[发明专利]一种夯土遗址裂隙病害发育程度评价及预测方法

说明书

本发明提出了一种夯土遗址裂隙病害发育程度评价及预测方法，步骤为：选取与裂隙病害发育直接相关的因素建立评价指标体系；利用模糊层次分析法根据评价指标体系计算主观权重，利用多变量不安定指数法计算第一客观权重、利用改良熵值法计算第二客观权重，通过等权重加权平均处理得到综合权重；利用TOPSIS逼近理想解法和综合权重评价裂隙病害发育等级；构建BP神经网络预测模型，将评价指标的数据作为输入数据、评价结果作为输出数据对多个西北干旱区域夯土遗址裂隙病害未来发育趋势进行预测。本发明基于自然环境特征对夯土遗址裂隙病害发育进行评价、预测，提出高精度预测裂隙病害发展趋势方法，提高裂隙病害治理的有效性、可控性。

技术领域

本发明涉及夯土遗址病害发育特征的技术领域，尤其涉及一种夯土遗址裂隙病害发育程度评价及预测方法，基于自然环境特征对夯土遗址裂隙病害发育程度进行评价及建立裂隙病害未来发育趋势预测模型。

背景技术

夯土遗址病害发育的原因比较复杂，总体来讲主要包括内部因素和外部因素两大类，其中内部因素主要包括夯土建筑材料自身因素及遗址建造工艺等，外部因素包括土遗址赋存环境、气象环境、地质环境等方面。夯土遗址的安全和稳定受到温度、降雨、风、盐渍化等自然侵蚀和人类破坏等因素的严重威胁，这也造成了夯土遗址正经历由裂隙、冲沟、掏蚀、片状剥离、坍塌等典型病害的大量发育到快速消亡这一量变到质变的过程。有效的评价、预测、防止、减缓夯土遗址在自然环境特征作用下损毁是一门综合性应用科学，特别是对于分布在西北干旱区域的土遗址，国内外尚缺少对其病害特征、系统评估及预测等方面的针对性研究，缺少针对性的保护措施。鲜少研究基于自然环境特征下通过有效的评价方法从定量方面对病害发育严重等级进行区分，鲜少研究利用有效的预测预警体系对病害未来发育趋势进一步预测分析，进而分层次的科学保护。

发明内容

针对目前缺少对夯土遗址病害发育的科学定量评价、预测预警体系的技术问题，本发明提出一种夯土遗址裂隙病害发育程度评价及预测方法，基于自然环境特征对夯土遗址裂隙病害发育进行评价、预测，综合考虑了影响夯土遗址裂隙病害发育的评价指标；充分考虑主客观组合权重法赋权、选择最优理想解对研究区域的裂隙病害发育程度进行评分，提出高精度预测裂隙病害发展趋势方法，提高裂隙病害治理的有效性、可控性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种夯土遗址裂隙病害发育程度评价及预测方法，其步骤如下：

步骤S1：选取与裂隙病害发育直接相关的因素建立评价指标体系，评价指标包括：隙长、隙开度、裂隙连通率和自然环境特征；

步骤S2：利用模糊层次分析法根据评价指标体系计算主观权重，根据研究区域的评价指标体系的数据利用多变量不安定指数法计算第一客观权重、利用改良熵值法计算第二客观权重，通过等权重加权平均处理主观权重、第一客观权重和第二客观权重得到评价指标的综合权重；

步骤S3：利用TOPSIS逼近理想解法评价裂隙病害发育等级：根据步骤S2确定的综合权重计算各评价方案与正负理想解的欧氏距离，通过欧式距离对多个西北干旱区域夯土遗址裂隙病害发育程度进行评价，得到裂隙病害发育等级；

步骤S4：利用机器学习BP神经网络构建BP神经网络预测模型，将评价指标体系的所有评价指标作为输入数据、步骤S3的评价结果作为输出数据对多个西北干旱区域夯土遗址裂隙病害未来发育趋势进行预测，并验证预测结果。

优选地，所述评价指标中的隙长包括总隙长和平均隙长；隙开度包括最大隙开度和平均隙开度；裂隙连通率包括体密度和线密度；自然环境特征包括年均温度、年均降雨量、年均蒸发量、干旱指数和年均日照时数。

优选地，对各评价指标的方向性进行判断得到各评价指标的方向性均为负。

优选地，所述模糊层次分析法的实现方法为：