時(shí)空變形分析與預(yù)報(bào)的理論和方法

前言

監(jiān)測(cè)和分析地殼運(yùn)動(dòng)、工程變形的理論和方法是當(dāng)今測(cè)繪學(xué)重要研究課題之一，由于變形體的具體情況、條件，產(chǎn)生形變的原因（機(jī)理）差異很大，因此其相關(guān)技術(shù)方法、手段、分析評(píng)價(jià)理論也有較大不同。但總體上在這一領(lǐng)域中，還有許多理論和實(shí)踐問(wèn)題需要研究，且很有價(jià)值。本書(shū)以作者的博士論文“顧及空間和時(shí)間關(guān)聯(lián)信息的動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法”為基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容包括：①變形分析研究現(xiàn)狀及進(jìn)展；②變形分析與預(yù)報(bào)方法綜述；③DDS法用于動(dòng)態(tài)變形分析與預(yù)報(bào)；④多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型的建立；⑤空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法等。寫(xiě)作本書(shū)的目的是為了推動(dòng)變形研究領(lǐng)域向時(shí)空性、整體性、非線性和可靠性方向發(fā)展，也為目前我國(guó)為數(shù)不多的有關(guān)變形研究書(shū)籍中增添一些新的研究成果，供有關(guān)的科技人員參考使用。由于變形體的結(jié)構(gòu)、組成物質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)、外力作用的復(fù)雜性和不確定性，建立合適的確定性模型困難，因此，對(duì)局部地殼范圍內(nèi)（特別是滑坡及高邊坡）穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)、活動(dòng)規(guī)律和趨勢(shì)分析，以及對(duì)它們活動(dòng)狀況的預(yù)報(bào)等問(wèn)題的研究，通過(guò)揭示變形觀測(cè)數(shù)據(jù)序列的結(jié)構(gòu)與規(guī)律，建立動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，反映變形特征，推斷變化趨勢(shì)，就成為一種快、省、好的有效方法。近年來(lái)，用數(shù)學(xué)模型來(lái)逼近、模擬和揭示變形體的變形規(guī)律和動(dòng)態(tài)特性成為新的研究方向，在動(dòng)態(tài)變形分析方面已取得不少研究成果，但這些研究成果尚存在一些問(wèn)題，如建模應(yīng)顧及到信息量的多少，單點(diǎn)分析沒(méi)有利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的相互關(guān)聯(lián)的信息等。對(duì)此，本書(shū)在這些方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究并取得了一定的成果，這對(duì)實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)目的，解釋變形機(jī)理，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，保護(hù)和改善資源環(huán)境、預(yù)測(cè)和避免災(zāi)害發(fā)生，具有重要的科學(xué)理論意義和實(shí)用價(jià)值。本書(shū)與國(guó)內(nèi)外已出版的同類(lèi)書(shū)籍比較，有以下幾方面的特點(diǎn)及獨(dú)到之處：1。開(kāi)拓新的研究思路和研究方向。由于變形體的時(shí)空特征明顯，影響因素復(fù)雜，以往只是做單點(diǎn)的變形分析，多點(diǎn)的空間整體分析幾乎是個(gè)空白。本書(shū)的最大貢獻(xiàn)在于將局部單點(diǎn)的變形分析轉(zhuǎn)向了空間多點(diǎn)的整體分析。首次提出了用灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析方法來(lái)描述空間點(diǎn)之間的關(guān)系，進(jìn)而建立多點(diǎn)的時(shí)空非線性動(dòng)態(tài)模型，這種分析方法能充分利用各類(lèi)采集到的信息，發(fā)揮整體積極作用，改變以往靜態(tài)的單點(diǎn)分析為更接近現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的動(dòng)態(tài)分析，更為完整和全面地反映變形體的狀況。它與其它模型相比有了本質(zhì)上的提高，該研究成果和處理方法更具有先進(jìn)性和優(yōu)越性，是變形分析理論和方法的新突破。2.研究的內(nèi)容范圍定位在顧及和獲取的時(shí)間和空間信息量的多少，以及時(shí)間和空間信息的關(guān)聯(lián)性這一與工程實(shí)際密切相關(guān)的問(wèn)題上。提出了一種動(dòng)態(tài)變形分析的時(shí)間序列分析方法；提出了基于灰關(guān)聯(lián)分析的系統(tǒng)狀態(tài)模型來(lái)建立因果關(guān)系方程和將等維新息和等維灰數(shù)遞補(bǔ)相結(jié)合的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法來(lái)進(jìn)行變形成因分析和預(yù)測(cè)的新思想、新方法；提出了基于系統(tǒng)因子發(fā)展態(tài)勢(shì)的相似性，將單點(diǎn)的變形研究擴(kuò)展到空間的多點(diǎn)研究，根據(jù)多點(diǎn)灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析結(jié)果，首先提出并建立了多點(diǎn)的時(shí)空非線性動(dòng)態(tài)模型。整個(gè)研究以近代數(shù)據(jù)處理的理論和方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的處理，雖然書(shū)中以長(zhǎng)江三峽鏈子崖危巖體作為應(yīng)用的對(duì)象，但其理論和方法同樣可應(yīng)用于我國(guó)各類(lèi)大壩和水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)深入地討論了顧及空間和時(shí)間關(guān)聯(lián)信息的動(dòng)態(tài)變形分析與預(yù)報(bào)的理論、方法及實(shí)際應(yīng)用。    