變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理課程教案第一章-閱讀頁
2025-05-02 00:07本頁面
【正文】 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理首先必須考慮的問題。 以方差分析進行整體檢驗為基礎(chǔ)的 “平均間隙法”；216。 以方差分析和點的位移向量為基礎(chǔ)的檢驗法；216。 以位移的不變函數(shù)分析為基礎(chǔ)的檢驗法等。 后來發(fā)展的穩(wěn)健S變換法，也稱逐次定權(quán)迭代法。 觀測值的平差處理和質(zhì)量評定非常重要，觀測值的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到變形值的精度和可靠性。167。 自由網(wǎng)平差——重心基準167。 （1968）數(shù)據(jù)探測法提出后，粗差探測與變形的可區(qū)分性研究成果極為豐富的。 直接法是直接用原始的重復(fù)觀測值之差計算應(yīng)變分量或它們的變化率；216。同時，提出了變形分析通用法，研制了相應(yīng)的軟件DEFNAN。（1996）所評價的，變形幾何分析的主要問題已經(jīng)得到解決。事實上，變形體在不同狀態(tài)之間是具有時間關(guān)聯(lián)性的。 變形的時間序列分析方法建模；216。 變形的卡爾曼濾波模型；216。動態(tài)變形分析既可以在時間域進行，也可以在頻率域進行。頻譜分析法用于確定動態(tài)變形特征（頻率和幅值）是一種常用方法，尤其在建筑物結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測方面被廣為采用。多年來，對變形數(shù)據(jù)分析方法研究是極為活躍的，除了傳統(tǒng)的多元回歸分析法以及上述的時間序列分析法、頻譜分析法和濾波技術(shù)之外，灰色系統(tǒng)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非線性時間序列預(yù)測方法也得到了一定程度的應(yīng)用。 應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析方法研究多個因變量和多個自變量的變形問題；216。 應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模進行短期變形預(yù)測。 模糊數(shù)學(xué)與灰色理論相結(jié)合，應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)聚類分析法進行多測點建模預(yù)測；216。 應(yīng)用抗差估計理論對多元回歸分析模型進行改進的抗差多元回歸模型，處理數(shù)據(jù)序列的粗差問題；216。復(fù)雜系統(tǒng)含有許多非線性、不確定性等復(fù)雜因素及它們之間相互作用所形成復(fù)雜的動力學(xué)特性。例如，根據(jù)突變理論，用尖點突變模型研究大壩及巖基的穩(wěn)定性；將大壩運行性態(tài)看成為一種非線性動力系統(tǒng)，研究了大壩觀測數(shù)據(jù)序列中的混沌現(xiàn)象。 從現(xiàn)行的變形分析方法中，我們不難發(fā)現(xiàn)，大多都是離線的（事后的），不能進行即時預(yù)報與監(jiān)控，無法在緊急關(guān)頭為突發(fā)性災(zāi)害提供即時決策咨詢，這與目前自動化監(jiān)測系統(tǒng)的要求很不相符，為此，研究在線實時分析與監(jiān)控的方法成為技術(shù)關(guān)鍵。在隔河巖大壩GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)中，我們采用遞推式卡爾曼濾波模型進行全自動在線實時數(shù)據(jù)處理起到了較好效果。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。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。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。可見，開展小波理論及其應(yīng)用研究的重要性。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。 現(xiàn)代變形分析方法： 216。 頻譜分析216。 濾波技術(shù)：數(shù)字濾波、卡爾曼濾波、貝葉斯濾波216。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)216。 抗差估計理論：抗差多元回歸模型216。 統(tǒng)計分析法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。 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。 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。 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。 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。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。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
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