武漢大學(xué)測繪學(xué)院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結(jié)

武漢大學(xué)測繪學(xué)院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結(jié)武漢大學(xué)測繪學(xué)院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結(jié)武漢大學(xué)測繪學(xué)院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結(jié) 本文簡介：變形：變形是自然界普遍存在的現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時間域和空間域中的變化。變形監(jiān)測：就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。變形監(jiān)測工作是人們通過變形現(xiàn)象。武漢大學(xué)測繪學(xué)院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結(jié)變形：變形是自然界普遍存在的現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時間域和空間域中的變化。變形監(jiān)測：就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。變形監(jiān)測工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識、檢驗理論和假設(shè)的必要手段。變形體：變形體的范疇可以大到整個地球，小到一個工程建(構(gòu))筑物的塊體，它包括自然和人工的構(gòu)筑物。變形監(jiān)測對象：全球性的變形研究，如監(jiān)測全球板塊運(yùn)動、地級移動、地球自轉(zhuǎn)速率變化、地潮等；區(qū)域性變形研究，如地殼形變監(jiān)測、城市地面沉降等；工程和局部性變形研究，如監(jiān)測工程建筑物的三維變形、滑坡體的滑動、地下開采引起的地表移動和下沉等。變形監(jiān)測的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)與地基情況來定。要求有明確的針對性，既要有重點，又要作全面考慮，以便能正確反映出變形體的變化情況，達(dá)到監(jiān)視變形體的安全、了解其變形規(guī)律之目的。有工業(yè)與民用建筑物，水工建筑物，地面沉降(以水工建筑物為例)：對于土壩，其觀測項目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測；對于混凝土壩，以混凝土重力壩為例，由于水壓力、外界溫度變化、壩體自重等因素的作用，其主要觀測項目為垂直位移(從而可以求得基礎(chǔ)與壩體的轉(zhuǎn)動)、水平位移(從而可以求得壩體的扭曲)以及伸縮縫的觀測，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測。此外，為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進(jìn)行觀測，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測。雖然內(nèi)部觀測一般不由測量人員進(jìn)行，但在進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)處理時，特別是對變形原因作物理解釋時，則必須將內(nèi)、外部觀測的資料結(jié)合起來進(jìn)行分析。變形監(jiān)測的目的和意義：對于工程建筑來說，確保安全，驗證設(shè)計，災(zāi)害防治。實用上的意義，主要是掌握各種建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，為安全性診斷提供必要的信息，即便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；科學(xué)上的意義，包括更好地理解變形的機(jī)理，驗證有關(guān)工程設(shè)計的理論和地殼運(yùn)動的假說，進(jìn)行反饋設(shè)計以及建立有效的變形預(yù)報模型。.變形監(jiān)測的方法：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測的目的、變形大小和變形速度全球性變形監(jiān)測：空間大地測量(GPS,VLBI,SLR,LLR,衛(wèi)星重力探測技術(shù))。區(qū)域性變形監(jiān)測：GPS,InSAR,精密水準(zhǔn)測量。工程和局部性變形監(jiān)測：地面常規(guī)測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段、以GPS為主的空間定位技術(shù)。傳統(tǒng)的地表變形監(jiān)測方法采用的是大地測量法和近景攝影測量法。變形監(jiān)測的特點：1）周期性重復(fù)觀測；2）精度要求高；3）多種測繪技術(shù)的綜合應(yīng)用；4）監(jiān)測網(wǎng)著重研究點位的變化。1.隨機(jī)現(xiàn)象：在同樣條件下進(jìn)行同樣的觀察或?qū)嶒灒瑓s可能發(fā)生種種不同結(jié)果的現(xiàn)象，稱為隨機(jī)現(xiàn)象或偶然現(xiàn)象。2.統(tǒng)計規(guī)律性：表面上看來，隨機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，完全是隨機(jī)的、偶然的，沒有什么規(guī)律可循。但是，如果我們在相同的條件下進(jìn)行多次重復(fù)的實驗或大量的觀察，就會發(fā)現(xiàn)隨機(jī)現(xiàn)象結(jié)果的出現(xiàn)，也具有一定的規(guī)律性。在自然界和人類社會中，這種現(xiàn)象是普遍存在的，看起來毫無規(guī)律的隨機(jī)現(xiàn)象，卻有著某種規(guī)律性的東西隱藏在它的后面。我們稱這種規(guī)律性為隨機(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性。3.偶然誤差分布特點：就誤差的絕對值而言，小誤差比大誤差出現(xiàn)的機(jī)會多，故誤差的概率與誤差的大小有關(guān)；大小相等，符號相反的正負(fù)誤差的數(shù)目幾乎相等，故誤差的密度曲線是對稱于誤差為0的縱軸；極大的正誤差與負(fù)誤差的概率非常小，故絕對值很大的誤差一般不會出現(xiàn)。4.隨機(jī)過程(函數(shù))：在動態(tài)監(jiān)測中，對某一個不斷變化的監(jiān)測點進(jìn)行觀察，每一個觀察結(jié)果是一個確定的隨時間或空間變化的函數(shù)(例如一條記錄曲線)，對于觀察時間間隔內(nèi)的每一瞬時，這一函數(shù)都有一個確定的數(shù)值。