径向基函数神经网络地质曲面重建及应用.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9/ 9 文章编号 A B A “ C D E F B A G B D 径向基函数神经网络地质曲面重建及应用 屈永华H曾 勇H杨永国H焦思红H李贵中 E中国矿业大学 资源与环境科学学院H江苏 徐州 A G F 摘要建立了一种适用于地质曲面重建的径向基函数E I J K F神经网络模型H并给出了具体算法’ 和一般曲面插值方法相比H该模型对原始数据的分布和边界条件无特别的要求H因而适合于遭到 破坏或勘探数据较少的地质曲面的重建’ I J K网络比传统的J L算法有较快的收敛速度H使得该 模型有较大的实用价值’将该模型应用于某煤田H结果表明H该模型的拟合效果较好H能较好地反 映煤层的实际分布情况’ 关键词地质曲面M插值M重建M径向基函数M神经网络 中图分类号 L “ ML* D文献标识码N 地质曲面重建一直是引起广大数学地质工作 者极大兴趣的问题之一’为了重建地质曲面H可通 过钻探O物探等直接或间接的手段获取能反映地质 体的空间状态的一些数据H如在煤田勘探中H根据 钻探获得某组煤层的顶底板标高作出顶底板标高 等值线图可发现煤层的空间赋存状况’曲面重建的 模型已有很多H如曲面样条函数法P A QO双二次函数 法等’以上这些方法都有一个共同点H就是通过已 知点信息拟合出一个能反映地质曲面的数学函数H 然后利用拟合的函数求出未知点的信息来’虽然这 些模型在实际工作中有的已经得到了广泛应用H但 在一些地质条件复杂的地区H重建非常复杂的地质 曲面的效果受到限制’ 神经网络技术由于其具有极强的非线性映射O 自联想的特性而被成功地应用到自动控制O故障检 测O信号处理等领域’作为一种尝试HR ,S和 T/ . S在文献P Q 中建立了一种用于非均匀J样条曲面 E 4I J U F重建的J L神经网络模型’但是H由于J L 算法采用的误差梯度下降法本身的局限性H使得网 络的训练成为一个非常费时的过程H而且H网络极 易陷入到局部最优H不能保证网络最后收敛’这些 问题使得该方法基本上失去了实际应用价值’ 径向基函数E - / V 3 , 7 W / 7 3 7 0 , . 8 3 .I J K F网络起 源于数值分析中的多变量插值的径向基函数方法’ A “ G G年H J - X2 6 / V和Y Z6首 先 将I J K应 用 于 神经网络设计H从而构成了I J K网络’该网络不仅 同J L网络一样具有任意精度的泛函逼近能力H而 且具有最优泛函逼近特性’它的另一优点是具有较 快的收敛速度’ I J K网络目前已在许多领域中的 得到了广泛应用’有鉴于此H笔者将I J K网络引入 到数学地质工作中H建立了一种用于地质曲面重建 的I J K网络模型H作为解决此类问题的一个探索’ [ I J K网络原理及算法 P H D Q I J K网络的结构如图A所示’ I J K网络通常 是层网络’其中隐层的转移函数为非线性的H输 出层的转移函数为线性的’输入层到隐层之间的权 重固定为A H只有隐层到输出层之间的权重可调’ 图A I J K网络结构简图 K 3 ; ’ A 1 . 0 3 ; , - / 8 3 . 0 I J K. 6 8 Z - \ 常用的非线性转移函数是高斯函数 ]E _ F‘ 6 a bc d_cef d ghi HE A F E ‘ A H H jH k F 收稿日期A “ “ “ “ G 作者简介屈永华E A “ l B F H男H河南省永城市人H中国矿业大学硕士研究生H从事数学地质研究’ 万方数据 式中“ 为隐层第个单元输出 * ;* ,* ;. /为输出矢量 B值*输出层节点对应该标高e 值7 图 8 9 网络地质曲面重建模型 R f 7 8 9 Qg W h i j g k k h U g S l m k n U m R g Sg j f h g i g f R Ul n k j J U h G 7 G 数据处理 在利用原始数据对8 9 网络进行训练之前应 对数据进行预处理*在训练之后*还要将网络的输 出值还原过来7所采用的预处理公式为 o p 6 6 8 6 ; 6 按照 E 8 7 7 8 6 5 D 9 ; 7 C 7 2 8 98 6 ; ; 8 6 6 5 C ; 8 66 ; _ ; 6 ;; 9 3 2 9 ; ; 6 V 2 9 3 N Q P “B 8 ] 7 ; 6 V Z2 E ; E‘ ; 2 3 9 2 9 3 0 R R O T , 0 / L R V U A “ N P 黄德双“神经网络模式识别系统理论N aP “北京L电 子工业出版社0 R R U “ 0 V U “ N A P 钟秉林黄仁“机械故障诊断学N aP “北京L机械工 业出版社0 R R T “ S R V R 0 “ N P 许友志余志伟丁广成“煤田地质普查勘探矿井地质 b aV M B c [ dN * O * P系列计算机应用程序库N aP “北 京L煤炭工业出版社 0 R S S “ 0 O V 0 A R “ *O 中国矿业大学学报第O R卷 万方数据 “ ; 0 5 2 , - 3 , .’5 0 , 2 5 , 0 \ 4 5 J 3 2 5 , 0 0 ]- 4 5 0 , , .’5 , 2 ; 0 5 2 , 0 , 5 3 f 2 3 - 4 2 5 3 f , . 5 4 - Z , - 5 - 1 4 3 2 5 3 f ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg 3 4 , 0 3 ’ * 谢和平教授论文和专著 被引用次数居全国前十名 据h科学时报i M O O O年N月N j日报道中国科学引文数据库N k k P年部分统计结果中 l论文与专著被 引频次在m O次以上的著者n一栏里我校校长谢和平教授在M o位著者中排在第k位被引频次为p p次[ 在这些著者中大部分为资深院士q著名学者[ 中国科学引文数据库G H 8 H r Q是国家自然科学基金委员会和中国科学院共同资助由中国科学院文献 情报中心研建的一个大型的多功能文献数据库是国内较有权威和影响力的科学引文分析工具[目前 H 8 H r已被中国科学院院士主席团指定为中国科学院院士推选人查询库 被国家自然科学基金委员会列 为国家杰出青年基金申请项目查询国[ NMo 第o期屈永华等Y径向基函数神经网络地质曲面重建及应用 万方数据