全書(shū)共分五章。主要內(nèi)容包括變形分析研究現(xiàn)狀及進(jìn)展；變形分析與預(yù)報(bào)方法綜述，敘述和分析了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外變形數(shù)據(jù)處理的理論和方法，概括性地評(píng)價(jià)和指出了各種方法的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合；DDS法用于動(dòng)態(tài)變形分析與預(yù)報(bào)，比較了時(shí)間序列分析中的BOX與DDS法，系統(tǒng)而詳細(xì)地討論了一種動(dòng)態(tài)變形分析的時(shí)間序列分析方法及其建模步驟，提出了描述變形體穩(wěn)定性及穩(wěn)定性判據(jù)的依據(jù)；討論了多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型的建立，包括用基于灰關(guān)聯(lián)分析的系統(tǒng)狀態(tài)模型來(lái)建立變形因果關(guān)系方程和將等維新息和等維灰數(shù)遞補(bǔ)相結(jié)合的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法來(lái)進(jìn)行變形成因分析和預(yù)測(cè)的新思想、新方法；在第五章空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法中，作者提出了用灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析方法來(lái)描述空間點(diǎn)之間的關(guān)系，推出了多點(diǎn)的時(shí)空非線性動(dòng)態(tài)模型，使局部單點(diǎn)的變形分析轉(zhuǎn)向空間多點(diǎn)的整體分析，該內(nèi)容屬于當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)研究的新領(lǐng)域。    結(jié)合應(yīng)用、面向應(yīng)用、介紹基本理論和方法、開(kāi)拓新的研究方向是本書(shū)的基本立足點(diǎn)。在附錄中還詳細(xì)給出了各種算法的程序。    本書(shū)可供從事變形監(jiān)測(cè)和工程測(cè)量等方面的科技人員參考使用，也可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師和研究生的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第一章　緒論　1.1  變形觀測(cè)的研究?jī)?nèi)容  　1.2  變形分析與預(yù)報(bào)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展　1.3  本書(shū)研究的問(wèn)題第二章  變形分析與預(yù)報(bào)方法綜述　2.1  動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與模型　2.2  變形分析與預(yù)報(bào)方法　　2.2.1  確定函數(shù)法      2.2.2  多元線性回歸分析      2.2.3  趨勢(shì)分析法      2.2.4  模糊線性回歸      2.2.5  自適應(yīng)過(guò)濾法      2.2.6  時(shí)間序列分析法      2.2.7  馬爾柯夫模型    2.2.8  卡爾曼濾波法    2.2.9  灰色GM模型法    2.2.l0  突變模型　2.3  分析與比較第三章  DDS法用于動(dòng)態(tài)變形分析與預(yù)報(bào)　3.1  ARMA模型描述　　3.1.1  ARMA模型    3.1.2  ARMA模型的物理解釋　3.2  動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析    3.2.1  Green函數(shù)    3.2.2  系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)    3.2.3  Green函數(shù)的遞推算式　3.3  模型的建立與建模方法    3.3.1  建模的一般步驟    3.3.2  Box建模法    3.3.3  DDS建模法      3.3.4  兩種方法的比較　3.4  DDS法建模與預(yù)報(bào)    3.4.1  模型參數(shù)的初估計(jì)    3.4.2  模型參數(shù)的精估計(jì)    3.4.3  模型適用性檢驗(yàn)    3.4.4  模型修正　　3.4.5  模型預(yù)報(bào)    3.5  應(yīng)用實(shí)例    3.5.1  建模與預(yù)報(bào)    3.5.2  T8～T12縫區(qū)穩(wěn)定性分析    3.5.3  三種建模方法的分析與比較    3.6  本章小結(jié)  第四章  建立多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型    4.1  引  言    4。2  灰色系統(tǒng)理論的基本概念    4.2.1  基本概念    4.2.2  累加生成與累減生成    4.3  灰關(guān)聯(lián)分析方法    4.3.1  構(gòu)造灰關(guān)聯(lián)因子集    4.3.2  灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式    4.3.3  關(guān)聯(lián)序    4.4  多因子關(guān)聯(lián)分析及同步預(yù)測(cè)的新方法    4.4.1  多元線性回歸分析    4.4.2  GM(1，N)模型    4.4.3  有效因子的確定    4.4.4  與多元線性回歸分析比較    4.5  組合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及其在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    4.5.1  模型建立的條件    4.5.2  GM(1，1)模型    4.5.3  模型精度評(píng)定    4.5.4  灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型    4.5.5  分析與應(yīng)用    4.6  本章小結(jié)  第五章    空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法    5.1  引  言    5.2  貧信息條件下的多點(diǎn)非線性模型    