變形監(jiān)測理論與應(yīng)用

前言

工程建設(shè)和地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測，對保證工程的安全施工、運(yùn)營及災(zāi)害的預(yù)測和預(yù)警是非常重要的手段。根據(jù)教學(xué)大綱要求，測繪工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)完測繪專業(yè)相關(guān)課程后，在高年級必須掌握變形監(jiān)測理論與技術(shù)及其應(yīng)用。變形監(jiān)測的內(nèi)容涉及監(jiān)測技術(shù)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與預(yù)測兩大部分。本書在第一章詳細(xì)闡述了變形監(jiān)測在全球性變形研究、區(qū)域性變形研究和工程變形研究的情況，介紹各種監(jiān)測對象的常用技術(shù)，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)幾何分析和物理解釋進(jìn)行簡要敘述。在第二章介紹監(jiān)測網(wǎng)中有關(guān)監(jiān)測點(diǎn)的概念、網(wǎng)的類型及網(wǎng)的優(yōu)化情況。第三章首先介紹監(jiān)測網(wǎng)平差時(shí)所必備的廣義逆矩陣和方程組解之間關(guān)系知識，然后介紹監(jiān)測網(wǎng)經(jīng)典平差、秩虧自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)平差以及參考點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)。第四章 介紹監(jiān)測資料的預(yù)處理方法，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)檢核和取舍常用方法、監(jiān)測數(shù)據(jù)插補(bǔ)方法及濾波方法，并詳細(xì)給出了小波分析在監(jiān)測數(shù)據(jù)去噪的應(yīng)用。第五章詳細(xì)介紹了監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測常用的數(shù)學(xué)方法。第六、七、八章介紹變形監(jiān)測在工程建筑物、深基坑工程和橋梁工程中的應(yīng)用。第九章介紹了變形監(jiān)測一些具體工程實(shí)例。本書寫作特點(diǎn)為：介紹監(jiān)測技術(shù)時(shí)，把傳統(tǒng)和現(xiàn)代方法相結(jié)合。考慮掌握MATIAB這一工具對工科大學(xué)生的重要性，在監(jiān)測數(shù)據(jù)處理部分，給出了若干算例的MATLAB源代碼及小波分析圖形用戶界面操作。在介紹近代測量數(shù)據(jù)處理工具時(shí)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測和小波去噪內(nèi)容中，略去了復(fù)雜的理論基礎(chǔ)，通過一個(gè)實(shí)例分析，可使讀者掌握同類監(jiān)測數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用。本書作者通過多年的變形監(jiān)測課程理論教學(xué)和監(jiān)測工程實(shí)踐工作，根據(jù)學(xué)生的教學(xué)反饋信息以及工程上的要求，組織了本書的編寫提綱?？紤]學(xué)生在學(xué)習(xí)變形監(jiān)測課程的時(shí)候，除了掌握常用監(jiān)測的技術(shù)外，還應(yīng)該了解變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的一些理論基礎(chǔ)。所以，本書撰寫時(shí)遵循省略變形監(jiān)測理論知識的推導(dǎo)，通過實(shí)際算例使讀者熟悉該知識點(diǎn)的應(yīng)用情況，并給出若干監(jiān)測領(lǐng)域所涉及的變形監(jiān)測技術(shù)內(nèi)容，使學(xué)生走向工作崗位能夠參考書中實(shí)例完成相應(yīng)的工程監(jiān)測工作。本書第一、四、五、六、八、九章由黑龍江工程學(xué)院侯建國編寫；第二、三、七章由長安大學(xué)王騰軍編寫，全書由侯建國統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中，得到了長安大學(xué)博士生導(dǎo)師張勤教授的關(guān)心和支持。書稿編寫完成后，全國高等學(xué)校測繪學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員黑龍江工程學(xué)院周秋生教授審閱了全書，在此謹(jǐn)致衷心感謝。我們懇切希望使用本教材的教師和廣大讀者對本書提供寶貴意見或建議，以便再版時(shí)修正。

內(nèi)容概要

　　《變形監(jiān)測理論與應(yīng)用》系統(tǒng)介紹了變形監(jiān)測技術(shù)所應(yīng)用到的基礎(chǔ)理論知識、各種類型變形體的監(jiān)測技術(shù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析預(yù)測的數(shù)學(xué)方法和多種監(jiān)測領(lǐng)域的工程實(shí)例，并附有大量的應(yīng)用算例以及基于MATLAB的線性回歸預(yù)測、時(shí)間序列預(yù)測、灰色系統(tǒng)預(yù)測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測和小波去噪等計(jì)算機(jī)操作及程序源代碼。全書共分九章，前三章介紹變形監(jiān)測技術(shù)有關(guān)的基本概念以及與常規(guī)測量異同，包括變形體監(jiān)測的意義、監(jiān)測方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測網(wǎng)平差和參考點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)等內(nèi)容；第四和第五章 詳細(xì)介紹了利用監(jiān)測技術(shù)所獲得的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和預(yù)測所用到的數(shù)學(xué)工具；第六、七和八章介紹了變形監(jiān)測技術(shù)常用到的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域；最后一章結(jié)合建筑工程、基坑工程以及橋梁工程從監(jiān)測方案的撰寫到具體實(shí)施方法，以及監(jiān)測中期和總結(jié)報(bào)告及圖表的提交形式等都給出了具體實(shí)例。　　《變形監(jiān)測理論與應(yīng)用》可作為全國高校測繪專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生教材，也可作為測繪專業(yè)及巖土工程監(jiān)測和管理等專業(yè)科技人員的參考書。

