课程变形分析与预报理论.ppt

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1、课程：变形分析与预报理论授课教师：杨帆授课教师：杨帆 （教授、博士生导师）（教授、博士生导师）辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院适用专业：大地测量学与测量工程专业学术型硕士适用专业：大地测量学与测量工程专业学术型硕士测绘工程专业硕士测绘工程专业硕士 学时：学时：4040学时（含学时（含4 4学时实验上机），学时实验上机），2 2学分学分1 绪论学习目的和意义变形分析与预报理论的发展学习的主要内容学习这门课的方法主要参考文献一、学习目的和意义1 1、大型工程建设的兴起、大型工程建设的兴起大坝 高耸建筑物 跨海大桥 风力发电 高陡边坡 深水港口 城市地铁 高速铁路

2、 核电站 矿山开采 地面沉降 大型试验设备2 2、工程事故、灾害事件频发、工程事故、灾害事件频发一、学习目的和意义3 3、工程变形事故后的科学问题、工程变形事故后的科学问题 变形体受力的作用产生变形，变形超过了极限值就是物体发生倾斜、断裂、坍塌、沉陷、破坏。通过测量的手段（常规测量方法、非常规的测量方法）获取变形值，分析变形数据，得到变形规律，就可以分析、预测预报到工程建筑体的安全状况。科学、及时、准确、超前预测预报工程体的变形状况，对施工、管理运营都具有十分重要的意义。4 4、变形监测、分析与预报的意义、变形监测、分析与预报的意义 变形监测是基础：获得变形信息数据 变形分析是手段：通过理论建

3、模和分析，建立相应的模型 变形预测预报是目的：为工程建设提供变形预报，避免事故 科学意义：为工程设计提供检验数据，反馈工程设计，建立分析预报模型 应用意义：指导施工，发现问题，及时防治工程事故；保障安全运行，防治事故发生；抗灾预报（地震、泥石流、滑坡）二、变形分析与预报理论的发展1 1、变形监测及数据处理的一般过程、变形监测及数据处理的一般过程数据检核异常数据取舍数据插补、平滑、拟合数据滤波变形监测任务委托书设计监测方案采集观测数据观测数据的预处理监测网平差与参考点稳定性检验变形分析与预报方法工程概况与环境监测的依据（法规、规程、规范）监测网设计（监测点布设、网形设计与优化、精度确定、监测方法

4、、监测周期、方案经济比较）、控制基准、实施计划、数据处理成果统计模型确定性模型综合（组合）模型二、变形分析与预报理论的发展2、变形分析的进展 1）变形的几何分析进展 监测网的几何分析：参考点的稳定性分析 监测点的几何分析：监测数据的时间序列分析 卡尔曼滤波：变形的运动方程 小波理论与频谱分析：动态变形特征 力学分析：有限元分析，反演分析 非线性动力学分析：系统论的分析方法 2）变形的物理解释：回归分析统计意义的物理解释 确定函数法：变形的力学模型 力学参数的反演分析 系统论、控制论和 非线性的动力学分析二、变形分析与预报理论的发展3、变形的预报模型进展 1）变形预报理论：力学理论 突变与分叉理

5、论 混沌理论 2）变形预报模型：时间序列理论 灰色系统理论 小波理论 神经网络 3）变形预报工具：模糊理论 专家系统 数据挖掘与知识发现 预警系统与监控平台三、学习的主要内容（1）绪论（学习的意义、主要内容、学习方法等）2学时（2）变形监测分析与预报的基础理论（监测技术与方案设计、监测数据处理、资料分析及成果表达与解释、监测数据处理平差程序设计（实验）8学时（3）变形分析的系统科学理论（变形分析与预报系统论原理、变形体系统研究的动力学方法、变形体系统分析模型）6学时（4）变形模型的拓扑约束识别（聚类分析相似性测度、变形模型的拓扑约束识别）2学时（5）变形体的力学分析与变形驱动力反演（力学分析的

6、有限元法、基于弹性力学的变形驱动力反演）2学时（6）自适应的卡尔曼滤波变形分析模型（卡尔曼滤波基本模型及变形分析模型、应用模型）2学时（7）时序分析和频谱变形分析法（时间序列分析法和频谱分析法理论）2学时（8）人工智能变形分析预报方法（BP网络算法及改进、BP网络变形预报模型、神经网络专家系统变形预报系统）4学时（9）小波理论及变形分析模型（小波理论、小波滤波去噪方法、小波多尺度变形分析模型、小波神经网络预测模型、基于MATLAB的变形预报模型程序设计（实验）10学时（10）变形监测分析与预报的发展展望（监测技术、变形分析与预报、工程安全自动化智能监测系统等发展）2学时四、学习这门课的方法坚持

7、理论和实际相结合，能解决实际问题。将课堂学习、实验上机和自学相结合坚持普遍性和特殊性相结合将新仪器、新技术、新手段和新的变形分析理论相结合坚持学科交叉，吸收其他学科的先进理论坚持理论学习与程序实现相结合，开发新的软件系统坚持理论学习与科学研究、发表学术论文、学位论文选题相结合。五、主要参考文献u变形监测分析与预报课程先用的教材是武汉大学张正禄、黄全义、文鸿雁、邓跃进等编著的工程的变形监测分析与预报测绘科技专著，由测绘出版社2007年11月第一次出版，ISBN:978-7-5030-1720-9.u 参考书主要有（1）陶本藻.自由网平差与变形分析，武汉测绘科技大学出版社，2001；（2）黄声享，

8、尹晖，蒋征编著.变形监测数据处理（第二版），武汉大学出版社，2010；（3）侯建国，王腾军编著.变形监测理论与应用，测绘出版社，2008.（4）吴子安.工程建筑物变形观测数据处理,测绘出版社,1984;(5)陈永奇等.变形监测分析与预报,测绘出版社,1985；（6）董春来.MATLAB语言及测绘数据处理应用，西南交通大学出版社，2012.u 扩充性资料包括：（1）期刊类、学位论文等，这些可以在中国知网上下载并学习；（2）专业的测绘编程网站，如测绘网-测绘程序源码等网站；（3）计算程序编程网站-C+编程与MATLAB编程网站等；（4）测绘类精品课教学网站，如武汉大学精品课网站、国家精品课网站等。