但由于隨機(jī)誤差的存在，多次的重復(fù)觀測會得到不完全相同的函數(shù)結(jié)果(例如一組記錄曲線)。這種函數(shù)，對于自變量(時間或空間)的每一個給定值，它是一個隨機(jī)變量，我們稱這種函數(shù)為隨機(jī)函數(shù)。通常把自變量為時間t的隨機(jī)函數(shù)叫做隨機(jī)過程。5.研究隨機(jī)過程的意義：隨著現(xiàn)代變形監(jiān)測自動化需求和科學(xué)研究的發(fā)展，越來越迫切地需要了解監(jiān)測對象過程的變化，這時監(jiān)測點可能是隨時間或空間而連續(xù)變化的。因此，監(jiān)測過程和監(jiān)測結(jié)果也是隨時間或空間而連續(xù)變化的。在近代物理學(xué)、無線電技術(shù)、自動控制、空間技術(shù)等學(xué)科中，都大量應(yīng)用隨機(jī)過程理論。變形的幾何量和物理量的監(jiān)測，過去以靜態(tài)監(jiān)測為主。如今，隨著儀器設(shè)備的進(jìn)步和自動監(jiān)測要求提高，對幾何量和物理量的動態(tài)實時監(jiān)測日益增加。顯然，用過去靜態(tài)測量精度評定方法是不能正確地評定動態(tài)測量結(jié)果的，而且也不能進(jìn)一步地分析動態(tài)監(jiān)測中的特殊現(xiàn)象。因此，有必要研究隨機(jī)過程理論。6.假設(shè)檢驗的一般步驟：1.提出原假設(shè)H0；2.選擇一個合適的檢驗統(tǒng)計量U，并從樣本（子樣觀測值）求出統(tǒng)計量U的值u；3.對于給定的顯著水平，查U的分布表，求出臨界值u0，用它劃分接受域W0和拒絕域W1，使得當(dāng)H0為真時，有PUW1=；4.比較u（統(tǒng)計量U的值）和u0，若u落在拒絕域W1中，就拒絕H0，若u落在接受域W0中，就接受H0。7.隨機(jī)變量的特征量：概率分布函數(shù)、算數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。隨機(jī)過程的特征量：概率密度函數(shù)均值、方差和均方值；自相關(guān)函數(shù)；譜密度函數(shù)。8.自相關(guān)函數(shù)：均值和方差是表征隨機(jī)過程在各個孤立時刻的統(tǒng)計特性的重要特征量，但不能反映隨機(jī)過程不同時刻之間的關(guān)系。因此，除均值和方差外，我們還要用另一個特征量來反映隨機(jī)過程內(nèi)不同時刻之間的相關(guān)程度，這種特征量叫相關(guān)函數(shù)或自相關(guān)函數(shù)。9.頻譜分析法：在實用上，我們不僅關(guān)心作為隨機(jī)過程的數(shù)據(jù)的均值和相關(guān)函數(shù)，而且往往更關(guān)心隨機(jī)數(shù)據(jù)的頻率分布情況，也就是研究隨機(jī)過程是由哪些頻率成分所組成，不同頻率的分量各占多大的比重等。這種分析方法就是所謂的頻譜分析法。10.各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程：對于平穩(wěn)過程，為求特征量，需作大量實驗，獲得多個隨機(jī)過程的現(xiàn)實，然后在各t時刻上求特征量估計。而在測量實踐中，對某一時刻t要取得大量的現(xiàn)實是十分困難的，甚至是不可能的。但是，可以從一個現(xiàn)實(即單個觀測得到的時間歷經(jīng))來求特征量。許多平穩(wěn)隨機(jī)過程都可以這樣做，我們把這一類的平穩(wěn)過程稱為各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程。GPS的作業(yè)方式分為周期性和連續(xù)性：周期性變形監(jiān)測：因為有的變形體的變形極為緩慢，在局部時間域內(nèi)可以認(rèn)為是穩(wěn)定的，其監(jiān)測頻率有的是幾個月，有的甚至長達(dá)幾年，此時，采用GPS靜態(tài)相對定位法進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)處理與分析一般都是事后的。連續(xù)性變形監(jiān)測：指的是采用固定監(jiān)測儀器進(jìn)行長時間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)序列。雖然連續(xù)性監(jiān)測模式也是對測點進(jìn)行重復(fù)性的觀測，但其觀測數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時間分辨率。變形分析的內(nèi)涵：透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從雜亂無章中找出其內(nèi)在規(guī)律，然后遵循規(guī)律辦事。變形分析的研究內(nèi)容：變形的幾何分析和變形的物理解釋。幾何分析是對變形體的形狀和大小的變形作幾何描述，其任務(wù)在于描述變形體變形的空間狀態(tài)和事件特性。變形物理解釋的任務(wù)是確定變形體的變形和變形原因之間的關(guān)系，解釋變形的原因。幾何分析：參考點的穩(wěn)定性分析、觀測值的平差處理和質(zhì)量評定以及變形模型參數(shù)估計等.變形物理解釋的方法可分為統(tǒng)計分析法、確定函數(shù)法和混合模型法。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（效用量）和外因（原因量）之間的相關(guān)性，來建立荷載-變形之間的關(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。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)和無力相知，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。具有先驗的性質(zhì)，比統(tǒng)計模型物理意義明確，但計算工作量較大，并對用作計算的基本資料有一定的要求?；旌夏Ｐ头ǎ簩τ谀切┡c效用量關(guān)系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計算值，而對于另一些與效用量關(guān)系不是很明確或采用相應(yīng)的物理理論計算成果難以確定他們之間函數(shù)關(guān)系的原因量則仍采用統(tǒng)計模型，然后與實際值進(jìn)行擬合而建立的模型變形體：對可能產(chǎn)生變形的各種自然或人工的建筑物或構(gòu)筑體我們可以統(tǒng)稱為變形體。變形觀測：對變形體在運(yùn)動中的空間和時間域內(nèi)進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測，就稱為變形觀測。地面監(jiān)測方法：主要是指用高精度測量儀器(如經(jīng)緯儀、測距儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等)測量角度、邊長和高程的變化來測定變形，它們是目前變形監(jiān)測的主要手段。