變形監(jiān)測理論與應用

前言

工程建設和地質災害的監(jiān)測，對保證工程的安全施工、運營及災害的預測和預警是非常重要的手段。根據教學大綱要求，測繪工程專業(yè)的學生在學習完測繪專業(yè)相關課程后，在高年級必須掌握變形監(jiān)測理論與技術及其應用。變形監(jiān)測的內容涉及監(jiān)測技術及監(jiān)測數據分析與預測兩大部分。本書在第一章詳細闡述了變形監(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，并對監(jiān)測數據幾何分析和物理解釋進行簡要敘述。在第二章介紹監(jiān)測網中有關監(jiān)測點的概念、網的類型及網的優(yōu)化情況。第三章首先介紹監(jiān)測網平差時所必備的廣義逆矩陣和方程組解之間關系知識，然后介紹監(jiān)測網經典平差、秩虧自由網平差和擬穩(wěn)平差以及參考點穩(wěn)定性檢驗。第四章 介紹監(jiān)測資料的預處理方法，包括監(jiān)測數據檢核和取舍常用方法、監(jiān)測數據插補方法及濾波方法，并詳細給出了小波分析在監(jiān)測數據去噪的應用。第五章詳細介紹了監(jiān)測數據預測常用的數學方法。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用。第九章介紹了變形監(jiān)測一些具體工程實例。本書寫作特點為：介紹監(jiān)測技術時，把傳統(tǒng)和現代方法相結合。考慮掌握MATIAB這一工具對工科大學生的重要性，在監(jiān)測數據處理部分，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。在介紹近代測量數據處理工具時，如神經網絡預測和小波去噪內容中，略去了復雜的理論基礎，通過一個實例分析，可使讀者掌握同類監(jiān)測數據的具體應用。本書作者通過多年的變形監(jiān)測課程理論教學和監(jiān)測工程實踐工作，根據學生的教學反饋信息以及工程上的要求，組織了本書的編寫提綱?？紤]學生在學習變形監(jiān)測課程的時候，除了掌握常用監(jiān)測的技術外，還應該了解變形監(jiān)測數據處理的一些理論基礎。所以，本書撰寫時遵循省略變形監(jiān)測理論知識的推導，通過實際算例使讀者熟悉該知識點的應用情況，并給出若干監(jiān)測領域所涉及的變形監(jiān)測技術內容，使學生走向工作崗位能夠參考書中實例完成相應的工程監(jiān)測工作。本書第一、四、五、六、八、九章由黑龍江工程學院侯建國編寫；第二、三、七章由長安大學王騰軍編寫，全書由侯建國統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中，得到了長安大學博士生導師張勤教授的關心和支持。書稿編寫完成后，全國高等學校測繪學科教學指導委員會委員黑龍江工程學院周秋生教授審閱了全書，在此謹致衷心感謝。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，以便再版時修正。

內容概要

　　《變形監(jiān)測理論與應用》系統(tǒng)介紹了變形監(jiān)測技術所應用到的基礎理論知識、各種類型變形體的監(jiān)測技術、監(jiān)測數據分析預測的數學方法和多種監(jiān)測領域的工程實例，并附有大量的應用算例以及基于MATLAB的線性回歸預測、時間序列預測、灰色系統(tǒng)預測、神經網絡預測和小波去噪等計算機操作及程序源代碼。全書共分九章，前三章介紹變形監(jiān)測技術有關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)測方案設計、監(jiān)測網平差和參考點穩(wěn)定性檢驗等內容；第四和第五章 詳細介紹了利用監(jiān)測技術所獲得的數據預處理方法和預測所用到的數學工具；第六、七和八章介紹了變形監(jiān)測技術常用到的幾個應用領域；最后一章結合建筑工程、基坑工程以及橋梁工程從監(jiān)測方案的撰寫到具體實施方法，以及監(jiān)測中期和總結報告及圖表的提交形式等都給出了具體實例。　　《變形監(jiān)測理論與應用》可作為全國高校測繪專業(yè)及相關專業(yè)學生教材，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1-3 變形監(jiān)測數據分析第二章 變形監(jiān)測方案設計2-1 變形監(jiān)測網的布設2-2 變形監(jiān)測精度和頻率的確定2-3 變形監(jiān)測網的優(yōu)化設計質量標準2-4 變形監(jiān)測網優(yōu)化設計分類2-5 監(jiān)測方案編制第三章 監(jiān)測網平差及參考點穩(wěn)定性檢驗3-1 預備知識3-2 監(jiān)測網經典平差3-3 秩虧自由網平差3-4 監(jiān)測網擬穩(wěn)平差3-5 參考點穩(wěn)定性檢驗方法第四章 監(jiān)測數據的預處理4-1 監(jiān)測數據檢核的意義和方法4-2 觀測異常數據取舍原則4-3 監(jiān)測數據曲線平滑4-4 監(jiān)測數據濾波4-5 監(jiān)測數據插值與擬合4-6 小波變換在變形監(jiān)測數據去噪中應用第五章 變形預測常用方法5-1 監(jiān)測曲線形態(tài)判斷法5-2 監(jiān)測數據線性回歸分析法5-3 監(jiān)測數據非線性曲線預測模型5-4 監(jiān)測數據時間序列預測模型5-5 非平穩(wěn)監(jiān)測數據時間序列分析方法5-6 時間序列預測常用方法5-7 監(jiān)測數據的灰色系統(tǒng)預測方法5-8 變形預測的神經網絡模型第六章 工程建筑物變形監(jiān)測6-1 概述6-2 高程控制網的建立及沉降監(jiān)測6-3 變形監(jiān)測平面控制網的建立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)測方案設計7-4 監(jiān)測報表與監(jiān)測報告第八章 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 橋梁運營期間健康診斷監(jiān)測8-4 GPS技術在大跨度斜拉橋動態(tài)變形監(jiān)測第九章 變形監(jiān)測工程實例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)測中期報告9-3 廣泉小區(qū)沉降監(jiān)測9-4 香格里拉大酒店擴建工程基坑圍護施工監(jiān)測方案9-5 天津國際航運大廈施工監(jiān)測實施技術方案9-6 彩虹大橋變形監(jiān)測技術方案參考文獻

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對象而言的，如地形圖測繪是對某區(qū)域進行地物和地貌的測量，地籍及房地產測量是精確測定土地權屬界址點的位置。變形監(jiān)測是對變形體上的監(jiān)測點進行測量，亦稱變形觀測或形變測量。其任務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)，驗證有關工程設計的理論或地殼運動的假說，以及建立正確預報變形的理論和方法。變形分析包括變形的幾何分析和物理解釋，變形預測是建立在一定的數學模型基礎之上。對于變形體的安全來說，監(jiān)測是基礎，分析是手段，預報是目的。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地球，小到一個工程建（構）筑物的塊體。也就是說一切關系到人們生活的實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)測實施之前，必須弄清楚產生變形的原因，才能布設監(jiān)測控制網，觀測得到可靠的變形數據和正確的變形分析結果。（一）全球性變形監(jiān)測研究地球和其他物質一樣，是在不斷運動和變化的，如地殼的水平移動和垂直升降、大陸漂移、海面高度變化、地球兩極周期性運動等。因此，地球作為一個變形體通過長期重復測量，就可以發(fā)現地殼變化情況，通過對監(jiān)測數據分析作出科學的預報，以此減少由于地殼瞬變運動而引發(fā)的地震和火山等自然災害給人類造成的危害。

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