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《中国地质大学》 2013年
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卡尔曼滤波在滑坡变形预测中的应用研究

付杰  
【摘要】:三峡水库蓄水以来,三峡库区发生老滑坡的复活、新滑坡的产生、水库塌岸及其次生灾害,针对地质灾害的防治预警研究,库区开展了全面、持续的监测工作,因而研究滑坡位移预测模型具有很强的现实意义和理论研究价值。 自2003年起,三峡库区分别开展二期、三期的地质灾害监测预警工作,利用自动化、实时化的监测技术积累了海量的滑坡数据,有效利用各项监测数据是探索滑坡预测预报的关键。滑坡变形位移预测是一个高度复杂、非线性的问题,一方面受自身的地质条件控制,另一方面会受到外界环境因素(降雨、库水、人类工程活动等)的不确定性影响,因而滑坡变形过程除了表现出宏观的位移趋势,也同样表现出一定的随机波动性。本文结合海量的滑坡监测数据,以工程地质系统科学的监控-反馈理论为依托,结合滑坡累积位移监测数据分析,将滑坡的变形过程分为趋势项和随机项,以滑坡位移和变形速率为状态向量,将瞬时位移速率视为一阶马尔科夫的随机过程,建立老蛇窝滑坡的运动方程,利用Kalman滤波方法和时间序列分析方法对滑坡系统的动态性、非线性、开放性等特征进行研究。 本文以三峡库区老蛇窝滑坡为例,结合滑坡的地质特征和监测数据对滑坡的成因机制进行分析,对滑坡的变形规律进行归纳,最后利用Kalman-ARIMA模型预测滑坡的位移变形。通过对这些问题的分析与研究,取得以下成果: 1、老蛇窝滑坡是典型的推移式滑坡,变形过程主要受到降雨和库水位下降的影响。根据2006~2010年间的滑坡监测数据统计分析,滑坡位移变形量从后缘至前缘有递减的趋势,推断该滑坡为推移式滑坡。分析滑坡累积位移、变形速率、降雨和库水位曲线变化特征,滑坡位移变形具有阶跃型特征,滑坡变形速率较快的时间段主要集中在5-9月,主要受到强降雨、持续降雨、库水位下降影响。 2、老蛇窝滑坡位移预测模型建立,根据滑坡系统运动过程的概念模型方法建立Kalman-ARIMA耦合模型。通过对2008年3月到2010年10月的滑坡位移进行单步递推预测,对比结果发现Kalman模型的预测偏差较大,最大值为35.58mm,平均绝对误差为10.33mm,而Kalman-ARIMA模型的预测结果与实际观测值对比发现,预测偏差相对较小,最大的为19.75mm,平均绝对误差为4.59mm。因而,Kalman-ARIMA模型能够有效地对外界因素影响下的滑坡位移进行预测,预测结果精度较高。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TV697.33;P642.22

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【引证文献】
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1 刘超云;尹小波;张彬;;基于Kalman滤波数据融合技术的滑坡变形分析与预测[J];中国地质灾害与防治学报;2015年04期
2 雷鹏;蒋廷耀;;基于PCA和SVM算法的滑坡稳定性分析研究[J];科技视界;2015年14期
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1 王远良;基于卡尔曼滤波的超高层建筑结构变形监测与分析[D];广州大学;2018年
2 谢韬;基于InSAR技术的塔坪滑坡监测与研究[D];长安大学;2018年
3 冯康;基于混沌粒子群神经网络变形预测模型的应用研究[D];华北水利水电大学;2016年
【参考文献】
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1 尚彦军;李世煇;;工程地质综合性与岩体结构动态控制观的提出[J];地质论评;2013年01期
2 刘伟诚;王青;高俊强;;基于自适应卡尔曼滤波的沉降变形监测数据估计[J];水利与建筑工程学报;2012年05期
3 史友峰;马松山;吴吉贤;杜海燕;敬超;;Kal-GM组合模型在变形监测中的应用研究[J];内陆地震;2012年02期
4 李振;朱锋;陈家君;;利用新息构造AKF估计和预报大坝变形[J];武汉大学学报(信息科学版);2012年04期
5 徐峰;汪洋;杜娟;叶疆;;基于时间序列分析的滑坡位移预测模型研究[J];岩石力学与工程学报;2011年04期
6 于德海;彭建兵;;边坡演化与现代系统科学的关系[J];大连海事大学学报;2010年02期
7 修延霞;侯凯;;卡尔曼滤波在大坝变形监测中的应用[J];城市勘测;2010年01期
8 李长洪;范丽萍;张吉良;苗胜军;王云飞;;卡尔曼滤波在大型深凹露天矿边坡变形监测预测中的应用[J];北京科技大学学报;2010年01期
9 谢波;;卡尔曼滤波在建筑物变形监测中的应用[J];地矿测绘;2009年03期
10 缪海波;殷坤龙;柴波;李德营;;基于非平稳时间序列分析的滑坡变形预测[J];地质科技情报;2009年04期
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1 张倬元;黄润秋;;岩体失稳前系统的线性和非线性状态及破坏时间预报的“黄金分割数”法[A];全国第三次工程地质大会论文选集(下卷)[C];1988年
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1 郑书彦;滑坡侵蚀及其动力学机制与定量评价研究[D];西北农林科技大学;2002年
【共引文献】