5.2.1  模型的建立    5.2.2  模型參數(shù)A，U的求解    5.2.3  還原預(yù)測(cè)模型    5.2.4  模型檢驗(yàn)    5.2.5  特例    5.3  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.3.1  模糊聚類(lèi)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    5.3.2  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.4  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)法用于鏈子崖T0～T6縫區(qū)整體變形分析    5.4.1  鏈子崖概況    5.4.2  鏈子崖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)    5.4.3  T0～T6縫區(qū)地質(zhì)分析　　3.4.5  模型預(yù)報(bào)    3.5  應(yīng)用實(shí)例    3.5.1  建模與預(yù)報(bào)    3.5.2  T8～T12縫區(qū)穩(wěn)定性分析    3.5.3  三種建模方法的分析與比較    3.6  本章小結(jié)  第四章  建立多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型    4.1  引  言    4。2  灰色系統(tǒng)理論的基本概念    4.2.1  基本概念    4.2.2  累加生成與累減生成    4.3  灰關(guān)聯(lián)分析方法    4.3.1  構(gòu)造灰關(guān)聯(lián)因子集    4.3.2  灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式    4.3.3  關(guān)聯(lián)序    4.4  多因子關(guān)聯(lián)分析及同步預(yù)測(cè)的新方法    4.4.1  多元線性回歸分析    4.4.2  GM(1，N)模型    4.4.3  有效因子的確定    4.4.4  與多元線性回歸分析比較    4.5  組合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及其在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    4.5.1  模型建立的條件    4.5.2  GM(1，1)模型    4.5.3  模型精度評(píng)定    4.5.4  灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型    4.5.5  分析與應(yīng)用    4.6  本章小結(jié)  第五章    空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法    5.1  引  言    5.2  貧信息條件下的多點(diǎn)非線性模型    5.2.1  模型的建立    5.2.2  模型參數(shù)A，U的求解    5.2.3  還原預(yù)測(cè)模型    5.2.4  模型檢驗(yàn)    5.2.5  特例    5.3  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.3.1  模糊聚類(lèi)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    5.3.2  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.4  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)法用于鏈子崖T0～T6縫區(qū)整體變形分析    5.4.1  鏈子崖概況    5.4.2  鏈子崖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)    5.4.3  T0～T6縫區(qū)地質(zhì)分析　　3.4.5  模型預(yù)報(bào)    3.5  應(yīng)用實(shí)例    3.5.1  建模與預(yù)報(bào)    3.5.2  T8～T12縫區(qū)穩(wěn)定性分析    3.5.3  三種建模方法的分析與比較    3.6  本章小結(jié)  第四章  建立多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型    4.1  引  言    4。2  灰色系統(tǒng)理論的基本概念    4.2.1  基本概念    4.2.2  累加生成與累減生成    4.3  灰關(guān)聯(lián)分析方法    4.3.1  構(gòu)造灰關(guān)聯(lián)因子集    4.3.2  灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式    4.3.3  關(guān)聯(lián)序    4.4  多因子關(guān)聯(lián)分析及同步預(yù)測(cè)的新方法    4.4.1  多元線性回歸分析    4.4.2  GM(1，N)模型    4.4.3  有效因子的確定    4.4.4  與多元線性回歸分析比較    4.5  組合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及其在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    4.5.1  模型建立的條件    4.5.2  GM(1，1)模型    4.5.3  模型精度評(píng)定    4.5.4  灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型    4.5.5  分析與應(yīng)用    4.6  本章小結(jié)  第五章    空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法    5.1  引  言    5.2  貧信息條件下的多點(diǎn)非線性模型    5.2.1  模型的建立    5.2.2  模型參數(shù)A，U的求解    5.2.3  還原預(yù)測(cè)模型    5.2.4  模型檢驗(yàn)    5.2.5  特例    5.3  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.3.1  