常用的地面監(jiān)測方法主要有兩方向(或三方向)前方交會法、雙邊距離交會法、極坐標(biāo)法、自由設(shè)站法、視準(zhǔn)線法、小角法、測距法及幾何水準(zhǔn)測量法，以及精密三角高程測量法等。常用前方交會法、距離交會法監(jiān)測變形體的二維(X,Y方向)水平位移；用視準(zhǔn)線法、小角法、測距法觀測變形體的水平單向位移；用幾何水準(zhǔn)測量法、精密三角高程測量法觀測變形體的垂直(Z方向)位移。地面監(jiān)測方法的優(yōu)點：能夠提供變形體的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地監(jiān)測確定變形體的變形范圍和絕對位移量；觀測量通過組成網(wǎng)的形式可以進(jìn)行測量結(jié)果的校核和精度評定；靈活性大，能適用于不同的精度要求、不同形式的變形體和不同的外界條件。測量機(jī)器人：是一種能代替人進(jìn)行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取角度、距離、三維坐標(biāo)以及影像等信息的智能型電子全站儀。固定式變形監(jiān)測優(yōu)缺點：優(yōu)點高效、全自動、準(zhǔn)確、實時性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便等特點，特別適用于小區(qū)域內(nèi)的變形監(jiān)測，可實現(xiàn)全自動的無人守值的形變監(jiān)測。缺點沒有多余的觀測量，測量的精度隨著距離的增長而顯著地降低，且不易檢查發(fā)現(xiàn)粗差；系統(tǒng)所需的測量機(jī)器人、棱鏡、計算機(jī)等設(shè)備因長期固定而需要采取特殊的措施保護(hù)起來；這種方式需要有雄厚的資金作保證，測量機(jī)器人等昂貴的儀器設(shè)備只能在一個變形監(jiān)測項目中專用。移動式半自動監(jiān)測：在各觀測墩上安置整平儀器，輸入測站點號，進(jìn)行必要的測站設(shè)置，后視之后測量機(jī)器人會按照預(yù)置在機(jī)內(nèi)的觀測點順序、測回數(shù)，全自動地尋找目標(biāo)，精確照準(zhǔn)目標(biāo)、記錄觀測數(shù)據(jù)，計算各種限差，作超限重測或等待人工干預(yù)等。完成一個測點的工作之后，人工將儀器搬到下一個施測的點上，重復(fù)上述的工作，直至所有外業(yè)工作完成。這種移動式網(wǎng)觀測模式可大大減輕觀測者的勞動強(qiáng)度，所獲得的成果精度更好。8.根據(jù)攝影時攝影機(jī)內(nèi)外方位元素是否已知，攝影測量的數(shù)據(jù)處理方式分為空間前方交會發(fā)，空間后交-前交法，嚴(yán)密解法以及直接現(xiàn)行變換法地面攝影測量方法：就是在變形體周圍選擇穩(wěn)定的點，在這些點上安置攝影機(jī)，并對變形體進(jìn)行攝影，然后通過內(nèi)業(yè)量測和數(shù)據(jù)處理得到變形體上目標(biāo)點的二維或三維坐標(biāo)，比較不同時刻目標(biāo)點的坐標(biāo)得到它們的位移。優(yōu)點：可以同時測定變形體上任意點的變形；提供完全和瞬時的三維空間信息；大量減少野外的測量工作量；可以不需要接觸被測物體；有了攝影底片，可以觀測到變形體以前的狀態(tài)。方式：固定攝站的時間基線法；立體攝影測量法。時間基線法是把兩個不同時刻所拍的像片作為立體像對，量測同一目標(biāo)像點的左右和上下視差，這些視差乘以像片比例尺即為目標(biāo)點的位移。立體攝影測量分為正直攝影、等偏攝影、交向攝影和等傾攝影。GPS變形監(jiān)測的特點：測站間無須通視；可同時提供監(jiān)測點的三維位移信息；全天候監(jiān)測；監(jiān)測精度高；操作簡便，易于實現(xiàn)監(jiān)測自動化；GPS大地高用于垂直位移測量。GPS變形監(jiān)測分為：周期性監(jiān)測模式和連續(xù)性監(jiān)測模式。GPS變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理、分析和管理等部分。地面三維激光掃描儀組成：掃描儀、控制器(計算機(jī))、電源供應(yīng)系統(tǒng)。三維激光特點：快速、不接觸、穿透、實時、動態(tài)、主動性、高密度、高精度、數(shù)字化、自動化三維激光優(yōu)點：速度快，密度高，精度高，特別適合大面積或者表面復(fù)雜的物體測量及其物體局部細(xì)節(jié)測量；不需要接觸物體，昏暗和夜間都不影響外業(yè)測量；快速和準(zhǔn)確地獲取表面、體積、斷面、截面、等值線等；方便將3D模型轉(zhuǎn)換到CAD系統(tǒng)中，直接供工程設(shè)計。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化。.特殊的測量手段：應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量、傾斜測量。特點：測量過程簡單；容易實現(xiàn)自動化觀測和連續(xù)監(jiān)測；提供的是局部的變形信息。25.測量機(jī)器人三大改正：距離的差分改正（大氣條件的變化對距離測量的影響）、球氣差的改正（在極坐標(biāo)的單向測量中必須考慮球氣差對高程測量的影響）、方位角的差分改正（因水平度盤零方向的變化對水平方位角的影響）。.垂線測量：垂線有兩種形式：正垂線和倒垂線。正垂線一般用于建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等。倒垂線大多用于巖層錯動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準(zhǔn)點。正垂線觀測中的誤差主要有夾線誤差、照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、對中誤差、垂線儀的零位漂移和螺桿與滑塊間的隙動誤差等。倒垂線測量的誤差主要來源于浮體產(chǎn)生的誤差、垂線觀測儀產(chǎn)生的誤差、外界條件變化產(chǎn)生的誤差。倒垂測量中，還會因儀器的對中、調(diào)平、讀數(shù)和零位漂移等因素使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。怎樣指定變形監(jiān)測方案：變形監(jiān)測方案的制定必須建立在對工程場地的地質(zhì)條件、施工方案、施工周圍環(huán)境詳盡的調(diào)查了解基礎(chǔ)之上，同時還需與工程建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位以及有關(guān)部門進(jìn)行協(xié)調(diào)。由于變形監(jiān)測方案的制定將影響到觀測的成本、成果的精度和可靠性，因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真、全面地考慮。