變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)要點(diǎn)(武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院)

1、變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)要點(diǎn)武漢大學(xué) XX第一章引論1、變形：是自然界的普遍現(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(shí)空域中的變化。2、變形監(jiān)測(cè)：就是利用測(cè)量與專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)的工作3、變形監(jiān)測(cè)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(shí)間特征。 變形監(jiān)測(cè)工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識(shí)、檢驗(yàn)理論和假設(shè)的必要手段。4、變形體的范疇：全球性變形研究（空間大地測(cè)量）、區(qū)域性變形研究（GPS、INSAR ）、工程和局部性變形研究（地面常規(guī)測(cè)量技術(shù)、地面攝影測(cè)量技術(shù)、特殊和專用的測(cè)量手段、以及以GPS為主的空間定位技術(shù)）。5、

2、外部變形觀測(cè)：對(duì)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(cè)項(xiàng)目主要為垂直位移、水平位移以及伸縮縫的觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測(cè)。6、內(nèi)部觀測(cè)：為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對(duì)混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進(jìn)行觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測(cè)。7、水平位移觀測(cè)：主要包括在同一高程面上不同點(diǎn)位在垂直于建筑物軸線方向的水平位移在同一鉛垂線上的不同高程面上的水平位移，及任意點(diǎn)在任意方向上水平位移。變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容：1）工業(yè)與民用建筑物：主要包括基礎(chǔ)的沉陷觀測(cè)與建筑物本身的變形觀測(cè)。2）水工建筑物：對(duì)于土壩，其觀測(cè)項(xiàng)目主要為水平位移、垂直位移、滲透以

3、及裂縫觀測(cè)。3）地面沉降：對(duì)于建立在江河下游沖積層上的城市,由于工業(yè)用水需要大量地吸取地下水,而影響地下土層的結(jié)構(gòu)， 將使地面發(fā)生沉降現(xiàn)象。對(duì)于地下采礦地區(qū)，由于在地下大量的采及建立有效的變形預(yù)報(bào)模型。（確保安全、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、災(zāi)害防治）掘，也會(huì)使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象9、變形監(jiān)測(cè)的目的和意義：具有實(shí)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)科學(xué)上的意義，包進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)，以定性，為安全性診斷提供必要信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便采取措施；具有括更好地理解變形的機(jī)理，驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論和地殼運(yùn)動(dòng)的假說,10、變形信息獲取方法的選擇：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測(cè)的目的、變形大小和變形速度等因素。11、地表

4、變形監(jiān)測(cè)方法： 常規(guī)地面測(cè)量方法（測(cè)量機(jī)器人）、地面攝影測(cè)量技術(shù)、光、機(jī)、電的組合（光纖傳感器測(cè)量系統(tǒng)）/特殊專用檢測(cè)儀器,GNSS。12、變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)問題：合理設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)方案是變形監(jiān)測(cè)的首要工作,對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)而言，其主要內(nèi)容包括：確定監(jiān)測(cè)網(wǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；選擇觀測(cè)方法；點(diǎn)位的最佳布設(shè)和觀測(cè)方案的最優(yōu)選擇。13、GPS周期性變形監(jiān)測(cè)和連續(xù)性變形監(jiān)測(cè):GPS用于變形監(jiān)測(cè)的作業(yè)方式可劃分為周期性和連續(xù)性兩種模式。周期性變形監(jiān)測(cè)與傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)沒多大區(qū)別，以靜態(tài)相對(duì)定位為主,般采用事后處理模式。 連續(xù)性變形監(jiān)測(cè) 指的是采用固定監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集,具有較高的采樣頻率，獲得變形數(shù)據(jù)序列，

