西 西安 710600)

滑坡灾害严重威胁着国家生态环境和当地居民的人身安全,滑坡监测的预警、预报因可以有效避免灾害造成的各方面损失而显得尤为重要。目前,滑坡预测研究主要分为时间、空间2种预测方法[1]。在滑坡区域确定的前提下,如何更加准确地预测在不同时间滑坡的位移成为关键问题。例如雷德鑫等[2]基于时间序列分析,采用差分整合移动平均自回归(Auto Regressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型预测滑坡位移,实现对滑坡位移滚动预测,但由于滑坡非线性动力学特征复杂致使预测时间延长、预测精度下降,可见滑坡位移的演化是呈动态的。杨背背等[3]基于时间序列的滑坡位移动态预测模型在实际应用中预测结果较好,但其预测精度和计算时间明显受制于算法结构,可见算法本身参数数量和结构复杂程度也影响着预测精度。

从以往的滑坡位移研究成果来看,多数研究人员使用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)、反向传播(Back Propagation,BP)、K-means等智能算法,然而这些算法从实际应用的情况来看还存在如下问题:①RBF神经网络具有较强的聚类能力,在处理复杂事物和大量数据方面能力较强,但其是一个静态网络,不能用于滑坡动态预测;②BP神经网络可以解决非线性问题,但由于其网络自身的局限性,在训练过程中会出现陷入局部极小值、收敛速度慢等问题[4],对训练样本具有依赖性。

循环神经网络RNN主要用于对时序数据的处理和预测,是一种典型的动态神经网络。……

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