變形監(jiān)測方案制定的主要內(nèi)容：監(jiān)測內(nèi)容的確定；監(jiān)測方法、儀器和監(jiān)測精度的確定；施測部位和測點布置的確定；監(jiān)測周期的確定。五固定：觀測點位（測站)；觀測人員；觀測設(shè)備；觀測方法和路線；觀測環(huán)境條件監(jiān)測內(nèi)容的確定：監(jiān)測內(nèi)容的確定主要根據(jù)監(jiān)測工程的性質(zhì)和要求，在收集和閱讀工程地質(zhì)勘察報告、施工組織計劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程周圍和環(huán)境確定變形監(jiān)測的內(nèi)容。變形監(jiān)測方法和儀器的選擇主要取決于工程地質(zhì)條件以及工程周圍的環(huán)境條件，根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容的不同可以選擇不同的方法和儀器。變形監(jiān)測精度的確定：制定變形監(jiān)測的精度取決于變形的大小、速率、儀器和方法所能達(dá)到的實際精度，以及觀察的目的等。和其他測量工作相比，變形觀測要求的精度高，典型精度是1mm或相對精度為10的-6次方。確定合理的測量精度是很重要的，過高的精度要求使測量工作復(fù)雜，增加費用和時間；而精度定得太低又會增加變形分析的困難，使所估計的變形參數(shù)誤差大，甚至?xí)贸霾徽_的結(jié)論。一般來說，如果變形觀測是為了使變形值不超過某一允許的數(shù)值，以確保建筑物的安全，則其觀測的誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10-1/20；如果是為了研究變形的過程，則其誤差應(yīng)比上面這個數(shù)值小得多，甚至應(yīng)采用目前測量手段和儀器所能達(dá)到的最高精度。監(jiān)測點位布置：必須安全、可靠，布局合理，突出重點，并能滿足監(jiān)測設(shè)計及精度要求，便于長期監(jiān)測。沉降觀測工作點的布設(shè)：1）沉降監(jiān)測工作點應(yīng)布設(shè)在最有代表性的部位，還要考慮到建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)條件，建筑物特征，建筑物內(nèi)部應(yīng)力分布狀況等。2）工作點應(yīng)與建筑物連接牢固，使工作點的高程變化能真正反映建筑物的沉降變化情況。3）工作點的點位應(yīng)便于觀測。變形監(jiān)測的頻率取決于變形的大小、速度以及觀測的目的。變形監(jiān)測頻率的大小應(yīng)能反映出變形體的變形規(guī)律，并可隨單位時間內(nèi)變形量的大小而定。變形量較大時，應(yīng)增大監(jiān)測頻率；變形量減小或建筑物趨于穩(wěn)定時，則可減小監(jiān)測頻率。建筑物變形監(jiān)測內(nèi)容有哪些。（1）建筑物沉降監(jiān)測,水平位移監(jiān)測,傾斜位移監(jiān)測,裂縫監(jiān)測,撓度監(jiān)測觀測值的誤差分類：粗差（也稱錯誤），它是由于觀測中的錯誤所引起的，例如，GPS觀測中的周跳現(xiàn)象，水準(zhǔn)觀測時的讀錯、記錯等；系統(tǒng)誤差。它是在相同的觀測條件下作一系列的觀測，而觀測誤差在大小、符號上表現(xiàn)出系統(tǒng)性，偶然誤差（也稱隨機(jī)誤差），它是在相同的觀測條件下作一系列的觀測，而觀測誤差在大小、符號上表現(xiàn)出偶然性。監(jiān)測資料檢核的意義：如果在監(jiān)測資料中存在錯誤或系統(tǒng)誤差，就會對后續(xù)的變形分析和解釋帶來困難，甚至得出錯誤的結(jié)論。同時，在變形監(jiān)測中，由于變形量本身較小，臨近于測量誤差的邊緣，為了區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，必須設(shè)法消除較大誤差（超限誤差），提高測量精度，從而盡可能地減少觀測誤差對變形分析的影響。變形監(jiān)測資料處理的首要工作是分析變形觀測值的質(zhì)量，包括觀測值的精度和可靠性。這里所指的觀測值既可以是原始觀測值，也可以是經(jīng)一定處理后的觀測值（如GPS測量所得到的基線向量、坐標(biāo)等）。.變形監(jiān)測檢核的方法：變形監(jiān)測檢核的方法很多，應(yīng)根據(jù)實際觀測情況而定。包括野外檢核和室內(nèi)檢核。室內(nèi)檢核工作，具體有:原始記錄的校核；原始資料的統(tǒng)計分析，如粗差檢驗法；原始資料的邏輯分析：根據(jù)監(jiān)測點的內(nèi)在物力意義來分析原始實測值的可靠性。包括：一致性分析：時間-效應(yīng)量、原因-效應(yīng)量；相關(guān)性分析：空間點位的相關(guān)性。邏輯分析，若存在大的偏差，則有兩種可能：誤差引起（大誤差或粗差）；真實變形（突變），是險情的萌芽。監(jiān)測資料管理系統(tǒng)分為：人工管理處理。計算機(jī)輔助人工處理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。.數(shù)據(jù)篩選步驟：組成誤差方程與法方程式；解法方程式并作整體檢驗，求Qvv；計算局部檢驗統(tǒng)計量與假設(shè)檢驗。監(jiān)測資料的插補(bǔ)：由于各種主、客觀條件的限制，當(dāng)實測資料出現(xiàn)漏測時，或在數(shù)據(jù)處理時需要利用等間隔觀測時，則可利用已有的相鄰測次或相鄰測點的可靠資料進(jìn)行插補(bǔ)工作。插補(bǔ)方法:按內(nèi)在物力聯(lián)系進(jìn)行插補(bǔ)；按數(shù)學(xué)方法進(jìn)行插補(bǔ)：(線性內(nèi)插法、拉格朗日內(nèi)插計算、用多項式進(jìn)行曲線擬合、周期函數(shù)的曲線擬合、多面函數(shù)擬合法)。小波變換的基本思想是用一族函數(shù)去表示或逼近一信號或函數(shù)小波變換在變形分析中的作用：觀測數(shù)據(jù)濾波。對于變形體的變形監(jiān)測，觀測數(shù)據(jù)序列中的有用信號和噪聲的時頻特特性通常是不一樣的。有用信號在時域和頻域上是局部化的，表現(xiàn)為低頻特性；而噪聲在時頻空間中的分布是全局性的，它在整個觀測的時域內(nèi)處處存在，在頻域上表現(xiàn)為高頻特性。因此，小波濾波可有效地分離有用信號s(t)和噪聲n(t)，實現(xiàn)消噪的目的；變形特征提取。借助于小波變換的局部時頻分析特征，可以聚焦到信號的任意細(xì)節(jié)，在很強(qiáng)的背景噪聲下，可有效地提取反映變形的特征信息。尤其對于非平穩(wěn)突變(或非線性)變形、非等時間間隔觀測以及弱信號等特征提取，將會是一種很好的方法。另外，在高層和高聳建筑的動態(tài)監(jiān)測中，可以高精度地實現(xiàn)振動特征提取。不同變形頻率的分離。對于復(fù)雜周期或多種頻率混雜的變形特征可進(jìn)行有效分離，這對變形的物理解釋是十分有用的。