5、可采用靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。14、變形分析的研究?jī)?nèi)容涉及到變形數(shù)據(jù)處理與分析、變形物理解釋和變形預(yù)報(bào)的各個(gè)方面,通常將其劃為兩部分：1）變形的幾何分析；2）變形物理解釋。變形的幾何分析是對(duì)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)和時(shí)間特性。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。15、變形幾何分析：參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析，觀測(cè)值的平差處理和質(zhì)量評(píng)定,變形模型參數(shù)估計(jì)。16、變形物理解釋：變形的統(tǒng)計(jì)分析法、確定函數(shù)法與混合模型法。統(tǒng)計(jì)分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測(cè)的變形（效用量）和外因（原因量）之間的相關(guān)性，來建立荷

6、載-變形之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，它具有后驗(yàn)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(bào)在荷載作用下變形體可能的變形。具有先驗(yàn)的性質(zhì)，比統(tǒng)計(jì)模型物理意義明確，但計(jì)算工作量較大, 并對(duì)用作計(jì)算的基本資料有一定的要求。混合模型法：對(duì)于那些與效用量關(guān)系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計(jì)算值, 而對(duì)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(jì)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(jì)模型，然后與實(shí)際值進(jìn)行擬合而建立的模型。第二章

7、數(shù)理統(tǒng)計(jì)的有關(guān)理論1隨機(jī)過程：通常把自變量為時(shí)間t的隨機(jī)函數(shù)叫做隨機(jī)過程。2、隨機(jī)函數(shù)：對(duì)于自變量的每一個(gè)給定值， 它是一個(gè)隨機(jī)變量， 這種函數(shù)就叫做隨機(jī)函數(shù)。3、隨機(jī)過程的作用：可以對(duì)幾何量和物理量進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，能夠進(jìn)一步分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的特殊現(xiàn)象（運(yùn)動(dòng)速度，頻率響應(yīng)。幅值）。4、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)。5、自相關(guān)函數(shù)：除均值和方差外，用另一特征量反映隨機(jī)過程內(nèi)不同時(shí)刻之間的相關(guān)程度, 這種特征量就叫做自相關(guān)函數(shù)。第三章變形監(jiān)測(cè)技術(shù)1 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)：地面監(jiān)測(cè)方法與測(cè)量機(jī)器人 （固定式全自動(dòng)持續(xù)觀測(cè)、 移動(dòng)式半自動(dòng)變形觀測(cè)）；地面攝影測(cè)量

8、方法 ；GPS變形監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化系統(tǒng)；三維激光掃描技術(shù)及應(yīng)用;特殊測(cè)量手段（應(yīng)變測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量、傾斜測(cè)量）。地面監(jiān)測(cè)方法的基本特點(diǎn)：能夠直接提供測(cè)點(diǎn)的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積較大；布網(wǎng)式的觀測(cè)量 可以相互校核和精度評(píng)定；靈活、簡(jiǎn)便，可適應(yīng)于不同的精度要求。測(cè)量機(jī)器人是一種能代替人進(jìn)行自動(dòng)搜索、跟蹤、辨識(shí)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。地面攝影測(cè)量方法及其特點(diǎn) ：可以同時(shí)測(cè)定變形體上任意點(diǎn)的變形；提供完全和瞬時(shí)的三維 空間信息；大量減少野外的測(cè)量工作量； 可以不需要接觸被測(cè)物體；通過攝影底片，可以觀 測(cè)到變形體以前的狀態(tài)。GPS變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)：測(cè)站間無需通視；

9、同時(shí)提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維位移信息；全天候監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)精度高；操縱簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化;GPS大地高可直接用于垂直位移測(cè)量。變形監(jiān)測(cè)中特殊測(cè)量手段:應(yīng)變測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量、傾斜測(cè)量。特點(diǎn)：測(cè)量過程簡(jiǎn)單；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)和連續(xù)監(jiān)測(cè);提供的是局部的變形信息。2、變形監(jiān)測(cè)方案的制定:變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容的確定；監(jiān)測(cè)方法、儀器和監(jiān)測(cè)精度的確定；監(jiān)測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定;變形監(jiān)測(cè)頻率的確定。變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容的確定：應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)、監(jiān)測(cè)要求和環(huán)境等因素來確定變形監(jiān)測(cè)工作的內(nèi)容。監(jiān)測(cè)方法、儀器和監(jiān)測(cè)精度的確定：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(cè)內(nèi)容的不同可以選擇不同的方法和儀器。精度確定：制定變形監(jiān)測(cè)的精

