小波理论及变形分析模型

辽宁工程技术大学

教学方案

（2013~2014学年第二学期）

课程名称变形分析与预报理论轮

所属院系测绘与地理科学学院

制定人杨帆

第一章绪论

1. 变形监测的内容、目的与意义

变形监测的基本概念

变形监测的内容

变形监测的目的和意义

2.变形监测技术及其发展

3.变形分析的的内涵及其研究进展

变形分析方法简介

变形分析研究的发展趋势

第二章绪论

第2.1 变形监测技术与方案设计

变形监测内容的确定

监测方法、仪器和监测精度的确定

监测部位和测点布置的确定

变形监测频率的确定

综合变形监测系统

2.2 监测数据处理方法

1.变形监测网的数据处理

(1).平均间隙法加最大间隙法

(2).卡尔曼滤波法

2.变形监测点的数据处理

（1）回归分析法

（2）其他方法

2.3 变形监测资料分析及成果表达与解释

资料整理的主要内容

观测资料分析阶段

资料分析常用方法

提交成果资料

成果表达

成果解释

需要回答以下问题：

1. 性质：是为什么性质的监测？状态安全监测还

是交通安全监测或运行安全监测；

2. 是否需在不同荷载情况下，对变形体的变形模

型做检验验证？

3. 是否需根据岩土力学性质建立物理力学模型？

4. 工程整治的效果怎样？

5. 是否需对地球物理假设进行验证？

6. 是否需对工程建筑物进行监测和检验？

7. 采取措施后是否需做建筑物的安全证明？

2.4 监测数据处理平差程序设计与实现

监测数据处理平差程序设计（实验）

1.秩亏自由网平差原理

精度评定

程序设计

设计CLeve 类

各个函数的实现（见程序：）

在菜单中实现计算

计算结果

参考文献：

本章主要内容：

变形监测内容的确定

监测方法、仪器和监测精度的确定

监测部位和测点布置的确定

变形监测频率的确定

综合变形监测系统

控制网优化设计问题的分类及解法

控制网优化设计的质量标准

监测数据处理平差程序设计与实现（试验上机）

第三章变形分析的系统论方法

一般知识点：系统科学范畴及发展：

系统科学的定义：

系统科学的特征：

3.1 重点：掌握变形分析与预报系统论原理

1.变形体系统的特征:

1)开放性

2)耗散性

3)系统结构的层次性

4)非线性

5)自相关性

6)变形过程的动态性

7)变形过程的随机性

8)突变性

2.变形体系统建模方法

a)黑箱系统模型

b)白箱系统模型

c)灰箱系统模型

3.利用灰色理论建立模型的步骤：

4.建立模型遵循的原则：

1)系统模型是系统的代表而不是系统的本身

2)系统模型要符合一定的假设条件

3)模型的规模和难度要适当

4)模型要有代表性

5)模型要保证足够的精度要尽量采用标准化模型和借鉴已经有成功经验的模型3.2 重点：变形体系统研究的动力学方法：

1.计算流程：

1)相空间重构

2)计算先关联维数

3)计算科尔莫戈夫熵

4)计算李雅普罗夫指数

2.滑坡的力学模型：

第四章变形模式的拓扑约束识别

主要内容：

1.引言

2.聚类分析相似性测度

3.变形模式及其检验

4.变形模式的拓扑约束识别

5.拓扑约束识别中传感器观测数据的应用

6.应用说明

4.1引言

如第2章2.43所述，变形体的变形状态可以由目标点的6个应变分量描述。当变形体存在不连续带时，他被不连续带分割成若干块体，要完整的描述变形体的变形状态，除了给出给出各个块体的应变分量，还需要给出各个块体的变形模型。针对传统识别方法的不足，本章提出了变形模式的拓扑识别约束方法，这种方法有效的解决了变形模式自动识别问题。

4.2 聚类分析相似性测度

1 传统的相似性测度

2 相似性测度的扩展

4.3 变形模式及其检验

1 二维变形模型

u=a0+a1x+a2y

v=b0+b1x+b2y

2 三维变形模型

u=a0+a1x+a2y+a3z

v=b 0+b 1x+b 2y+b 3z

w=c 0+c 1x+c 2y+c 3z

4.4 变形模式的拓扑约束识别

1 为什么要引入拓扑约束识别？

2 拓扑约束矩阵

3 拓扑约束的识别方法

4.5 拓扑约束识别中传感器观测数据的应用

1 水准测量数据的应用

2 倾斜数据的应用

ραρ

-+=21)(sin )(cos c A c A v a

误差方程 3 应变测量的数据应用 εβββε-++=321sin sin cos cos cos c Ac Ac v

4.6 应用说明

1 一般应用说明

变形模式的拓扑约束识别法可以识别均匀变形与不均匀变形体，对于均匀变形块体给出了变形模型，这种识别具有较广泛的应用。

2 特殊应用说明

活动断层的识别

走滑层的统计检验

正逆断层的统计检验

3 滑坡体滑动面推估算方法

利用变形模式的拓扑识别法可以由地表诶一观测数据识别出均匀变形块体和不均匀变形块体。

4.7 应用实例

当变形体上分布了一定数量的变形监测点，那么就可以根据变形监测资料对变形体的变形块及其变形模型进行识别。用拓扑约束识别方法进行了两个实例分析研究。个是依据我国GPS A 级网的部分点复测资料进行的地壳块体识别分析；另一个是依据宝塔滑坡体的GPS 多期观测资料进行滑坡块的识别。

（一）宝塔滑坡体的滑动面推估