基于灰色马尔科夫模型的深圳港集装箱吞吐量预测

为了更准确的预测港口集装箱吞吐量,以深圳港2003-2017年集装箱吞吐量数据为基础,通过数学方法将灰色预测模型和马尔科夫预测模型两种数学模型结合起来,建立灰色马尔科夫模型,然后利用灰色预测模型与灰色马尔科夫模型分别进行深圳港集装箱吞吐量的预测计算。结果表明:灰色马尔科夫预测模型能大幅降低波动性较大的时间序列的预测误差,尤其适用于中长期的预测;同时,传统的灰色预测GM(1,1)模型的预测精度也得到明显提高。根据建立的预测模型,计算出了深圳港2018-2020年的集装箱吞吐量预测值。     

基于二进制序列索引的灰色马尔科夫交通流量预测模型

针对短时交通流量预测在精度和收敛速度方面的不足,将二进制序列索引和灰色马尔科夫波动性预测模型相结合,用于短时交通流量预测.通过二进制序列索引,将传统灰色马尔科夫模型中的直接流量数据变为间接流量数据,以减少后期数据处理中误差导致的蝴蝶效应;同时通过波动性数据处理方法的逆方法将预测值还原到索引序列,使灰色马尔科夫预测模型可用于波动性数据的预测,并自主调整预测精度和收敛速度.以松原市兴业大街松原大路交叉口某一进口道的短时交通流量过程为例,对模型进行检验,结果表明:将经过二进制序列索引后的间接交通流量数据运用于优化后的灰色马尔科夫模型后,短时交通流量预测值的相对误差由0.46缩小至0.07,大幅提升了预测数据的精度,说明模型具有良好的预测精度,可以满足短时交通流量预测的要求,具有较高的实用性.     

两种数学模型在黄茨滑坡预报中的应用研究

由于滑坡的复杂性以及预报模型和方法的局限性,简单地利用单一的滑坡预测预报模型准确地预报滑坡的滑动时间可信度不高[1].本文就是在滑坡的监测资料的基础上,通过监测点的选取、监测信息的处理和变形阶段的判别,选择灰色理论Verhulst和蠕变破坏两种与所预报滑坡相适宜的预测模型对滑坡滑动时间进行了预报,两种方法相互验证,提高了预测预报的精度和可靠性.     

GM(1,1)模型和Verhulst模型在人口预测中的应用

为提高我国人口预测模型的预测精度,分析了GM(1,1)和Verhulst预测模型的特点,并分别利用GM(1,1)和Verhulst模型对我国人口的变化情况进行了预测,发现灰色Verhulst模型有更高的预测精度和可靠性,更适合于我国人口的预测.     

基于改进灰色组合模型的城市轨道交通客流预测 ——以西安地铁2号线为例

针对城市轨道客流培育发展大致呈S形曲线的特点,首先以灰色Verhulst模型对西安地铁2号线客流进行预测.为提高预测结果的精度,对原始数据形成的序列数据通过对数变换处理来减少其波动性.由于所研究轨道线路尚未到达客流饱和阶段,为了规避单一模型较大的风险性,针对不同模型的特点,从处理过的原数据列选取西安地铁1号线开通年度(2014年1月)之后的西安地铁2号线数列,此数据列数据量较少,波动性小,采用灰色GM(1,1)模型对处理过的西安市地铁2号线数列进行预测.通过将灰色GM(1,1)模型预测结果与改进Verhulst模型预测结果进行线性组合,之后将采用不同预测模型的预测结果与实际值进行对比分析,发现组合模型的预测精度更高.     

基于神经网络灰色Verhulst算法的装备研制费用预测模型

为了提高装备寿命周期费用LCC(life cycle cost)中研制费用的预测精度,对于呈S型的研制费用累加序列,利用灰色Verhulst模型对其预测.构造基于时间序列的人工神经网络输入输出模式对,利用BP神经网络对灰色Verhulst预测结果进行训练.仿真实例表明,该组合算法预测结果比单纯使用灰色Verhulst模型所得到的结果总体误差要小,将神经网络引入到灰色Verhulst模型中能较好地提高预测精度.     

滑坡监测预警云平台系统的设计及应用

设计一套滑坡监测预警的云平台系统,采用模块化设计方式建立云平台系统网络,开发独立的监测管理软件系统;在云平台中建立灰色Verhulst模型,对实测数据进行处理,通过灰色Verhulst模型对边坡的变形趋势进行预测,预测边坡可能产生滑坡的时间,实现对滑坡的提前预警.系统经过调试后部署于广西百色市田林县公路两旁的边坡进行实测,结果表明:滑坡云平台系统能够有效地监测边坡的变形,通过灰色Verhulst模型可实现对山体滑坡的预警.     