書籍目錄

第一章 變形監(jiān)測概述1-1 變形監(jiān)測對象和意義1-2 變形監(jiān)測技術(shù)1-3 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析第二章 變形監(jiān)測方案設(shè)計(jì)2-1 變形監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)2-2 變形監(jiān)測精度和頻率的確定2-3 變形監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2-4 變形監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分類2-5 監(jiān)測方案編制第三章 監(jiān)測網(wǎng)平差及參考點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)3-1 預(yù)備知識3-2 監(jiān)測網(wǎng)經(jīng)典平差3-3 秩虧自由網(wǎng)平差3-4 監(jiān)測網(wǎng)擬穩(wěn)平差3-5 參考點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)方法第四章 監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理4-1 監(jiān)測數(shù)據(jù)檢核的意義和方法4-2 觀測異常數(shù)據(jù)取舍原則4-3 監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線平滑4-4 監(jiān)測數(shù)據(jù)濾波4-5 監(jiān)測數(shù)據(jù)插值與擬合4-6 小波變換在變形監(jiān)測數(shù)據(jù)去噪中應(yīng)用第五章 變形預(yù)測常用方法5-1 監(jiān)測曲線形態(tài)判斷法5-2 監(jiān)測數(shù)據(jù)線性回歸分析法5-3 監(jiān)測數(shù)據(jù)非線性曲線預(yù)測模型5-4 監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)間序列預(yù)測模型5-5 非平穩(wěn)監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)間序列分析方法5-6 時(shí)間序列預(yù)測常用方法5-7 監(jiān)測數(shù)據(jù)的灰色系統(tǒng)預(yù)測方法5-8 變形預(yù)測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型第六章 工程建筑物變形監(jiān)測6-1 概述6-2 高程控制網(wǎng)的建立及沉降監(jiān)測6-3 變形監(jiān)測平面控制網(wǎng)的建立6-4 水平位移監(jiān)測方法6-5 傾斜監(jiān)測6-6 建筑物裂縫與撓度觀測6-7 日照和風(fēng)振變形監(jiān)測第七章 基坑工程施工監(jiān)測7-1 基坑監(jiān)測概述7-2 深基坑工程監(jiān)測方法7-3 基坑工程監(jiān)測方案設(shè)計(jì)7-4 監(jiān)測報(bào)表與監(jiān)測報(bào)告第八章 橋梁變形監(jiān)測8-1 概述8-2 橋梁靜態(tài)變形監(jiān)測8-3 橋梁運(yùn)營期間健康診斷監(jiān)測8-4 GPS技術(shù)在大跨度斜拉橋動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測第九章 變形監(jiān)測工程實(shí)例9-1 玉森新城1#樓沉降監(jiān)測方案9-2 紫郡城樓盤一期2#樓沉降監(jiān)測中期報(bào)告9-3 廣泉小區(qū)沉降監(jiān)測9-4 香格里拉大酒店擴(kuò)建工程基坑圍護(hù)施工監(jiān)測方案9-5 天津國際航運(yùn)大廈施工監(jiān)測實(shí)施技術(shù)方案9-6 彩虹大橋變形監(jiān)測技術(shù)方案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 變形監(jiān)測概述任何測量工作都是針對相應(yīng)對象而言的，如地形圖測繪是對某區(qū)域進(jìn)行地物和地貌的測量，地籍及房地產(chǎn)測量是精確測定土地權(quán)屬界址點(diǎn)的位置。變形監(jiān)測是對變形體上的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量，亦稱變形觀測或形變測量。其任務(wù)是確定在外力作用下，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)測的主要目的就是監(jiān)測變形體的安全狀態(tài)，驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論或地殼運(yùn)動(dòng)的假說，以及建立正確預(yù)報(bào)變形的理論和方法。變形分析包括變形的幾何分析和物理解釋，變形預(yù)測是建立在一定的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上。對于變形體的安全來說，監(jiān)測是基礎(chǔ)，分析是手段，預(yù)報(bào)是目的。1-1變形監(jiān)測對象和意義一、變形監(jiān)測的對象變形監(jiān)測的對象是多種多樣的，變形體的范圍大到整個(gè)地球，小到一個(gè)工程建（構(gòu)）筑物的塊體。也就是說一切關(guān)系到人們生活的實(shí)物對象都可能成為變形監(jiān)測的對象，而同一類型的對象，其產(chǎn)生變形的原因不同，則變形分布及其規(guī)律也不相同。所以，在變形監(jiān)測實(shí)施之前，必須弄清楚產(chǎn)生變形的原因，才能布設(shè)監(jiān)測控制網(wǎng)，觀測得到可靠的變形數(shù)據(jù)和正確的變形分析結(jié)果。（一）全球性變形監(jiān)測研究地球和其他物質(zhì)一樣，是在不斷運(yùn)動(dòng)和變化的，如地殼的水平移動(dòng)和垂直升降、大陸漂移、海面高度變化、地球兩極周期性運(yùn)動(dòng)等。因此，地球作為一個(gè)變形體通過長期重復(fù)測量，就可以發(fā)現(xiàn)地殼變化情況，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析作出科學(xué)的預(yù)報(bào)，以此減少由于地殼瞬變運(yùn)動(dòng)而引發(fā)的地震和火山等自然災(zāi)害給人類造成的危害。

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