基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPS高程模型研究與應(yīng)用

馮樹清等

摘 要：（本文原刊于《煤礦開采》2014年5月）傳統(tǒng)的擬合模型含有模型誤差，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種自適應(yīng)的映射方法，避開了未知因素的影響，減小了模型誤差，提高了GPS高程模型的轉(zhuǎn)換精度，本文選用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最常用的一種算法BP算法做了幾類方案，給出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；GPS高程模型；訓(xùn)練樣本

1 引言

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是一種反向傳播學(xué)習(xí)算法，把學(xué)習(xí)的結(jié)果反饋到中間層次的隱單元，改變它們的權(quán)系矩陣，從而達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目的，它是一種自適應(yīng)的映射方法，沒做假設(shè)，能減少模型誤差，它是迄今為止應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。（本文原刊于《煤礦開采》2014年5月）

2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法包括兩個方面：信號的前向傳播和誤差的反向傳播。即計算實(shí)際輸出時按從輸入到輸出的方向進(jìn)行，而權(quán)值和閾值的修正從輸出到輸入的方向進(jìn)行，其網(wǎng)絡(luò)模型如圖2-1所示。

3 GPS水準(zhǔn)精度評定標(biāo)準(zhǔn)

⑴ 內(nèi)符合精度

根據(jù)參與擬合計算已知點(diǎn)的與擬合值，用求擬合殘差。按照下式求GPS水準(zhǔn)擬合的內(nèi)符合精度： 其中n為參考點(diǎn)的個數(shù)，t為未知數(shù)的個數(shù)。它是GPS水準(zhǔn)的模型本身精度。

⑵ 外符合精度

根據(jù)檢核點(diǎn)的與擬合值，用求擬合殘差，按照下式計算GPS水準(zhǔn)擬合的外符合精度：，其中n為檢核點(diǎn)的個數(shù)。外符合精度是用來評定該模型來進(jìn)行GPS高程轉(zhuǎn)換時所能達(dá)到的經(jīng)度，是評定模型好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。

4 實(shí)例應(yīng)用

本算例使用的數(shù)據(jù)是某礦區(qū)D級GPS高程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)，共布設(shè)了36個GPS控制點(diǎn)，并實(shí)施了四等水準(zhǔn)。采用三層式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隱含層確定由于沒有固定的方法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般在5—7個為最好，本試驗(yàn)分別采用5個隱含層，6個隱含層和7個隱含層對數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，

5 結(jié)論

（1）BP網(wǎng)絡(luò)法用于求高程異常是一種可行的方法，并且有較高的精度。

（2）在同一樣本集進(jìn)行訓(xùn)練時，訓(xùn)練的次數(shù)越多，相應(yīng)的外符合精度越高，但達(dá)到一定的訓(xùn)練次數(shù)時，訓(xùn)練的外符合精度反倒不好。

（3）在不同樣本集中，樣本集越多，網(wǎng)絡(luò)的智力越高，對工作集的擬合效果越好，外符合精度相應(yīng)也越高。（本文原刊于《煤礦開采》2014年5月）

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作者簡介

馮樹清（1969-），男，籍貫：內(nèi)蒙古開魯縣人，工程師，現(xiàn)任中電投白音華煤電公司礦業(yè)分公司生產(chǎn)礦長， 1991年7月畢業(yè)于山東建筑材料工業(yè)學(xué)院工程測量專業(yè)。