觀測精度估計，進(jìn)行小波濾波后，一方面實現(xiàn)了消噪的目的，另一方面所分離出的噪聲實質(zhì)上反映了變形監(jiān)測系統(tǒng)的觀測精度，由噪聲量可以更為客觀地評定監(jiān)測系統(tǒng)的精度。消噪的步驟：小波分解。比如，根據(jù)問題的性質(zhì)，選擇一組Daubechies小波濾波系數(shù)構(gòu)造變換矩陣W，并確定其分解層次J，然后對觀測數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行J層小波分解。小波分解高頻系數(shù)的閾值量化處理。選擇閾值的規(guī)則有多種，其意義在于從高頻信息中提取弱小的有用信號，而不至于在消噪過程中將有用的高頻特征信號當(dāng)做噪聲信號而消除。:小波重構(gòu)。用小波分解的第J層的低頻系數(shù)和經(jīng)過閾值量化處理后的第1層至第J層的高頻系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，可得到消噪后的觀測數(shù)據(jù)序列估計值。若將閾值量化處理后的小波分解高頻系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，便可得到觀測精度的估計值。.變形監(jiān)測成果的整理：便于應(yīng)用分析，方便對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析、決策和反饋向需用單位提供資料或歸檔保存整編基礎(chǔ)平時資料計算、分析的基礎(chǔ)上，按規(guī)定對整編年份的監(jiān)測資料進(jìn)行整編。觀測資料的整編常用的圖表:觀測點變形過程線與建筑物變形分布圖。變形過程線：是以時間為橫坐標(biāo)，以累積變形值(位移、沉陷、傾斜和撓度等)為縱坐標(biāo)繪制成的曲線。觀測點變形過程線可明顯地反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度，對于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。變形過程線的繪制：根據(jù)觀測記錄填寫變形數(shù)值表；繪制觀測點實測變形過程線；實測變形過程線的修勻。建筑物變形分布圖：能夠全面地反映建筑物的變形狀況。有：變形值剖面分布圖；建筑物(或基礎(chǔ))沉陷等值線。.參考網(wǎng)：在測量中，當(dāng)觀測量是未知量的相對觀測量而不是絕對觀測量時，要由相對觀測量求得未知量的值必須有初始值作為參考。比如在水準(zhǔn)測量中，高差是兩個點高程的相對觀測量，而不是某一個點高程的絕對觀測量，一個水準(zhǔn)網(wǎng)中各點的高程計算必須有一個高程已知點，這個已知點就是該網(wǎng)的基準(zhǔn)點。必要的基準(zhǔn)參數(shù)構(gòu)成網(wǎng)的基準(zhǔn)，或稱參考系。.變形監(jiān)測網(wǎng)：在變形觀測中，為了采集變形體的變形信息需要布設(shè)變形監(jiān)測網(wǎng)。通過在不同時間對變形監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行重復(fù)觀測，來獲取布設(shè)在變形體上目標(biāo)點的位移。變形監(jiān)測網(wǎng)是控制網(wǎng)在變形監(jiān)測中的一種形式。它可能是水準(zhǔn)網(wǎng)、三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)或GPS網(wǎng)。所以變形監(jiān)測網(wǎng)的觀測量都是坐標(biāo)的相對觀測量，需要給定參考系才能計算各觀測周期網(wǎng)點的坐標(biāo)。變形監(jiān)測網(wǎng)：分為絕對網(wǎng)、相對網(wǎng)。絕對網(wǎng)：有部分點布設(shè)在變形體外的監(jiān)測網(wǎng)；相對網(wǎng)：網(wǎng)的全部點都在變形體上的監(jiān)測網(wǎng)。變形監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)原則：1）變形監(jiān)測控制網(wǎng)的起算點或終點要有穩(wěn)定的點位，應(yīng)布設(shè)在牢靠的非變形區(qū)，為了減少觀測點誤差的積累，距觀測區(qū)又不能過遠(yuǎn)。2）為了便于迅速獲得觀測成果，變形監(jiān)測控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡單。3）在確保變形監(jiān)測控制網(wǎng)具有足夠精度的條件下，控制網(wǎng)應(yīng)盡量布設(shè)一次全面網(wǎng)；在特殊條件下，才允許分層控制。4）實測原則：測量儀器、設(shè)備和測量方法的選擇，要量力而行，不能超越現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，不能提出過高的要求。5）控制網(wǎng)設(shè)計時，應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)，盡可能多地獲取建筑物變形數(shù)據(jù)，特別是絕對位移數(shù)據(jù)和時間信息?？刂泣c便于長期保存。6）變形監(jiān)測控制網(wǎng)應(yīng)與建筑施工采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng).參考點(基準(zhǔn)點)：對于絕對網(wǎng)，那些布設(shè)在變形體外的全部點或部分點是作為位移測量和計算的參考對象的點，稱為參考點或基準(zhǔn)點。絕對位移：如果參考點是穩(wěn)定不動的，變形監(jiān)測網(wǎng)以它們?yōu)閰⒖妓鶞y量的目標(biāo)點的位移就是真實的位移，也叫絕對位移。.參考系虧損(基準(zhǔn)虧損):相對網(wǎng)由于沒有參考點，以坐標(biāo)為參數(shù)的間接平差模型的系數(shù)矩陣出現(xiàn)秩虧，這種現(xiàn)象叫做參考系虧損或基準(zhǔn)虧損。GPS變形監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)處理：GPS變形監(jiān)測網(wǎng)平差方法分為靜態(tài)平差和動態(tài)平差。靜態(tài)平差：是把各期的觀察數(shù)據(jù)分別進(jìn)行平差處理，而不考慮兩期之間的動態(tài)參數(shù)，通過統(tǒng)一基準(zhǔn)來進(jìn)行變形分析。動態(tài)平差：是將監(jiān)測網(wǎng)作為動態(tài)系統(tǒng)，納入監(jiān)測點的變形參數(shù)，將各期觀測數(shù)據(jù)聯(lián)合進(jìn)行平差處理。平均間隙法基本思想：先進(jìn)行兩周期圖形一致性檢驗（或集體檢驗），如果檢驗通過，則確認(rèn)所有參考點是穩(wěn)定的。否則，就要找出不穩(wěn)定點。尋找不穩(wěn)定點的方法是“嘗試法”，一次去掉每一點，計算圖形不一致性減少的程度，使得圖形不一致性減少最大的那一點是不穩(wěn)定的點。