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1 朱吉祥;张礼中;周小元;陆琰;;旺苍县滑坡灾害危险性分析与评价[J];南水北调与水利科技;2015年06期
2 肖宇;谢淑云;王明达;贺跃;侯居峙;;青藏高原班公错与达则错水温时间序列分形特征[J];地质科技情报;2015年06期
3 黄丽;罗文强;李飞翱;刘小珊;;基于诱发因素作用特征的滑坡变形时序模型[J];长江科学院院报;2015年10期
4 朱吉祥;张礼中;周小元;王乾;陆琰;;基于尺度效应的滑坡影响因素的权重修正研究[J];水土保持研究;2015年05期
5 孙九兵;王珊珊;;基于相空间重构的滑坡位移时间序列预测[J];科技视界;2015年27期
6 姚为;廉城;程立;;滑坡位移的动态概率预测模型[J];水文地质工程地质;2015年05期
7 周超;殷坤龙;曹颖;黄发明;;基于诱发因素响应与支持向量机的阶跃式滑坡位移预测[J];岩石力学与工程学报;2015年S2期
8 黄海峰;宋琨;易庆林;易武;张国栋;;滑坡位移预测的支持向量机模型参数选择研究[J];地下空间与工程学报;2015年04期
9 郑丽;;高层建筑物沉降监测数据处理方法研究[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2015年04期
10 李胜;韩永亮;杨宏伟;刘永睿;;露天矿边坡变形的LMD-Elman时序滚动预测研究[J];中国安全科学学报;2015年06期
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1 王刘华;延安地区典型滑坡的形成机理研究[D];长安大学;2014年
2 石迎春;基于GIS/RS的砒砂岩区沟沿线演化影响因素及侵蚀风险度评价[D];中国地质大学(北京);2012年
【同被引文献】
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1 贺小黑;王思敬;肖锐铧;饶枭宇;罗斌;;Verhulst滑坡预测预报模型的改进及其应用[J];岩土力学;2013年S1期
2 鲁瑞林;张永兴;王桂林;;基于管道保护的工程滑坡监测及处理措施[J];中国地质灾害与防治学报;2011年04期
3 简小刚;贾鸿盛;石来德;;多传感器信息融合技术的研究进展[J];中国工程机械学报;2009年02期
4 陈明金;欧阳祖熙;范国胜;;基于数据融合的滑坡综合监测信息提取方法[J];大地测量与地球动力学;2007年06期
5 王利;李亚红;刘万林;;卡尔曼滤波在大坝动态变形监测数据处理中的应用[J];西安科技大学学报;2006年03期
6 夏永忠;易庆林;;崩塌滑坡防治施工监测与治理效果[J];中国地质灾害与防治学报;2006年01期
7 严怀成,黄心汉,王敏;多传感器数据融合技术及其应用[J];传感器技术;2005年10期
8 李雪平,唐辉明;基于GIS的分组数据Logistic模型在斜坡稳定性评价中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年03期
9 刘明贵,杨永波;信息融合技术在边坡监测与预报系统中的应用[J];岩土工程学报;2005年05期
10 唐春艳,彭继兵;基于交互多模算法的Kalman平滑器在滑坡监测中的应用[J];水文地质工程地质;2005年02期
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1 刘子豪;高层建筑结构健康监测系统的动力参数识别及水平侧移监测算法改进研究[D];广州大学;2017年
2 曹海坤;GPS、InSAR数据联合解算地表三维形变场[D];长安大学;2017年
3 康亚;InSAR技术在西南山区滑坡探测与监测的应用[D];长安大学;2016年
4 周康;超高层外框—核心筒混合结构健康监测与施工全过程模拟研究[D];湖南大学;2016年
5 黎良聪;超高层建筑结构施工模拟及现场监测研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
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7 段伟超;BP神经网络修正卡尔曼滤波在边坡监测中的应用[D];郑州大学;2015年
8 贺阳;三峡库区增大库水位下降速率对涉水滑坡稳定性影响研究[D];武汉工程大学;2015年
9 刘媛媛;基于多源SAR数据的时间序列InSAR地表形变监测研究[D];长安大学;2014年
10 严容;基于小波去噪的BP神经网络在变形预测中的应用[D];中国地质大学(北京);2014年
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1 杨昭;基于BP神经网络的绿色建筑风险识别与评价[D];青岛理工大学;2018年
【二级参考文献】
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1 王思敬;;工程地质学的大成综合理论[J];工程地质学报;2011年01期
2 刘繁明;钱东;郭静;;卡尔曼滤波地形反演算法的系统方程建模[J];武汉大学学报(信息科学版);2010年10期
3 杜娟;殷坤龙;柴波;;基于诱发因素响应分析的滑坡位移预测模型研究[J];岩石力学与工程学报;2009年09期
4 王思敬;;论岩石的地质本质性及其岩石力学演绎[J];岩石力学与工程学报;2009年03期
5 林棻;赵又群;宋桂霞;;基于自适应卡尔曼滤波的汽车前后轴干扰力估计[J];系统仿真学报;2009年05期
6 罗丹丹;朱允民;;随机系数矩阵卡尔曼滤波[J];四川大学学报(自然科学版);2008年06期