灰色-马尔科夫模型在桥梁运营状况预测中的应用

为了找到一种能够精确有效地预测桥梁运营状况的方法,提出一种基于灰色GM(1,1)理论模型并用马尔科夫链修正的灰色-马尔科夫预测模型.结合河北省某地区的159座桥梁数据对该方法进行应用检验,结果表明:灰色-马尔科夫模型预测数据的平均相对误差为-0.11%,相比灰色GM(1,1)理论模型预测数据的平均相对误差-0.34%,在精度上有了明显的提高,而且灰色-马尔科夫模型预测出的数据更加稳定.利用马尔科夫链优化过的灰色GM(1,1)理论模型预测出2017年至2019年该地区一类桥的数量分别为49座、39座以及34座.由此可知灰色-马尔科夫模型在已知的桥梁定期检查数据基础上可以提供较为精确的预测,相较于灰色GM(1,1)预测模型,该方法具有更高的精度和稳定性.     

基于马尔科夫——灰色BP神经网络组合模型的深基坑变形预测研究

建立马尔科夫—灰色BP神经网络组合模型是为了更加科学合理预测深基坑压顶水平位移,提高预测精度.比较分析BP神经网络模型与串联式灰色BP模型的预测结果,建立马尔科夫链修正的灰色BP组合模型,以汕头市某花园酒店扩建工程的基坑压顶水平位移的实测数据为研究对象,通过比较模型预测结果与实际结果,检验其深基坑预测模型的精度.实例证明,经马尔科夫链改进的灰色BP神经网络组合模型的预测精度优于单一模型,更适合用于样本少、随机波动性大的深基坑变形预测.马尔科夫—灰色BP神经网络组合模型对深基坑压顶水平位移的预测不仅精度高,同时反映出数据序列发展变化的总体趋势和系统之间各状态的规律,为深基坑压顶水平位移预测提供了一种新方法.     

基于人工智能的动态马尔科夫模型预测空气质量指数

采用人工智能算法对北京市空气质量指数199个数据序列进行拟合得到拟合值序列和预测值,结合数据的动态变化特点,再与马尔科夫链结合进行动态预测,预测精度优于基于灰色理论的GM(1,1)模型和基于BP算法的神经网络模型。     

基于长短时记忆与多影响因子的滑坡位移动态预测

针对传统滑坡位移预测模型存在对历史数据遗忘的问题,提出了一种基于长短时记忆（LSTM）网络的滑坡位移动态预测模型。首先,将滑坡累计位移分解为趋势项位移与波动项位移,利用多项式拟合预测趋势项位移;然后,通过灰色关联度筛选外界诱发因子并运用LSTM模型预测波动项位移;最后,叠加周期项位移与波动项位移,得到累计位移。以新滩滑坡为例,并与RNN模型以及传统静态神经网络模型BP、ELM进行对比分析,采用平均百分比误差（MAPE）,均方根误差（RMSE）,拟合优度（R2）分别对其进行评价。应用结果表明：相比于传统静态模型,LSTM与RNN均适用于滑坡位移动态预测;对比结果显示,LSTM模型具有较好的预测精度,MAPE与RMSE值分别为1.026%、0.327 mm,拟合优度R2为0.978。     

双重改进灰色马尔可夫模型的物流园区物流量预测

为科学预测物流园区的物流量,对灰色马尔可夫预测模型进行双重改进,利用灰色波动多项式替代灰色模型中的指数型曲线,采用滑动转移概率矩阵改进传统的马尔可夫链.利用某物流园区物流量的调研数据对最大相对误差、平均相对误差、残差平方和等因素进行分析.结果表明,双重改进的灰色马尔可夫模型能够更好地预测物流园区的物流量.     

基于灰色马尔可夫链模型的中国能源消费预测研究

随着中国经济的不断发展,能源需求不断上升,能否准确预测中国能源消费量对中国经济乃至全球经济发展都有重要的指导意义.现行的预测方法主要有回归分析法、经验模型法、时间序列法、指数平滑法和灰色系统预测法等.灰色系统预测方法在预测波动性较大的非平稳数列上有不足之处,而马尔可夫预测却适用于随机波动性较大的数列的预测.因此本文将灰色系统理论与马尔可夫链相结合,建立了能源消费总量数据的灰色马尔可夫链模型.实证分析表明,这种模型的预测精度高于GM(1,1)预测模型,预测效果较好.     