排除不穩(wěn)定點后再重復(fù)上述過程，直到圖形一致性（指去掉不穩(wěn)定點后的圖形）通過檢驗為止。GPS監(jiān)測網(wǎng)變形分析基準(zhǔn)的統(tǒng)一：GPS監(jiān)測網(wǎng)是在相隔一定時間后分期進(jìn)行觀測的，由于GPS衛(wèi)星星歷、電離層折射等誤差的影響，各期基線向量間之間可能存在系統(tǒng)性的尺度差異和方位差異，若不顧及這種系統(tǒng)性的偏差，則可能導(dǎo)致將系統(tǒng)性偏差當(dāng)作變形值來處理，從而影響變形分析結(jié)果的正確性。所以，對GPS監(jiān)測網(wǎng)的各期觀測資料，除了保持其位置基準(zhǔn)的統(tǒng)一之外，還必須消除各期觀測值之間的尺度偏差和方位偏差，實現(xiàn)位置基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)和方位基準(zhǔn)的統(tǒng)一。.多元線性回歸分析：多元線性回歸的中心問題是：確定對變量影響的因子及它們之間的關(guān)系，運(yùn)用最小二乘法求回歸方程中的回歸系數(shù)它是研究一個變量(因變量)與多個因子(自變量)之間非確定關(guān)系(相關(guān)關(guān)系)的最基本方法。該方法通過分析所觀測的變形(效應(yīng)量)和外因(原因)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。其數(shù)學(xué)模型為：(1)具體分析步驟：建立多元線性回歸方程。多元線性回歸數(shù)學(xué)模型用矩陣表示為y=x；由最小二乘原理可求得的估值為(2)事實上，這只是我們對問題初步分析所得的一種假設(shè)，所以，在求得多元線性回歸方程后，還需要對其進(jìn)行統(tǒng)計檢驗?；貧w方程顯著性檢驗。如果因變量y與自變量x1,x2,xp之間不存在線性關(guān)系，則模型(1)中的為零向量，即有原假設(shè)：H0:1=0，2，p=0將此原假設(shè)作為模型(1)的約束條件，求得統(tǒng)計量(3).在原假設(shè)成立時，統(tǒng)計量F應(yīng)服從F(p,n-p-1)分布，故在選擇顯著水平后，可用下式檢驗原假設(shè)：(4).對回歸方程的有效性(顯著性)進(jìn)行檢驗。若上式成立，即認(rèn)為在顯著水平下，y對x1,x2,xp有顯著的線性關(guān)系，回歸方程是顯著的?；貧w系數(shù)顯著性檢驗?；貧w方程顯著，并不意味著每個自變量x1,x2,xp對因變量y的影響都顯著，我們總想從回歸方程中剔除那些可有可無的變量，重新建立更為簡單的線性回歸方程。檢驗因子xj是否顯著的原假設(shè)為：H0:j=0.原假設(shè)的統(tǒng)計量(5)，若統(tǒng)計量(6)，則認(rèn)為回歸系數(shù)(7)在1-的置信度下是顯著的，否則是不顯著的。對回歸系數(shù)進(jìn)行一次檢驗后，只能剔除其中的一個因子，然后重新建立新的回歸方程，再對新的回歸系數(shù)逐個進(jìn)行檢驗，重復(fù)以上過程，直到余下的回歸系數(shù)都顯著為止。.逐步回歸計算：逐步回歸計算是建立在F檢驗的基礎(chǔ)上逐個接納顯著因子進(jìn)入回歸方程。當(dāng)回歸方程中接納一個因子后，由于因子之間的相關(guān)性，可使原先已在回歸方程中的其他因子變成不顯著，這需要從回歸方程中剔除。所以在接納一個因子后，必須對已在回歸方程中的所有因子的顯著性進(jìn)行F檢驗，剔除不顯著的因子，直到?jīng)]有不顯著因子后，再對未選入回歸方程的其他因子用F檢驗來考慮是否接納進(jìn)入回歸方程(一次只接納一個)。反復(fù)運(yùn)用F檢驗，進(jìn)行剔除和接納，直到得到所需的最佳回歸方程。逐步回歸計算步驟：由定性分析得到對因變量y的影響因子有t個，分別由每一因子建立1個一元線性回歸方程，求相應(yīng)的殘差平方和S剩，選其最小的S剩對應(yīng)的因子作為第一個因子入選回歸方程。對該因子進(jìn)行F檢驗，當(dāng)其影響顯著時，接納該因子進(jìn)入回歸方程。對余下的t-1個因子，再分別依次選一個，建立二元線性方程(共有t-1個)，計算它們的殘差平方和及各因子的偏回歸平方和，選擇與max(倒v)j平方/cjj)j都為下標(biāo)對應(yīng)的因子為預(yù)選因子，作F檢驗，若影響顯著，則接納此因子進(jìn)入回歸方程。選第三個因子，方法同，則共可建立t-2個三元線性回歸方程，計算它們的殘差平方和及各因子的偏回歸平方和，同樣，選擇max(倒v)j平方/cjj)j都為下標(biāo)的因子為預(yù)選因子，作F檢驗，若影響顯著，則接納此因子進(jìn)入回歸方程。在選入第三個因子后，對原先已入選的回歸方程的因子應(yīng)重新進(jìn)行顯著性檢驗，在檢驗出不顯著因子后，應(yīng)將它剔除出回歸方程，然后繼續(xù)檢驗已入選的回歸方程因子的顯著性。在確認(rèn)選入回歸方程的因子均為顯著因子后，則繼續(xù)開始從未選入方程的因子中挑選顯著因子進(jìn)行回歸方程，其方法與步驟相同。反復(fù)運(yùn)用F檢驗進(jìn)行因子的剔除與接納，直至得到所需的回歸方程。1.選第一個因子。由分析結(jié)果，對每一影響因子x與因變量y建立一元線性回歸方程。由顯著性檢驗來接納因子進(jìn)入回歸方程。2.選第二個因子。對一元回歸方程中已選入的因子，加入另外一個因子，建立二元線性回歸方程進(jìn)行檢驗。3.選第三個因子。根據(jù)已選入的二個因子，依次與未選入每一因子，用多元回歸模型建立三元線性回歸方程，進(jìn)行檢驗來接納因子。在選入第三個因子后，應(yīng)對原先已選入回歸方程的因子重新進(jìn)行顯著性檢驗。4.繼續(xù)選因子。多元線性回歸分析的應(yīng)用：變形的成因分析，當(dāng)式y(tǒng)t=01xt12xt2pxtpt中的自變量xt1,xt2,xtp為因變量的各個不同影響因子時，則上述方程可用來分析與解釋變形與變形原因之間的因果關(guān)系；變形的預(yù)測預(yù)報，當(dāng)式。中的自變量xt1,xt2,xtp在t時刻的值為已知值或可觀測值時，則方程可預(yù)測變形體在同一時刻的變形大小。4.時間序列分析特點：逐次的觀測值通常是不獨立的，且分析必須考慮到觀測資料的時間順序，當(dāng)逐次觀測值相關(guān)時，未來數(shù)值可以由過去觀測資料來預(yù)測，可以利用觀測數(shù)據(jù)之間的自相關(guān)性建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來描述客觀現(xiàn)象的動態(tài)特征。時間序列的基本思想：對于平穩(wěn)、正態(tài)、零均值的時間序列xt,若xt的取值不僅與其前n步的各個取值xt-1,xt-2,xt-n有關(guān)，而且還與前m步的各個干擾at-1,at-2,at-m有關(guān)(n,m=1,2,)，則按多元線性回歸的思想，可得到最一般的ARMA模型：。