變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理課程教案第一章-資料下載頁
2025-04-17 00:07本頁面
【正文】 起到了較好效果。 在GPS監(jiān)測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理的主要工作是觀測資料的解算，如GPS差分求解、GPS監(jiān)測網(wǎng)平差等，以提供高精度、高可靠性的相對位置信息。而數(shù)據(jù)分析的重點則包括變形基準的確定，正確區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，并對變形成因作解釋。 誕生于20世紀80年代末的小波分析理論，是一種最新的時頻局部化分析方法，被認為是傅立葉分析方法的突破性進展。應(yīng)用小波方法，進行時頻分析，可望有效地求解變形的非線性系統(tǒng)問題，通過小波變換提取變形特征。這一研究領(lǐng)域才剛剛起步。第21屆IUGG大會“小波理論及其應(yīng)用”被IAG確定為大地測量新理論研究方向之一。在1999年召開的第22屆IUGG大會上，“小波理論及其在大地測量和地球動力學(xué)中的應(yīng)用”再次被IAG確定為GIV分會（大地測量理論與方法）的新的研究小組?？梢?，開展小波理論及其應(yīng)用研究的重要性。從目前應(yīng)用來看，雖然小波分析要求大子樣容量的時間序列數(shù)據(jù)，但是，長序列數(shù)據(jù)可從GPS、TPS等集成的自動化監(jiān)測系統(tǒng)中得到保障。小波分析為高精度變形特征提取提供了一種數(shù)學(xué)工具，可實現(xiàn)其它方法無法解決的難題，對非平穩(wěn)信號消噪有著其它方法不可比擬的優(yōu)點。小波理論在變形監(jiān)測（尤其是動態(tài)變形監(jiān)測）的數(shù)據(jù)分析方面將會發(fā)揮巨大作用。 現(xiàn)代變形分析方法： 216。 時間序列分析216。 頻譜分析216。 小波分析216。 濾波技術(shù)：數(shù)字濾波、卡爾曼濾波、貝葉斯濾波216。 灰色理論：灰關(guān)聯(lián)分析216。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)216。 模糊數(shù)學(xué)：模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)216。 抗差估計理論：抗差多元回歸模型216。 非線性理論：突變理論、混沌現(xiàn)象 變形物理解釋的進展 變形物理解釋的方法可分為：216。 統(tǒng)計分析法216。 確定函數(shù)法216。 混合模型法統(tǒng)計分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測的變形（效應(yīng)量）和外因（原因量）之間的相關(guān)性，來建立荷載變形之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，它具有“后驗”的性質(zhì)，是目前應(yīng)用比較廣泛的變形成因分析法。216。 由于影響變形因子的多樣性和不確定性，以及觀測資料本身的有限，因此，很大程度上制約著回歸分析建模的準確性。216。 回歸分析模型中包括多元回歸分析模型、逐步回歸分析模型、主成份回歸分析模型和嶺回歸分析模型等。216。 統(tǒng)計模型的發(fā)展包括時間序列分析模型、灰關(guān)聯(lián)分析模型、模糊聚類分析模型以及動態(tài)響應(yīng)分析模型等。確定函數(shù)法：以有限元法為主，它是在一定的假設(shè)條件下，利用變形體的力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，通過應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立荷載與變形的函數(shù)模型，然后利用確定函數(shù)模型，預(yù)報在荷載作用下變形體可能的變形。確定性模型具有“先驗”的性質(zhì)，比統(tǒng)計模型有更明確的物理概念，但往往計算工作量較大，并對用作計算的基本資料有一定的要求。 統(tǒng)計模型和確定性模型的進一步發(fā)展是混合模型和反分析方法的研究，已在大壩安全監(jiān)測得到了較好應(yīng)用。 混合模型：是對于那些與效應(yīng)量關(guān)系比較明確的原因量（比如水質(zhì)分量）用有限元法（FEM, Finite Element Method）的計算值，而對于另一些與效應(yīng)量關(guān)系不很明確或采用相應(yīng)的物理理論計算成果難以確定它們之間函數(shù)關(guān)系的原因量（比如溫度，時效）則仍用統(tǒng)計模式，然后與實際值進行擬合而建立的模型。 反分析方法：是仿效系統(tǒng)識別理論，將正分析成果作為依據(jù)，通過一定的理論分析，借以反求建筑物及其周圍的材料參數(shù)，以及尋找某些規(guī)律和信息，及時反饋到設(shè)計、施工和運行中去，它包含有反演分析和反饋分析。由于變形的物理解釋涉及到多學(xué)科的知識，已遠不是測量人員所能夠獨立完成的，所以需要相關(guān)學(xué)科專家的共同合作。 變形分析研究的發(fā)展趨勢 回顧變形分析方面所取得的大量實踐及研究成果，展望變形分析研究的未來，其發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在如下幾個方面：① 數(shù)據(jù)處理與分析將向自動化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，更注重時空模型和時頻分析（尤其是動態(tài)分析）的研究，數(shù)字信號處理技術(shù)將會得到更好應(yīng)用；② 會加強對各種方法和模型的實用性研究，變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件的開發(fā)不會局限于某一固定模式，隨著變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，變形分析新方法研究將不斷涌現(xiàn)③ 由于變形體變形的不確定性和錯綜復(fù)雜性，對它的進一步研究呼喚著新的思維方式和方法。由系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)論、相同學(xué)、突變論、分形與混沌動力學(xué)等所構(gòu)成的系統(tǒng)科學(xué)和非線性科學(xué)在變形分析中的應(yīng)用研究將得到加強；④ 幾何變形分析和物理解釋的綜合研究將深入發(fā)展，以知識庫、方法庫、數(shù)據(jù)庫和多媒體庫為主體的安全監(jiān)測專家系統(tǒng)的建立是未來發(fā)展的方向，變形的非線性系統(tǒng)問題將是一個長期研究的課題。
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