Kalman滤波在沉降监测数据处理中的应用

将卡尔曼滤波应用于建筑物变形监测数据分析,给出了离散卡尔曼滤波模型的建立思路及相应的精度评定公式,结合西安市某建筑物沉降观测数据,建立了相应的离散卡尔曼滤波数学模型,通过Matlab编程对观测数据进行处理,成果图像显示滤波值曲线与原始观测数据曲线的变化趋势基本一致。该模型较好地模拟了建筑物沉降的变化规律,对于改善沉降监测数据处理的精度效果非常理想。     

非等步长GM(1,1)模型在建筑物变形监测中的应用研究

将灰色系统理论应用于建筑物变形监测数据分析,针对观测周期的不确定性因素,提出使用非等步长GM(1,1)模型进行监测,并用最小二乘法求解模型参数,给出模型精度的检验方法,并以实际的建筑物的沉降观测数据为例说明应用此方法的全部过程,将分析和预测结果与传统GM模型进行比对,获得了更好的拟合数据和预测数据,且精度更高。     

岩溶地质条件下建筑变形数据的分析与预测

通过对岩溶区与非岩溶区两栋高层A、B塔沉降观测数据的分析,得出:封顶前的建筑变形可以达到最终稳定时累计变形量的80%~83%,大部分地基沉降发生在封顶前的加载过程中;在封顶前随着荷载的增加沉降基本呈线性增长,封顶后荷载不变,沉降缓慢增加,曲线趋于收敛;应用BP神经网络对A塔观测数据进行预测分析,得到了当隐层神经元数为3时预测精度较高;BP神经网络预测模型预测结果曲线相对误差最小值为1%,最大值为2.08%,拟合程度较高,说明该模型的适用性较好。     

发电厂建（构）筑物沉降监测数据分析

发电厂设备较多,结构复杂,危险性较大,必须对其建（构）筑物进行沉降和变形监测。以湛江奥里油发电厂为例,在沉降观测的过程中,根据各个建筑物的沉降情况,进行了沉降趋势分析,针对湛江奥里油电厂建筑物沉降的特点,提出发电厂在建设（包括减载）及运营期间应按设计或相关规范要求,对建筑物及其周围进行沉降监测,以便掌握建筑物的沉降现状和规律,对发电厂的安全运营具有重要的参考价值。     

深基坑开挖对周边环境影响范围的数值模拟研究

为研究深基坑开挖对周边环境的影响范围,以泉港地下储粮库项目工程为背景,利用三维岩土工程有限元软件PLAXIS^3D 进行数值模拟,对比了摩尔—库仑(M-C)本构模型和高级硬化本构模型(HS本构模型)对模型沉降变形的影响。同时计算了逐级开挖基坑变形影响范围以及监控点的沉降和水平合位移曲线。研究结果表明：从位移量值来看,基坑开挖引起的水平变形远大于沉降变形,水平变形与沉降变形的比值,约为4:1;基坑开挖过程中降排水引起的地表沉降变形影响范围较大,但量值较小;而土体开挖引起的变形较大,但变形影响范围有限,仅限于基坑周边一定距离;采用M-C本构模型与HS本构模型,得到的变形规律基本一致。     

高层建筑物沉降监测数据分析

通过对高层建筑物的沉降进行跟踪观测,获得建筑物沉降的准确数据.分析地基在不同荷载作用下随时间沉降的规律,为高层建筑物施工和运营安全提供数据保证.通过对建筑物野外观察及沉降数据讨论,分析建筑物沉降原因.     

基于重力卫星数据监测地表质量变化的三维点质量模型法

利用卫星重力测量手段监测全球质量变化取得了巨大成功,本文基于牛顿万有引力定律在三维空间直角坐标系中导出利用重力卫星观测数据监测全球质量变化的三维点质量模型法,该方法可直接利用重力卫星的轨道和星间观测数据或时变重力场模型计算全球质量变化,由于利用卫星观测数据计算地表质量变化的向下延拓过程以及观测数据噪声的影响,需要采用合适的空间约束方程或正则化技术对解算结果进行约束或平滑处理.利用合成全球质量变化模型模拟一个月的GRACE双星轨道和星间距离变率数据计算全球质量变化,对三维点质量模型法进行分析验证,采用零阶Tikhonov正则化技术处理病态问题.结果表明,三维点质量模型法可有效用于重力卫星观测数据监测全球质量变化,为利用重力卫星观测数据监测全球质量变化提供一种可选的途径.     

