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基于SSA-DBSCAN的边坡安全监测 数据粗差探测方法实践探究

张立伟
  
中国地名·工程与建筑
2022年40期
广东华南水电高新技术开发有限公司 珠江水利科学研究院 广东广州 510000

摘要:在边坡安全监测数据粗差探测活动中,SSA-DBSCAN具有良好的应用价值。本文针对SSA-DBSCAN原理展开分析,通过研究基础数据整理、可疑粗差初步判定 、DBSCAN数据异常检测、SSA-DBSCAN粗差检测等内容,其目的在于提高所获取分析数据的准确性,便于后续分析活动的进行。

关键词:SSA-DBSCAN算法;安全监测;粗差计算

受到地质因素、自然因素等条件影响,边坡在使用中会出现滑坡、泥石流等病害,威胁到周围居民的生命财产安全。对此,在前期运行期间需要在合适位置布置监测点,对监测数据进行实时获取,随后利用SSA-DBSCAN算法对监测数据粗差进行计算,以此来判断边坡运行状态的安全性,为后续防治活动的进行提供良好参考。

1SSA-DBSCAN原理概述

1.1SSA应用原理

此算法在应用中属于进行非线性时间序列研究的方法,在具体实践中可以基于所建立的时间序列来完成轨迹矩阵构建,并对矩阵进行分解与重构,得到相应的周期信号与噪声信号,以便后续分析活动的进行。在该算法的具体应用中,其应用步骤如下:(1)假定存在某以时间序列集合,记作A,A={a1,a2,a3,...,an},n=1,2,3...n,在对其进行处理时的应用过程如下:(1)基于获取到的基础数据,建立相应的轨迹矩阵,对于集合当中的数据进行奇异值分解,得到新的分析矩阵。(2)对于分析矩阵中的各项数据展开细致化整理,梳理各类数据的贡献率,基于分析结果使用对角平均法完成序列重构,得到相应的残差序列,了解数据变化规律。

1.2DBSCAN应用原理

此算法在应用中属于进行聚类分析的算法,在应用中可以解决不规则形状聚类问题,同时可以对噪声数据进行综合化处理,找出其中的噪声数据,得到准确的数据分析结果。在该算法的应用中,其关键内容如下:(1)确定核心对象,对于其中的任意样本(样本xn∈D),如果建立的Eps邻域当中包含了最少Pts样本,那么此时的样本xn便是算法中的核心对象。(2)密度直达性,若xm归属于样本xn的Eps邻域,同时样本xn是算法中的核心对象,那么此时xm为xn的密度直达。(3)密度可达性,假定存在某一数列集合B,B={y1,y2,y3,...,yn},n=1,2,3...n,假设其中yi=xm,yj=xn,若yj+1是由yj密度直达,那么此时则表示xm为xn的密度可达,即密度具有较强的传递性。

2边坡安全监测数据粗差探测实践要点

2.1基础数据整理

为便于后续分析活动的顺利进行,首要任务便是完整监测数据整理,以此为基础来随机建立监测序列,为后续分析活动的进行提供良好参考。在序列具体的整理活动中需要注意以下内容:(1)做好各期数据的整理工作,过程中会利用信息技术来对这些信息进行整理和存储,以便于后续分析活动的进行。(2)对于整理得到的相关数据,也会对其粗差进行求解,按时间顺序进行排列,从中随机选择数据录入到系统当中,以便于后续粗差分析活动的快速进行。

2.2可疑粗差初步判定

完成上述准备工作后,基于SSA算法来对边坡监测数据中的价值信号进行提取,随后对其粗差位置进行初步拟定,具体的操作过程如下:(1)对于初步建立的序列进行分解处理,在此过程中需要提前确定最为合适的窗口长度,基于此内容来完成序列中数据的分解,计算不同序列中数据的贡献率,从而完成序列的重构处理。(2)基于初期得到的监测信号来对残余分量中的基础内容进行整理,筛选出可以粗差点[1]。(3)利用统计学方法来对定量信息进行整理,并据此来设计合理阈值,将该数值和残差绝对值进行比对,若超过阈值,表示该点为可疑粗差点。

2.3DBSCAN数据异常检测

基于以往应用经验可以得知,监测数据粗差的产生会受到人为因素、环境因素、设备因素等内容影响,为得到准确的数据分析结果,需要利用DBSCAN算法来对这些异常数据进行剔除,整理后得到可靠的数据计算结果,为后续工作的进行提供良好参考。在具体的处理中,会确定序列当中的核心对象,从中筛选出有价值分析样本,对这些数据的密度直达性、密度可达性展开系统分析,根据分析结果清除掉异常数据和粗差较大数据,利用数据库对这些数据进行存储,做好属性标记工作,为后续活动的顺利展开奠定良好基础[2]。

2.4SSA-DBSCAN粗差检测

在粗差检测活动中,应遵循以下步骤展开分析:(1)在系统中录入边坡监测数据,随后借助SSA算法来筛选信号,并且根据阈值来筛选出存在的可疑粗差点。将提取到的参与分量使用DBSCAN算法进行检测,从而得到噪声集合与临界簇集合。(2)根据获取到的可以粗差点序列和临界簇集合进行比较分析,经过多次对比后从中筛选出有价值数据展开综合分析。得到的分析数据也会利用人工复核的方法进行整理,从中准确筛选出有价值的粗差数据进行整理,得到相应的数据分析集合。(3)对于所有环节分析的粗差数据进行汇总对比,基于数据技术整理得到完整的数据集合,为后续相关活动的展开奠定基础[3]。

结束语:综上所述,在边坡安全监测活动中,为了提高所整理数据的准确性,需要做好数据粗差探测分析工作,从中积累有价值地分析经验,为相关活动的进行提供良好参考。在此过程中SSA-DBSCAN算法具有良好的应用价值,通过整理此算法应用时需要注意的内容,对于提高数据分析结果合理性有着积极作用。

参考文献

[1]蒋齐嘉,蒋中明,唐栋,曾景明.基于SSA-DBSCAN的边坡安全监测数据粗差探测方法[J].长江科学院院报,2022,39(04):85-90+98.

[2]刘千驹,陈代明,陈少勇,李元玖.小波理论在大坝安全监测数据粗差探测中的应用[J].西北水电,2020(S1):129-132.

[3]郑森,顾冲时,邵晨飞.基于图像处理技术的大坝监测数据粗差识别[J].南水北调与水利科技(中英文),2020,18(05):123-129.

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