[发明专利]一种Kriging时空统一预测模型及其构建方法和应用

说明书

本发明属于特别适用于特定功能的数字计算设备或数据处理设备或数据处理方法技术领域，公开了一种Kriging时空统一预测模型及其构建方法和应用，计算测点之间的距离；按照距离大小排序；实现距离分组；确定变异函数，计算变差，组成系数矩阵；计算权值系数，计算预测点的估计值，所有测点完成则结束；所有测点未完成则返回确定变异函数。检测方法不会受到外界因素的干扰；Kriging插值能更好的描述描述空间的连续关联性并反映数据点的整体变化趋势，预测更精确，更优越。

技术领域

本发明属于特别适用于特定功能的数字计算设备或数据处理设备或数据处 理方法技术领域，尤其涉及一种Kriging时空统一预测模型及其构建方法和应用。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：隧道围岩位移预测预报是围岩稳定 性研究中最重要的内容，尽管国内外学者在这方面已经积累了一些研究成果， 但对位移预测的研究仍然是围岩变形研究领域中最薄弱的一环。隧道围岩位移 预测预报对施工决策有特别重要的意义。在实际监控量测过程中，传统检测方 法容易受到外界因素的干扰，再加上仪器设备系统误差和技术人员本身读数误 差的不可消除性，使得量测数据很难接近围岩应力应变的真实情况。在这种情 况之下，必须采用有效的数据分析方法对离散性较大的量测数据进行排查，以 确保数据的真实性，以期实现较为准确的预测，避免对围岩和支护结构的稳定 性产生误判，影响隧道施工安全。

综上所述，现有技术存在的问题是：当前，国内对隧道围岩变形预测的研 究，多是通过位移反演进行岩体力学参数敏感性分析及数值模型优化，或是分 析位移的时序变化趋势来预测其稳定收敛值，很难真正实现对围岩变形的有效 预测。隧道围岩变形规律本身具有非线性特征，存在很多不确定的随机因素， 以致很多理论公式的推导和解释都很难有效的达到准确预测的效果。在隧道实 际施工中，往往忽略了隧道围岩的物理力学性质与现场监控量测信息之间的内 在关联，之于围岩空间变异性对隧道收敛变形的影响没有引起足够的重视，而 这恰恰是对后续未开挖段施工、设计变更与否等具有重要指导意义。

解决上述技术问题的难度和意义：

Kriging插值法是一种运用结构分析与变异函数相关理论，在有限空间内针 对区域化变量进行最优和无偏估值计算的预测方法。相比于上述其它传统预测 方法，Kriging插值能更好的描述描述空间的连续关联性并反映数据点的整体变 化趋势，预测更精确，更优越。尽管Kriging插值法在地质勘探和地质统计领域 应用较为广泛，但在岩土工程领域还未引起国内外专家学者们足够的关注和研 究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种Kriging时空统一预测模型及 其构建方法和应用。

本发明是这样实现的，一种Kriging时空统一预测模型，所述Kriging时空 统一预测模型为：

式中：Z^*(s₀,t₀)为空间点(s₀,t₀)处的估计值，Z(s_i,t_j)为时间点(s_i,t_j)处的估计值j＝1,2,…m，λ_i为临近观测值Z(s_i,t_j)的加权系数，i是空间点数(i＝1,2,…n)，j 是空间点数()；引入拉格朗日系数μ进得：

式中γ_(ab,xy)＝γ(a-b,x-y)是时空点对(s_a-s_b,t_x-t_y)的变异函数；μ是拉格朗日乘数。