计算机工程

作者：王磊, 马驰骋, 齐俊艳, 袁瑞甫

单位：1. 河南理工大学计算机科学与技术学院, 河南 焦作 4540032. 河南理工大学软件学院, 河南 焦作 4540033. 河南理工大学能源学院, 河南 焦作 454003

关键词：煤矿采空区,地表沉降预测,时序概率预测,差分整合移动平均自回归,长短时记忆网络

基金：河南省高校科技创新团队支持计划(22IRTSTHN005)

煤矿开采安全问题尤其是采空区地表沉降现象会对人员安全及工程安全造成威胁, 研究合适的矿区地表沉降预测方法具有很大意义。矿区地表沉降影响因素复杂, 单一的深度学习模型对矿区地表沉降数据拟合效果差且现有的地表沉降预测研究多是单独进行概率预测或考虑时序特性进行点预测, 难以在考虑数据的时序特征的同时对其随机性进行定量描述。针对此问题, 在对数据本身性质进行观察分析后选择差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型进行时序特征的概率预测, 结合长短时记忆(LSTM)网络模型来学习复杂的且具有长期依赖性的非线性时序特征。提出基于ARIMA-LSTM的地表沉降预测模型, 利用ARIMA模型对数据的时序线性部分进行预测, 并将ARIMA模型预测的残差数据辅助LSTM模型训练, 在考虑时序特征的同时对数据的随机性进行描述。研究结果表明, 相较于单独采用ARIMA或LSTM模型, 该方法具有更高的预测精度(MSE为0.262 87, MAE为0.408 15, RMSE为0.512 71)。进一步的对比结果显示, 预测结果与雷达卫星影像数据(经SBAS-INSAR处理后)趋势一致, 证实了该方法的有效性。

来源：2025年第1期

《计算机工程》期刊编辑部

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