基于灰色马尔可夫模型的采煤机生产率的预测

生产率是衡量采煤机工作性能的一项重要指标,对煤矿开采的科学决策以及发展规划具有重要的指导意义.通过建立采煤机生产率的指标评价体系,运用灰色GM (1,1)模型以及灰色马尔可夫模型分别进行了预测,经过比较可发现,灰色马尔可夫模型预测的准确率和预测精度都优于GM(1,1)模型,尤其对波动性和随机性大的数据具有很好的拟合和预测效果,为具有多因素影响的采煤机生产性能预测评价提供了一种有效的途径和方法.     

基于模糊神经网络的城市排水预测

海绵城市的建设具有重要意义,如何更好地预测城市排水量成为一个关键点。针对城市排水的波动性和非线性特征,提出一种基于模糊神经网络预测的城市水量预测算法。首先,采用灰色模型构建城市排水预测模型,并基于海绵城市的概念建立客观预测回归函数。其次,通过设置断点来构建滑动窗口,并实时分割灰色模型的数据,以获得数据的实时统计特征,通过构造序列误差预测和压缩比之间的函数,并使用误差预测序列来确定分割点,以提高检测过程的鲁棒性。最后,通过城市排水预测模拟实验,表明所提出的算法能够有效提高城市排水的预测精度和预测效率,更好地反映了整体趋势。     

改进灰色马尔可夫模型在湖南省粮食产量预测中的研究

通过选取湖南省2001年至2017年间的粮食产量数据,采用灰色系统理论、背景值优化、新陈代谢原理、结合马尔可夫模型建立等维新陈代谢的改进无偏灰色马尔可夫模型对湖南省粮食产量进行预测。结果显示:等维新陈代谢的改进无偏灰色马尔可夫模型的预测精度远高于传统的灰色预测模型,该模型更适合中短期粮食产量预测。     

基于灰色-模糊马尔可夫链模型的滑坡变形预测

滑坡演变表现出力学参数及力学现象具有明显的不确定性和随机性,使得滑坡位移变形分析成为工程技术难题之一．在传统的灰色GM（1,1）模型基础上,对误差修正方面运用模糊数学思维,采用GM（1,1）-Fuzzy—Markov模型对相对误差进行二次预测．在对云阳凉水井滑坡变形监测成果的分析中,上述模型在一定程度上避免了单-GM（1,1）理论无法预测波动性的局限,实现了较好的预测,整体精度进一步得到提高,证明了该模型在滑坡变形预测方面的可行性与适用性,为滑坡变形预测问题的解决提供了有益的思考与探索．     

共享单车需求预测及调度优化

为了更加准确地预测共享单车的需求量,制定合理的调度优化方案。针对共享单车骑行数据的周期性、非线性和随机性的特点,提出了季节性灰色Markov模型来预测共享单车需求量。在此基础上,根据双层规划模型结果来制定调度优化方案。在季节性灰色Markov模型中,首先将原始数据带入季节性GM(1,1)模型得到预测结果,然后用Markov模型对预测的残差进行修正,得到最终的预测值。在双层规划模型中,上层目标为运营商的调度成本,下层目标为调度中心的调度时间,双层规划模型用GUROBI求解器求解。最后将两种模型应用于纽约市17个Citi Bike共享单车站点的算例分析。数值计算结果表明：季节性灰色Markov模型在17个站点从周一到周五的需求量预测的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为10.68%,预测精度较高。利用双层规划模型制定的调度优化方案能确定调度中心数量、位置,调度范围和调度路径,可以在满足用户需求的同时使调度成本和调度时间最优。研究提出的需求预测模型和调度优化方案可以为共享单车运营部门和交通管理部门提供有效的参考。     

基于马尔科夫优化的灰色GM (1,1) 沉降预测模型及应用

针对灰色GM(1,1)模型在对随机波动较大的沉降数据序列进行预测时存在的不足,本文结合灰色理论模型和马尔科夫链理论,建立了一种基于马尔科夫修正的新维GM(1,1)沉降预测模型。首先,考虑监测数据的时效性,通过在原始数据列中不断补充新的沉降监测数据,采用新陈代谢的方法建立了新维GM(1,1)模型;随后采用马尔科夫链理论对新维GM(1,1)模型进行优化,根据模型预测时产生的相对误差范围对其进行状态区间划分,并构建了相应的状态转移概率矩阵,得到了基于马尔科夫优化的新维GM(1,1)预测模型;将本文中的模型应用于福州火车站南广场深基坑周边建筑物地表沉降预测中,并对不同模型的预测效果进行对比分析,结果表明：基于马尔科夫优化的灰色GM(1,1)模型的预测精度较传统灰色GM(1,1)模型有明显提高,验证了本文所提出的优化模型在基坑沉降分析与预测中的合理性。