模糊聚類(lèi)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    5.3.2  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.4  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)法用于鏈子崖T0～T6縫區(qū)整體變形分析    5.4.1  鏈子崖概況    5.4.2  鏈子崖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)    5.4.3  T0～T6縫區(qū)地質(zhì)分析3.4.5  模型預(yù)報(bào)    3.5  應(yīng)用實(shí)例    3.5.1  建模與預(yù)報(bào)    3.5.2  T8～T12縫區(qū)穩(wěn)定性分析    3.5.3  三種建模方法的分析與比較    3.6  本章小結(jié)  第四章  建立多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型    4.1  引  言    4。2  灰色系統(tǒng)理論的基本概念    4.2.1  基本概念    4.2.2  累加生成與累減生成    4.3  灰關(guān)聯(lián)分析方法    4.3.1  構(gòu)造灰關(guān)聯(lián)因子集    4.3.2  灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式    4.3.3  關(guān)聯(lián)序    4.4  多因子關(guān)聯(lián)分析及同步預(yù)測(cè)的新方法    4.4.1  多元線性回歸分析    4.4.2  GM(1，N)模型    4.4.3  有效因子的確定    4.4.4  與多元線性回歸分析比較    4.5  組合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及其在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    4.5.1  模型建立的條件    4.5.2  GM(1，1)模型    4.5.3  模型精度評(píng)定    4.5.4  灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型    4.5.5  分析與應(yīng)用    4.6  本章小結(jié)  第五章    空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法    5.1  引  言    5.2  貧信息條件下的多點(diǎn)非線性模型    5.2.1  模型的建立    5.2.2  模型參數(shù)A，U的求解    5.2.3  還原預(yù)測(cè)模型    5.2.4  模型檢驗(yàn)    5.2.5  特例    5.3  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.3.1  模糊聚類(lèi)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    5.3.2  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.4  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)法用于鏈子崖T0～T6縫區(qū)整體變形分析    5.4.1  鏈子崖概況    5.4.2  鏈子崖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)    5.4.3  T0～T6縫區(qū)地質(zhì)分析　　3.4.5  模型預(yù)報(bào)    3.5  應(yīng)用實(shí)例    3.5.1  建模與預(yù)報(bào)    3.5.2  T8～T12縫區(qū)穩(wěn)定性分析    3.5.3  三種建模方法的分析與比較    3.6  本章小結(jié)  第四章  建立多因子關(guān)聯(lián)分析及動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型    4.1  引  言    4。2  灰色系統(tǒng)理論的基本概念    4.2.1  基本概念    4.2.2  累加生成與累減生成    4.3  灰關(guān)聯(lián)分析方法    4.3.1  構(gòu)造灰關(guān)聯(lián)因子集    4.3.2  灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式    4.3.3  關(guān)聯(lián)序    4.4  多因子關(guān)聯(lián)分析及同步預(yù)測(cè)的新方法    4.4.1  多元線性回歸分析    4.4.2  GM(1，N)模型    4.4.3  有效因子的確定    4.4.4  與多元線性回歸分析比較    4.5  組合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及其在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    4.5.1  模型建立的條件    4.5.2  GM(1，1)模型    4.5.3  模型精度評(píng)定    4.5.4  灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型    4.5.5  分析與應(yīng)用    4.6  本章小結(jié)  第五章    空間動(dòng)態(tài)變形模型及其預(yù)報(bào)方法    5.1  引  言    5.2  貧信息條件下的多點(diǎn)非線性模型    5.2.1  模型的建立    5.2.2  模型參數(shù)A，U的求解    5.2.3  還原預(yù)測(cè)模型    5.2.4  模型檢驗(yàn)    5.2.5  特例    5.3  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.3.1  模糊聚類(lèi)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    5.3.2  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)分析    5.4  灰關(guān)聯(lián)聚類(lèi)法用于鏈子崖T0～T6縫區(qū)整體變形分析    5.4.1  鏈子崖概況    5.4.2  鏈子崖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)    5.4.3  T0～T6縫區(qū)地質(zhì)分析　　……結(jié)語(yǔ)附錄1　DDS法源程序附錄2　多元線性回歸分析源程序附錄3　GM（1，N）模型算法源程序參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