10、度取決于變形的大小、速率、儀器和方法所能達(dá)到 的實(shí)際精度，以及觀測(cè)的目的（1）一般來說，如果變形觀測(cè)是為了使變形值不超過某一允1/10-1/20（ 2）如果是許的數(shù)值，以確保建筑的安全，則其觀測(cè)的誤差應(yīng)小于允許變形值的 為了研究變形的過程，則其誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)值小得多，甚至應(yīng)該采用目前測(cè)量手段和儀器所能達(dá)到的最高精度。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在變形體的特征部位， 重點(diǎn)突出；基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在穩(wěn)定位置。變形監(jiān)測(cè)的頻率 取決于變形的大小、速度以及觀測(cè)的目的。3、測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面的含義：1）在人、財(cái)、物的條件下，控制網(wǎng)具有最好的精度、靈敏度和可靠性；2）在滿足精度、靈敏度和可靠性的條件下，控制網(wǎng)的成本最，

11、一類設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計(jì)），二類低?？刂凭W(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的分類：零類設(shè)計(jì)（基準(zhǔn)設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)（觀測(cè)值權(quán)的分配），三類設(shè)計(jì)（網(wǎng)的改造或加密方案設(shè)計(jì)）。4、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法：解析設(shè)計(jì)法，機(jī)助設(shè)計(jì)法。解析法：通過建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題的 數(shù)學(xué)模型，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，選擇一種恰當(dāng)?shù)膶?yōu)解法，求出問題的嚴(yán)格最優(yōu)解;通過對(duì)一個(gè)機(jī)助法：將電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能子和判別能力同設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來,憑經(jīng)驗(yàn)擬定的初始設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行分析、計(jì)算,求出各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的修改，直到設(shè)計(jì)者滿意的一種設(shè)計(jì)方案。5、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ：精度、可靠性、靈敏度、經(jīng)濟(jì)。精度（整體精度指標(biāo)、局部精度指標(biāo)）：描述

12、誤差分布離散程度的一種度量?？煽啃裕▋?nèi)部可靠性、外部可靠性）：發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力大小的一種度量。 靈敏度：監(jiān)測(cè)網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)某一變形的能力大小的一 種量度。經(jīng)濟(jì)：建網(wǎng)費(fèi)用。6、機(jī)助法優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理：1 ）初步方案2）數(shù)學(xué)模型3）顯示、人機(jī)對(duì)話 4）調(diào)整 方案5）成果輸出。第四章 變形監(jiān)測(cè)資料的預(yù)處理1監(jiān)測(cè)資料檢核的意義與方法1） 意義：確保觀測(cè)值的質(zhì)量（精度、可靠性），為變形分析做準(zhǔn)備，這里所指的觀測(cè)值既 可以是原始實(shí)測(cè)值，也可以是經(jīng)一定處理后的觀測(cè)值。2） 方法：野外檢核（限差要求），室內(nèi)檢核（校核、統(tǒng)計(jì)分析、邏輯分析） 室內(nèi)檢核工作，具體有：（1）原始記錄的校核；（2）原始資料的 統(tǒng)計(jì)