模型建立的一般步驟：A數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理；B模型結(jié)構(gòu)選擇；C模型結(jié)構(gòu)調(diào)整；D模型參數(shù)估計；E模型適用性檢驗6.偏相關(guān)函數(shù)對AR模型具有截尾性，而對MA模型具有拖尾性.ARMA模型與回歸模型的區(qū)別：根本區(qū)別在于回歸模型可以描述隨機(jī)變量與其他變量之間的相關(guān)關(guān)系。但是，對于一組隨機(jī)觀測數(shù)據(jù)x1,x2,即一個時間序列xt，它卻不能描述其內(nèi)部的相關(guān)關(guān)系；另一方面，實際上，某些隨機(jī)過程與另一些變量取值之間的隨機(jī)關(guān)系往往根本無法用任何函數(shù)關(guān)系式來描述。這時，需要采用這個隨機(jī)過程本身的觀測數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系來揭示這個隨機(jī)過程的規(guī)律性。xt和xt-1,xt-2,同屬于時間序列xt,是序列中不同時刻的隨機(jī)變量，彼此相互關(guān)聯(lián)，帶有記憶性和繼續(xù)性，是一種動態(tài)數(shù)據(jù)模型。.灰色系統(tǒng)理論：灰色系統(tǒng)理論研究的是貧信息建模，它提供了貧信息情況下解決系統(tǒng)問題的新途徑。它把一切隨機(jī)過程看做是在一定范圍內(nèi)變化的、與時間有關(guān)的灰色過程，對灰色量不是從尋找統(tǒng)計規(guī)律的角度，通過大樣本進(jìn)行研究，而是用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強(qiáng)的生成數(shù)列后再作研究?；疑碚撜J(rèn)為系統(tǒng)的行為現(xiàn)象盡管是朦朧的，數(shù)據(jù)是雜亂無章的，但它畢竟是有序的，有整體功能的，在雜亂無章的數(shù)據(jù)后面，必然潛藏著某種規(guī)律，灰數(shù)的生成，是從雜亂無章的原始數(shù)據(jù)中去開拓、發(fā)現(xiàn)、尋找這種內(nèi)在規(guī)律。變形監(jiān)測中灰色建模的基本思路：對離散的帶有隨機(jī)性的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行“生成”處理,達(dá)到弱化隨機(jī)性、增強(qiáng)規(guī)律性的作用然后由微分方程建立數(shù)學(xué)模型；建模后經(jīng)過“逆生成”還原后得到結(jié)果數(shù)據(jù)灰色系統(tǒng):信息不完全的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。信息不完全一般指：系統(tǒng)因素不完全明確；因素關(guān)系不完全清楚；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完全知道；系統(tǒng)的作用原理不完全明了?；覕?shù)、灰元、灰關(guān)系：灰數(shù)是指信息不完全的數(shù)，即只知大概范圍而不知其確切值的數(shù)，灰數(shù)是一個數(shù)集，灰元是指信息不完全的元素；灰關(guān)系是指信息不完全的關(guān)系。灰數(shù)的白化值：是指，令a為區(qū)間，ai為a中的數(shù)，若(一個，里面一個)在a中取值，則稱ai為(一個，里面一個)的一個可能的白化值。累加生成：即對原始數(shù)據(jù)列中各時刻的數(shù)據(jù)依次累加，從而形成新的序列。累減生成：即對生成序列的前后兩數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算。遞推式Kalman濾波步驟：由變形系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型關(guān)系式(狀態(tài)方程和觀測方程)，確定系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣k/k-1、動態(tài)噪聲矩陣k-1和觀測矩陣Hk。利用m組觀測數(shù)據(jù)中的第一組觀測數(shù)據(jù)，確定濾波的初值，包括：狀態(tài)向量的初值X0及其相應(yīng)的協(xié)方差陣P0、觀測噪聲的協(xié)方差陣Rk和動態(tài)噪聲的協(xié)方差陣Qk。讀取m組觀測數(shù)據(jù)，實施Kalman濾波。存儲濾波結(jié)果中最后一組的狀態(tài)向量估計X和相應(yīng)的協(xié)方差陣P。等待當(dāng)前觀測時段的數(shù)據(jù)。將上述m組觀測數(shù)據(jù)中的第一組觀測數(shù)據(jù)去掉，把當(dāng)前新的一組觀測數(shù)據(jù)放在其最后位置，重新構(gòu)成m組觀測數(shù)據(jù)，回到步驟，重新進(jìn)行Kalman濾波。如此遞推下去，達(dá)到自動濾波的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點:以分布方式存儲知識，知識不是存儲在特定的存儲單元中，而是分布在整個系統(tǒng)中；以并行方式進(jìn)行處理，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算功能分布在多個處理單元中，大大提高了信息處理和運(yùn)算的速度；有很強(qiáng)的容錯能力，它可以從不完善的數(shù)據(jù)和圖形中通過學(xué)習(xí)作出判斷；可以用來逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)；有良好的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、聯(lián)想等智能，能適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜多變的動態(tài)特性。神經(jīng)元只模擬了3個功能：對每個輸入信號進(jìn)行處理，以確定其強(qiáng)度（權(quán)值）；確定所有輸入信號組合的效果（加權(quán)和）；確定其輸出（轉(zhuǎn)移特性）BP網(wǎng)絡(luò)：BP網(wǎng)絡(luò)即誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入-輸出模式映射關(guān)系，而無需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。它的學(xué)習(xí)規(guī)則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括輸入層、隱層和輸出層。BP網(wǎng)絡(luò)算法：把輸入模式從輸入層傳到隱含層節(jié)點，經(jīng)隱含層節(jié)點逐層處理后，產(chǎn)生一個輸出模式傳至輸出層，這一過程成為正向傳播；如果經(jīng)正向傳播在輸出層沒有得到所期望的輸出模式，則轉(zhuǎn)為誤差反向傳播過程，即把誤差信號沿原連接路徑返回，并通過修改各層神經(jīng)元的連接權(quán)值，使誤差信號為最小；重復(fù)正向傳播和反向傳播過程，直至得到所期望的輸出模式為止。