[发明专利]基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法

说明书

本发明公开了基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法，该方法在综合考虑基准点三维位置、坐标时间序列非线性运动趋势、线性运动趋势、水平速度值及垂向速度值等参量的基础上实现铁路带状区域动态基准点的多层级分类。该方法不仅解决了传统基准网视点位为静态的缺陷，而且综合考虑了基准点间的时空相关性，为动态基准网络的完好性监测及铁路区域地球物理特性反演提供了技术保障。

技术领域

本发明属于高速铁路基准维持领域，具体涉及基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法。

背景技术

铁路高精度控制网为整个铁路的设计、施工及运营提供空间基准。经前人研究及多方资料调研可知：铁路沿线区域地质构造运动活跃、气候变化剧烈。在地壳构造运动及质量负荷等的影响下，铁路控制点很难保持较强的静态性及稳定性。因此，考虑控制点运动趋势、构建铁路动态基准对保障铁路工程质量至关重要。

另外，由于铁路跨越区域板块众多、高差落差大，该区域基准点将出现不同的运动趋势。以点位三维位置、坐标时间序列非线性运动趋势、线性运动趋势、水平速度值及垂向速度值等参量为指标对铁路动态基准点进行多层级分群有利于进行铁路区域板块运动趋势分析、环境质量负荷反演及动态基准网络的完好性监测。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法解决了传统基准网视点位为静态的问题。

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法解决了传统基准网视点位为静态的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：基于系统聚类分析的铁路动态基准点多层级分群方法，包括以下步骤：

S1、以铁路基准点的多项指标为分群依据，建立点群分类综合评价的指标体系，并以基准点为评价对象得到矩阵X；

S2、基于矩阵X中的各个评价指标值，通过标准化处理得到标准化指标，并生成指标变量，通过标准化指标间的相关系数得到指标变量的相关系数矩阵；

S3、通过R型聚类对矩阵X中的各个评价指标进行聚类分析，生成指标聚类树形图，并根据相关系数矩阵，从指标聚类树形图的各个类中选取代表性评价指标；

S4、根据代表性评价指标对铁路的基准点进行Q型聚类，将Q型聚类生成的基准点的类用类平均法处理，得到所有基准点的聚类树形图，完成铁路动态基准点多层级分群。

进一步地：所述步骤S1中，铁路基准点的多项指标包括铁路基准点的三维位置、坐标时间序列非线性运动趋势、线性运动趋势、水平速度值和垂向速度值；

所述步骤S1具体为：以铁路基准点的多项指标作为分群依据，建立点群分类综合评价的指标体系F＝(f₁,f₂,…,f_n)，其中f_c为第c个评价指标，c＝1,2,…,n，n表示评价指标个数；以铁路基准点为评价对象，通过指标体系F＝(f₁,f2,…,f_n)结合评价对象，得到m×n的矩阵X，其中m为评价对象的总数。

上述进一步方案的有益效果为：本发明在综合考虑基准点三维位置、坐标时间序列非线性运动趋势、线性运动趋势、水平速度值及垂向速度值等参量的基础上实现铁路带状区域动态基准点的多层级分类。

进一步地：所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、基于矩阵X中的各个评价指标值，通过不同量纲间指标的标准化算法进行标准化处理，得到标准化指标，并根据X中的各个评价指标值生成指标变量；

S22、通过标准化指标计算两两指标变量间的相关系数，得到指标变量的相关系数矩阵。