13、分析，如粗差檢驗(yàn)法;包括:（3）原始資料的邏輯分析：根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)在物理意義來分析原始實(shí)測(cè)值的可靠性,2、一致性分析：時(shí)間-效應(yīng)量、原因-效應(yīng)量。相關(guān)性分析：空間點(diǎn)位的相關(guān)性。元線性回歸分析法進(jìn)行資料的檢核：應(yīng)用一元線性回歸分析方法進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)資料空間相關(guān)性檢核的基本思路和過程，處理兩個(gè)變量之間關(guān)系的回歸分析。兩個(gè)變量之間的關(guān)系 為線性時(shí)，則稱一元線性回歸分析。求回歸直線的前提是變量 y與x必須存在線性相關(guān)，所 以用相關(guān)系數(shù)來衡量?jī)勺兞恐g的關(guān)系。3、監(jiān)測(cè)網(wǎng)觀測(cè)資料的數(shù)據(jù)篩選（統(tǒng)計(jì)分析方法）：（1）超限誤差的 整體檢驗(yàn)（2）超限誤差的局部檢驗(yàn)：F檢驗(yàn)法；B檢驗(yàn)法（u檢驗(yàn)法）T檢驗(yàn)法；t檢驗(yàn)法（

14、3）超限誤差的 檢驗(yàn)步驟：a組成誤差方程與法方程式，b解法方程式，求 V和Qvv，進(jìn)行整體檢驗(yàn)c計(jì)算局部檢 驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量 Wi與假設(shè)檢驗(yàn)。重復(fù)。4、超限誤差局部檢驗(yàn)中， u檢驗(yàn)法，t檢驗(yàn)法，T檢驗(yàn)法的 本質(zhì)區(qū)別：B檢驗(yàn)法/u檢驗(yàn)法在 計(jì)算統(tǒng)計(jì)量 Wi時(shí)使用的是先驗(yàn)方差 b2。； T檢驗(yàn)法利用剔除觀測(cè)值前所求的的方差估值;t檢驗(yàn)法是利用剔除具有超限誤差的觀測(cè)值后平差求得的方差估值。5、監(jiān)測(cè)資料的 奇異值檢驗(yàn)與插補(bǔ)：監(jiān)測(cè)資料的插補(bǔ) 原因和方法：實(shí)測(cè)資料出現(xiàn)斷鏈；數(shù)據(jù)處理要求等時(shí)間間隔。 監(jiān)測(cè)資料插補(bǔ)的 方法：按內(nèi)在物理聯(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(jì)算、多項(xiàng)式曲線擬合、周期

15、函數(shù)的曲線擬合 、多面函 數(shù)擬合）6、變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用小波分析的原因：（1）為了有效消除誤差幷提取變形特征（ GPS檢測(cè)系 統(tǒng)）（2）對(duì)于非平穩(wěn)、非等時(shí)間間隔觀測(cè)信號(hào)的變形特征提取的局限性（動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)頻譜 分析）（3）為了克服經(jīng)典Fourier分析不能描述信號(hào)時(shí)頻局部特診的缺陷。7、小波變換在變形分析的作用 ：觀測(cè)數(shù)據(jù)濾波，變形特征提取，不同變形頻率的分離，觀測(cè)精度估計(jì)。小波變換對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行消噪的基本步驟：小波分解，小波分解高頻系 數(shù)的閾值量化處理 ，小波重構(gòu)，對(duì)于復(fù)雜變形信息的分離，采用小波包進(jìn)行分解和重構(gòu),可以得到各個(gè)相應(yīng)頻段的變形信息。8、觀測(cè)資料的整編（變形過程線的定義與繪制、建

16、筑物變形分析分布圖、變形值的統(tǒng)計(jì)規(guī)9、觀測(cè)點(diǎn)變形過程線律及其成因分析）:以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以積累變形值（位移、沉陷、傾斜和撓度等）為縱坐標(biāo)繪制成的曲線。觀測(cè)點(diǎn)的變形過程線可明顯的反映出變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度，對(duì)于初步分析判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。10、繪制過程：（1）根據(jù)觀測(cè)記錄填寫變形數(shù)值表（2）繪制觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)變形過程線（3）實(shí)測(cè)變形 過程線的修勻。變形值剖面分布圖 （水11、建筑物變形分布圖：作用：能夠全面的反映建筑物的變形狀況。平剖面或豎直剖面）和建筑物（或基礎(chǔ)）沉陷等值線圖。12、變形值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及其成因分析：規(guī)律：（1）可以顯示變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度（2） 可以看出各種