13.變形按其時間特性可分為靜態(tài)模式、運(yùn)動模式和動態(tài)模式。動態(tài)模式分為幾何分析和物理解釋兩部分。幾何分析主要是找出變形的頻率和振幅，而無力解釋是尋找變形體對作用荷載的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)，即動態(tài)響應(yīng)。頻譜分析是將時域內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)序列通過傅里葉級數(shù)轉(zhuǎn)換到頻域內(nèi)進(jìn)行分析，它有助于確定時間序列的準(zhǔn)確周期并判別隱蔽性和復(fù)雜性的周期數(shù)據(jù)。統(tǒng)計模型存在的問題：當(dāng)觀測資料序列較短或工程建筑物未經(jīng)歷荷載極值工況時，由這些資料建立的數(shù)學(xué)模型不能用于監(jiān)控建筑物的安全狀況；統(tǒng)計模型主要依賴于數(shù)學(xué)處理，沒有聯(lián)系工程或建筑物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因此，對建筑物的變形狀態(tài)難以作出力學(xué)意義上的解釋。位移(位移分量)：彈性體內(nèi)任一點的位移，用它在坐標(biāo)軸x,y,z上的投影u,v,w來表示，以沿坐標(biāo)軸正方向為正，負(fù)方向為負(fù)，這3個投影稱為在該點的位移分量。正應(yīng)變：彈性體受力后，任一點P將產(chǎn)生形變，線段每單位長度的伸縮稱為正應(yīng)變,線段之間的直角的改變稱為剪應(yīng)變。有限單元：有限元法分析工程力學(xué)問題的基本特點是將結(jié)構(gòu)物進(jìn)行離散，即將連續(xù)體離散為有限多個在節(jié)點上互相連接的單元，這些單元簡稱為有限單元。.在劃分網(wǎng)格和布置節(jié)點時需注意以下幾個問題：單元形態(tài)一般取等參單元，每個單元的節(jié)點數(shù)依據(jù)建筑物及其地基的復(fù)雜程度以及變形和溫度測點的位置來確定，其中變形和溫度測點一般應(yīng)作為單元的節(jié)點，以減小計算內(nèi)插所產(chǎn)生的誤差；為了使單元的形函數(shù)比較合理，要求單元的最小二面角應(yīng)大于30，單元的最長和最短邊的比值要小于5。另外，在建筑物的某些部位，單元的尺寸與壩高之比要大于臨界尺寸。有限元法基本思路：首先對分析域進(jìn)行單元剖分，對每一個單元建立以單元節(jié)點位移為參數(shù)的位移插值函數(shù)，使得單元內(nèi)任意一點處的位移可由單元節(jié)點位移內(nèi)插求得。根據(jù)幾何方程和物理方程，可由位移插值函數(shù)求得單元內(nèi)任意一點處的應(yīng)變和應(yīng)力。整個彈性體的應(yīng)變位能可表示成節(jié)點位移的函數(shù)，外力(包括體積力和邊界力)所做的功也可表示成外力在節(jié)點上的等效力與節(jié)點位移的乘積。這樣，整個彈性體的變形可表示成節(jié)點位移和等效節(jié)點力(荷載)的函數(shù)。按照最小位能原理得到求節(jié)點平衡方程。在位移邊界條件的約束下，求得節(jié)點位移，繼而求得各個單元內(nèi)的任意一點的位移、應(yīng)變和應(yīng)力。變形的確定性模型：是利用變形體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)所建立起來的變形-荷載的關(guān)系模型。變形量有不同類型，相應(yīng)的有不同類型的變形確定性模型，具體而言，有位移確定性模型、應(yīng)力確定性模型等。大壩位移確定性模型思路：首先假設(shè)壩體和基巖的物理參數(shù)，用有限元法計算不同外荷載(水位或溫度)下的位移，通過對位移計算值的擬合，得到水位分量和溫度分量的表達(dá)式，由于采用假設(shè)的物理參數(shù)，須對擬合的表達(dá)式施加調(diào)整參數(shù)，調(diào)整參數(shù)修正假設(shè)的物理參數(shù)與實際的物理參數(shù)的偏差所引起的模型系數(shù)的誤差。由于時效分量的產(chǎn)生原因復(fù)雜，它綜合反映了壩體和基巖在多種因素影響下的不可逆變形，難以用確定性方法得到其表達(dá)式，因而它仍采用統(tǒng)計模式。反分析：如果效仿系統(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(yùn)行中去，統(tǒng)稱為反分析。它包括反演分析和反饋分析兩個部分。反演分析是將正分析的成果作為依據(jù)，通過相應(yīng)的理論分析，借以反求大壩等水工建筑物和地基的材料參數(shù)及其某些結(jié)構(gòu)特征等反饋分析是綜合應(yīng)用正分析與反演分析的成果，并通過相應(yīng)的理論分析，從中尋找某些規(guī)律和信息，及時反饋到設(shè)計、施工和運(yùn)行中去，達(dá)到饋控的目的，另一方面還為未建壩的設(shè)計、施工反饋信息，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計、施工的目的，從而最大限度地從觀測資料中提取信息。變形監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計1.測量控制網(wǎng)有:測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)。測量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計的含義:在布設(shè)控制網(wǎng)時，希望在現(xiàn)有的人力、物力和財力條件下，使控制網(wǎng)具備最高的精度、靈敏度和可靠性；控制網(wǎng)在滿足精度、靈敏度和可靠性要求的前提下，使控制網(wǎng)的成本（費用）最低?？刂凭W(wǎng)優(yōu)化設(shè)計問題分類：零類設(shè)計問題(基準(zhǔn)選擇)。即對一個已知圖形結(jié)構(gòu)和觀測計劃的自由網(wǎng)，為控制網(wǎng)點的坐標(biāo)及其方差陣選擇一個最優(yōu)的坐標(biāo)系。這就是在已知設(shè)計矩陣A和觀測值的權(quán)陣P的條件下，確定網(wǎng)點的坐標(biāo)向量X和其協(xié)因數(shù)陣Qxx，使X得某個目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極值。因此，零階段設(shè)計問題也就是一個平差問題。已知量：A,P，設(shè)計變量：X,Qxx類設(shè)計問題（結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計問題）。即在已知觀測