7 史爱民;康钦容;谢瑜;;滑坡灾害时间预测预报研究现状及趋势[J];地下空间与工程学报;2008年06期
8 范丽萍;李长洪;苗胜军;蔡美峰;张立新;;水厂铁矿GPS边坡监测控制网设计优化[J];中国矿业;2008年05期
9 许阿裴;归庆明;韩松辉;;卡尔曼滤波模型误差的影响分析[J];大地测量与地球动力学;2008年01期
10 张丽芳;;乌鞘岭隧道F7断层变形控制方法[J];公路隧道;2008年01期
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4 王兴科;王娟;;综合图形权值法在滑坡变形预测中的应用研究[J];长江科学院院报;2017年07期
5 任远;王保恩;;断面法在滑坡变形分析中的应用[J];水电自动化与大坝监测;2007年06期
6 栗燊;拉换才让;杨振兴;;应用不同去噪方法及分形理论判断滑坡变形趋势[J];人民长江;2017年01期
7 陆付民;王尚庆;李劲;严学清;;顾及地下水位因子的卡尔曼滤波模型在滑坡变形预测中的应用[J];武汉大学学报(信息科学版);2010年10期
8 朱成子;罗珺;;吉安县油田镇中心小学滑坡变形特征及防治建议[J];江西建材;2016年24期
9 董川龙;程虹铭;杨栋;高宇龙;;回归分析在具有蠕变特点滑坡变形预测中的应用[J];山西大同大学学报(自然科学版);2016年06期
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1 杨志强;陈建兵;孙玉娟;;人工神经网络在滑坡变形预测中的应用研究[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
2 阙金声;燕慧晓;王洪播;贾宁;卫瑞峰;;基于小波理论与人工神经网络的滑坡变形预测[A];2016年全国工程地质学术年会论文集[C];2016年
3 薛聪聪;卢书强;朱朋;;三峡库区谭家河滑坡变形特征及影响因素研究[A];2014年全国工程地质学术大会论文集[C];2014年
4 鲍立新;洪望兵;;恩子坪2号滑坡变形特征及稳定分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
5 莫颖军;;地质滑坡的外部变形监测实践及体会[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年
6 傅荣华;;白灰厂滑坡变形趋势分析[A];第四届全国工程地质大会论文选集(三)[C];1992年
7 叶胜华;程国平;;卡基娃滑坡变形破坏模式数值模拟研究[A];2014年全国工程地质学术大会论文集[C];2014年
8 陶福平;陶虹;李勇;;秦巴山区典型滑坡监测技术与应用[A];秦巴山区地质灾害与防治学术研讨会论文集[C];2015年
9 王寿旭;马沁巍;马少鹏;;基于大视场滑坡变形的摄像测量方法研究[A];北京力学会第二十四届学术年会会议论文集[C];2018年
10 李攀峰;黄啸鹰;吴建川;刘源;;溪洛渡水库运行期干海子滑坡变形动态响应研究[A];2016年全国工程地质学术年会论文集[C];2016年
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1 通讯员 郑家裕;秭归卧沙溪滑坡变形加剧[N];湖北日报;2008年
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4 喻秦军;为了701名老乡的安危[N];中国矿业报;2007年
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1 许建聪;碎石土滑坡变形解体破坏机理及稳定性研究[D];浙江大学;2005年
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3 王智磊;降雨影响敏感型滑坡变形动态预测方法及排水洞效果研究[D];浙江大学;2012年
4 江洎洧;频发微震作用下三峡库首段典型滑坡变形机制及动力响应研究[D];中国地质大学;2012年
5 马俊伟;渐进式滑坡多场信息演化特征与数据挖掘研究[D];中国地质大学;2016年
6 李秋荣;改进容积卡尔曼滤波及其导航应用研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
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8 金瑶;基于支持向量回归机的无迹卡尔曼滤波设计与应用[D];中国地质大学;2013年
9 张德成;滑坡预测预报研究[D];昆明理工大学;2015年
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1 付杰;卡尔曼滤波在滑坡变形预测中的应用研究[D];中国地质大学;2013年
2 曲轩宇;灌溉型黄土滑坡变形监测及预测方法研究[D];长安大学;2018年
3 张国龙;基于地面三维激光扫描的滑坡变形监测[D];战略支援部队信息工程大学;2018年
4 王朋伟;库水作用下滑坡变形演化规律研究[D];中国地质大学;2012年
5 侯智勇;滑坡变形监测信息管理系统的集成化开发与研制[D];成都理工大学;2004年
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8 曾凡雷;滑坡地质灾害变形预测及同步性预警机制研究[D];河北工程大学;2012年
9 黄永泽;渝湘高速公路大涵滑坡变形机制分析及稳定性评价[D];成都理工大学;2011年
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