17、變形的年變幅（3 ）可以繪制觀測(cè)點(diǎn)的變形范圍圖，一般可以判斷建筑物運(yùn)營是否正常。以大壩為例引起變形的原因：靜水壓力，壩體的溫度變化，時(shí)效變化：建筑材料的變形以及基礎(chǔ)巖層在荷載的作用下英氣的變形所產(chǎn)生的。第五章監(jiān)測(cè)網(wǎng)的參考系及其穩(wěn)定性分析1、絕對(duì)網(wǎng)：有部分點(diǎn)布設(shè)在變形體外的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。絕對(duì)網(wǎng)中，固定基準(zhǔn)位于變形體之外，在各觀測(cè)周期中認(rèn)為是不變的，以作為測(cè)定變形點(diǎn)絕對(duì)位移的 參考點(diǎn)，這種監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差采用 經(jīng)典平差方法便可實(shí)現(xiàn)。2、相對(duì)網(wǎng)：網(wǎng)的全部點(diǎn)都在變形體上的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。相對(duì)網(wǎng)中,由于全部網(wǎng)點(diǎn)均位于變形體上,沒有必要的起算基準(zhǔn)，是一種自由網(wǎng)。3、監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差的基準(zhǔn) （固定基準(zhǔn) 一經(jīng)典平差，重心基準(zhǔn)/內(nèi)制約平

18、差基準(zhǔn) 一自由網(wǎng)平差，局部重心基準(zhǔn)/擬穩(wěn)基準(zhǔn)一擬穩(wěn)平差）。4、監(jiān)測(cè)網(wǎng)的參考系：要對(duì)自由網(wǎng)進(jìn)行平差必須要給出約束條件，即約束方程，由于約束方程實(shí)際上給出了網(wǎng)的參考系定義，所以也叫參考系方程或基準(zhǔn)約束。秩虧自由網(wǎng)平差的參考系是由控制網(wǎng)中所有的點(diǎn)定義的，如果以網(wǎng)中部分點(diǎn)來定義網(wǎng)的參考系，所得到的是擬穩(wěn)平差參考系，參與參考系定義的點(diǎn)叫做擬穩(wěn)點(diǎn)，類似于秩虧自由網(wǎng)平差的參考系，擬穩(wěn)平差參考系的坐標(biāo)基準(zhǔn)是擬穩(wěn)點(diǎn)的重心坐標(biāo)，起始方位是重心到個(gè)擬穩(wěn)點(diǎn)方位角的加權(quán)平均值。5、平差方法的選擇：當(dāng)網(wǎng)中存在固定點(diǎn)時(shí)，采用這些固定點(diǎn)作為基準(zhǔn)，應(yīng)用經(jīng)典平差，可以得到滿意的結(jié)果；當(dāng)網(wǎng)中某些點(diǎn)具有相對(duì)的穩(wěn)定性，他們相互是隨機(jī)的

19、情況下，則用這些點(diǎn)作為擬穩(wěn)點(diǎn)，用擬穩(wěn)平差對(duì)成果進(jìn)行分析，結(jié)果令人滿意；當(dāng)網(wǎng)中所有網(wǎng)點(diǎn)具有微小的隨機(jī)變動(dòng)時(shí)，自由網(wǎng)平差對(duì)這些變動(dòng)情況是一種有效的分析方法。6平均間隙法的基本思想 ：首先應(yīng)用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法對(duì)兩周期變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)作幾何圖形一致性檢驗(yàn)，以判明該網(wǎng)在兩期觀測(cè)之間是否發(fā)生了顯著性變化。如果檢驗(yàn)通過，則認(rèn)為所有參考點(diǎn)是穩(wěn)定的。否則，就采用嘗試法，依次去掉每一點(diǎn)，計(jì)算圖形不一致性減少的程度，使得圖形不一致性減少最多的那一點(diǎn)是不穩(wěn)定點(diǎn)。排除不穩(wěn)定點(diǎn)后重復(fù)上述過程，直到圖形一致性通過檢驗(yàn)為止。過程。第六章變形分析與建模的基本理論與方法回歸分析法1、曲線擬合：變形一時(shí)間t或變形一某一影響因子。是一種趨勢(shì)