資源、環(huán)境和災(zāi)害是當(dāng)今制約全球經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、影響人類(lèi)生存條件的重要因素，是地球科學(xué)所面臨的中心課題。大地測(cè)量學(xué)作為一門(mén)為人類(lèi)活動(dòng)提供地球空間信息的科學(xué)，在保護(hù)和改善環(huán)境資源、預(yù)測(cè)和避免災(zāi)害發(fā)生（如滑坡、地震和火山爆發(fā)等）的研究領(lǐng)域中，正發(fā)揮著前所未有的重要作用。變形觀測(cè)是在運(yùn)動(dòng)中的空間和時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行的大地測(cè)量工作，其任務(wù)是確定在各種荷載作用下，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。變形觀測(cè)的目的和意義不僅僅是描述各種地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)各種自然、人工建筑物的穩(wěn)定性及其變形狀態(tài)，更重要的是解釋變形的機(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(shuō)，以及建立正確的預(yù)報(bào)變形的理論和方法。根據(jù)專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的介紹，變形觀測(cè)按其研究的范圍可分為以下三類(lèi)：第一，測(cè)定地極移動(dòng)、地球旋轉(zhuǎn)速度的變化以及地殼板塊運(yùn)動(dòng)的全球性變形；第二，測(cè)定地殼板塊內(nèi)變形狀態(tài)和板塊交界處地殼相對(duì)速度的區(qū)域性變形；第三，測(cè)定工程建筑物的沉陷、水平位移、撓度和傾斜，滑坡體的滑動(dòng)，以及采礦、采油和抽取地下水等人為因素造成的局部地殼變形。研究全球性的變形、監(jiān)測(cè)和解釋各種地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，空間大地測(cè)量是最基本最適用的技術(shù)。它包括全球定位系統(tǒng)（GPS）、衛(wèi)星激光測(cè)距（SLR）、衛(wèi)星測(cè)高、射電源甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）、雙向無(wú)線電衛(wèi)星定位、衛(wèi)星重力梯度測(cè)量等手段。研究區(qū)域性的變形，GPS已成為監(jiān)測(cè)板塊邊界區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的主要手段。對(duì)板內(nèi)小尺度范圍活動(dòng)斷裂帶（一般為多震區(qū)）以及火山活動(dòng)區(qū)的監(jiān)測(cè)，最理想的手段是采用無(wú)人守測(cè)、全自動(dòng)連續(xù)工作的密集GPS陣列，而最新一代GPS接收機(jī)已具有這一功能并開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用。研究局部性的變形，變形觀測(cè)分為外部監(jiān)測(cè)和內(nèi)部監(jiān)測(cè)兩種。外部監(jiān)測(cè)以大地測(cè)量為主，其主要手段包括重復(fù)精密水準(zhǔn)測(cè)量、精密三角、三邊或邊角測(cè)量、高精度自動(dòng)化的全站儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)于局部小尺度控制網(wǎng)的實(shí)測(cè)，特別是對(duì)大型工程的變形監(jiān)測(cè)，目前GPS定位技術(shù)已顯示出很好的應(yīng)用前景。用大地測(cè)量方法進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，其特點(diǎn)是所測(cè)量的量為絕對(duì)位移，監(jiān)測(cè)范圍廣，監(jiān)測(cè)精度高，但只能反映變形體的外觀變形。內(nèi)部監(jiān)測(cè)主要采用巖土工程監(jiān)測(cè)儀，如鉆孔傾斜儀和多點(diǎn)位移計(jì)等，其特點(diǎn)是能監(jiān)測(cè)到巖體內(nèi)部的變形分布，但測(cè)量范圍小，代表性較差，對(duì)于大型工程建筑物，重要的邊（滑）坡，兩種監(jiān)測(cè)手段的有機(jī)結(jié)合，點(diǎn)、線、面立體交叉的監(jiān)測(cè)方式正在形成。對(duì)于區(qū)域的和局部的變形觀測(cè)，其完整的過(guò)程一般應(yīng)包括以下幾個(gè)階段：1.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與觀測(cè)方案的實(shí)施，包括監(jiān)測(cè)網(wǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、靈敏度標(biāo)準(zhǔn)、可區(qū)分性標(biāo)準(zhǔn)和費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)等）的確定、監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的最佳布設(shè)以及觀測(cè)方案的最佳選擇與實(shí)施；2.觀測(cè)數(shù)據(jù)處理，包括觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)定與平差、觀測(cè)值之間相關(guān)性的估計(jì)以及粗差和系統(tǒng)誤差檢測(cè)與剔除；3.變形的幾何分析，包括變形模型的初步鑒別、變形模型中未知參數(shù)的估計(jì)、變形模型的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和最佳模型的選擇以及變形量的有效估計(jì)；4.變形的物理解釋與變形預(yù)報(bào)，包括探討變形的成因，給出變形值與荷載（引起變形的有關(guān)因素）之間的函數(shù)關(guān)系，作變形預(yù)報(bào)。

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