20、分析方法，包括多項(xiàng)式趨勢(shì)模型，對(duì)數(shù)趨勢(shì)模型，指數(shù)趨勢(shì)模型。n添項(xiàng)增加的建模方法。2、多元線性回歸： 效應(yīng)量一原因量。建立了多元線性回歸方程后，需要對(duì)回歸方程和回歸 系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)?；貧w方程顯著不一定回歸系數(shù)顯著。3、逐步回歸計(jì)算過程：（1）選第一個(gè)因子。由分析結(jié)果，對(duì)每一影響因子x與因變量y建元回歸方程中已選入的因子，加入另外一個(gè)因子,建立二元線性回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)。（3）選（2）選第二個(gè)因子。對(duì)一立一元線性回歸方程。由顯著性檢驗(yàn)來接納因子進(jìn)入回歸方程。第三個(gè)因子。根據(jù)已選入的二個(gè)因子， 依次與未選入每一因子， 用多元回歸模型建立三元線應(yīng)對(duì)原先已選入回歸方程的因子性回歸方程，進(jìn)行檢驗(yàn)來接納因

21、子。 在選入第三個(gè)因子后,靜態(tài)模型。重新進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。回歸分析法是一種靜態(tài)的數(shù)據(jù)處理方法，所建立的模型是 時(shí)間序列分析模型: 1時(shí)間序列分析的特點(diǎn)：逐次的觀測(cè)值通常是 不獨(dú)立的，且分析必須考慮到觀測(cè)資料的時(shí)間順序，當(dāng)逐次觀測(cè)值相關(guān)時(shí)， 未來數(shù)值可以有過去觀測(cè)資料來預(yù)測(cè)，可以利用觀測(cè)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(dòng)態(tài)特征。是一種動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)處理方 法。2、時(shí)間序列的基本思想：對(duì)于平穩(wěn)、正態(tài)、零均值的時(shí)間序列Xt,若Xt的取值不僅與前 n步的各個(gè)取值 X （t-1）, X （t-2）, , X （t-n）有關(guān)，而且還與前m步的各個(gè)干擾a（ t-1）, a （t-2）, a

22、（t-m）有關(guān)（n、m=1 , 2, ）則按多元線性回歸的思想，可得最一般的ARMA模型（自回歸滑動(dòng)平均模型）。3、ARMA 模型建立的一般步驟：（1）建模的準(zhǔn)備階段，即數(shù)據(jù)的預(yù)處理（2）模型的結(jié)構(gòu) 類別的初步確定（3）模型參數(shù)的估計(jì)（4）模型的適用性檢驗(yàn)及調(diào)整。4、ARMA建模方法：（1） BOX法：以自相關(guān)分析為基礎(chǔ)來識(shí)別模型與確定模型階數(shù)。DDS法：對(duì)于序列是非平穩(wěn)的，采用具有特別結(jié)構(gòu)的ARMA （2n, 2n-1 ）模型形式對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。5、三種建模方法： 組合法（趨勢(shì)擬合+ARMA模型）、多項(xiàng)式擬合法、DDS 法。灰色系統(tǒng)分析模型:1、灰色系統(tǒng)：部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)

23、?；覕?shù)：信息不完全的數(shù)，即只知大概范圍而不知道確切值的的數(shù)，灰數(shù)是一個(gè)數(shù)集。灰元：指信息不完全的元素。灰關(guān)系：指信息不完全的關(guān)系。2、灰色系統(tǒng)的數(shù)據(jù)生成函數(shù)：累加生成：對(duì)原始數(shù)據(jù)序列中各時(shí)刻的數(shù)據(jù)依次累加,從而形成新的序列。累減生成:為累加生成的逆運(yùn)算，即對(duì)序列中前后兩數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算。3、灰色建模的基本思路:對(duì)離散的帶有隨機(jī)性的變形監(jiān)測(cè)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)。關(guān)聯(lián)度:對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)中兩個(gè)因素之間隨時(shí)間變化的關(guān)聯(lián)性大小的量 度。4、GM（1,N）建立：將關(guān)聯(lián)度分析所確定的變形影響原因量（N-1）

24、個(gè)序列和效應(yīng)量序列一起 構(gòu)成N個(gè)序列，每個(gè)序列有 n個(gè)數(shù)值，作一次累加生成，建立白化形式的微分方程，就是階N個(gè)變量的微分方程模型，記為GM（1,N）。GM（1,1）:一次累加，建立一階微分方程, 小二乘求系數(shù)，代入解得微分方程，累減。Kalman濾波模型:動(dòng)態(tài)1、是一種遞推式濾波算法，是一種對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 的有效方法。可用于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和快速預(yù)報(bào)。數(shù)學(xué)模型包括狀態(tài)方程和觀測(cè)方程。2、遞推式Kalman濾波的步驟（1）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(cè)方程）確定系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、動(dòng)態(tài)噪聲矩陣和觀測(cè)矩陣（2）利用組觀測(cè)數(shù)據(jù)中的第一組觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定濾波的初值，包括：狀態(tài)向量的初

25、值及其相應(yīng)的協(xié)方差陣、觀測(cè)噪聲的協(xié)方差陣和動(dòng)態(tài)噪聲的協(xié)方差陣（3）讀取組觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)施Kalman濾波（4）存儲(chǔ)濾波結(jié)果中最后組的狀態(tài)向量估計(jì)和相應(yīng)的協(xié)方差陣（5）等待當(dāng)前觀測(cè)時(shí)段的數(shù)據(jù)（6）將上述組觀測(cè)數(shù)據(jù)中的第一組觀測(cè)數(shù)據(jù)去掉， 把當(dāng)前新的一組觀測(cè)數(shù)據(jù)放在其最后位置，重新構(gòu)成組觀測(cè)數(shù)據(jù),回到上述的第（1）步,重新進(jìn)行 Kalman濾波。如此遞推下去，達(dá)到自動(dòng)濾波的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型:1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn):（1）以分布式方式存儲(chǔ)知識(shí)。知識(shí)不是存儲(chǔ)在特定的存儲(chǔ)單元中,而是分布在整個(gè)系統(tǒng)中;（2）以并行方式進(jìn)行處理，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算功能分布在多個(gè)處理單元中。大大提高了信息處理和運(yùn)算的速度；（3）有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力,它可以從不完善的數(shù)據(jù)和圖形中學(xué)習(xí)做出判斷；（4）可以用來逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。（5）有良好的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、聯(lián)想等智能。能適應(yīng)形同復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)特性。2、BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程：正向傳播、誤差反向傳播、重復(fù)過程。3、BP網(wǎng)絡(luò)的一般學(xué)習(xí)步驟：1）產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為節(jié)點(diǎn)間連接權(quán)的初值;2）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出丫 ； 3）由目標(biāo)輸出D與實(shí)際輸出丫之差，計(jì)算輸出節(jié)點(diǎn)的總能量 E； 4）調(diào)整權(quán)值;5）進(jìn)行下一個(gè)訓(xùn)練樣本，直至訓(xùn)練樣本集合中的每一個(gè)訓(xùn)練樣本都滿足目標(biāo)輸出。頻譜分析及其應(yīng)用:1、變形按其時(shí)間特征可以分為靜態(tài)模式、運(yùn)動(dòng)模式和動(dòng)態(tài)模式，動(dòng)態(tài)模式的顯著特點(diǎn)