泥炭质土地基流变非线性沉降计算

泥炭质土是一种特殊的区域性软土,其上建构筑物易产生较大工后沉降,对建构筑安全影响很大。将其沉降分为三个部分:侧向变形引起的沉降、侧限条件下产生的沉降及次固结沉降,根据邓肯\|张本构模型建立压缩模量与割线模量间关系,结合广义胡克定律推导式,计算得到侧向变形产生的沉降。分别利用e-p、e-lgp及e-lnp曲线计算土压缩模量,用分层总合法计算侧限条件下的沉降。对泥炭质土进行高压固结蠕变试验,通过邓肯-张模型概念得到割线模量,并对原始五元件流变模型进行非线性改进,再引入修正系数φ_s对原始五元件流变模型及非线性模型进行修正;用修正后的两模型对蠕变试验曲线进行拟合,发现修正原始模型拟合效果极差,修正非线性模型拟合的相关系数都大于0.9,并得到适合描述泥炭质土蠕变的本构方程;最后采用修正后的两模型,结合分层总和法计算次固结沉降。研究结果表明泥炭质土最终沉降计算结果与实际调查结果吻合,验证了计算结果的合理性,也为泥炭质土的沉降计算提供了计算理论及能反映其蠕变特性的本构模型。     

融合GOCE和GRACE卫星数据的无约束重力场模型Tongji-GOGR2019S

本文在法方程层面融合GOCE卫星的V_xx、V_yy、V_zz和V_xz重力梯度分量观测数据和GRACE卫星观测数据,采用直接法解算了220阶次的重力场模型Tongji-GOGR2019S.首先利用ⅡR带通滤波器在5~41 mHz的重力梯度带宽范围内对约24个月的GOCE重力梯度观测方程进行无相移滤波处理,并组成解算220阶次重力场模型的法方程,各梯度分量根据相对于参考模型统计精度进行定权;然后与13.5 a GRACE数据建立的180阶次Tongji-Grace02s重力场模型的法方程进行叠加,解算了220阶次的无约束纯卫星重力场模型Tongji-GOGR2019S.利用EIGEN-6C4重力场模型、GNSS/水准数据、DTU15重力异常数据以及欧洲区域似大地水准面模型EGG2015等数据对Tongji-GOGR2019S模型精度进行全面的检核评定,结果表明：引入GOCE卫星梯度数据后,高于72阶的位系数精度优于Tongji-Grace02s模型,Tongji-GOGR2019S模型的整体精度接近同阶次的DIR-R6等GOCE卫星第6代模型.     

L和C波段雷达干涉数据矿区地面沉降监测能力分析

雷达成像的波长、入射角、地面分辨率等参数严重影响着SAR差分干涉测量地面沉降的监测能力和精度,论文通过理论推导和矿区实际沉降差分干涉相位模拟,从监测到的最大沉降梯度和沉降量、保相能力、对微小沉降的敏感程度等方面对L和 C波段雷达干涉数据的矿区地面沉降监测能力进行分析;精化双轨D-InSAR数据处理的流程、方法和相应参数,使用ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据获取济宁某矿区2009年12月到2010年02月期间更为精确的矿区地面沉降结果,并对沉降结果进行详细比较和系统分析.理论推导、相位模拟和真实数据实验都表明,相对于C波段的雷达干涉数据而言,L波段雷达干涉数据具有较强的保相能力,能够更好地降低失相干和相位不连续性的影响,更容易监测到沉降梯度和沉降量较大的矿区地面沉降,但对微小矿区地面沉降的敏感程度较低.     

利用地形变观测量求解地壳水平应变场的方法

在前人工作基础上,初步研究建立了利用多种地形变资料联合求解地壳应变连续分布的方法途径和数学模型。包括利用多种地形变观测资料整体解算测区分单元的应变张量的最小二乘平差模型,以及借助最小二乘配置进行应变空间连续分布估计的方法,并给出了对临潼水平形变网监测资料的试算结果。     

内蒙古形变台网监测效能分析及基于M2波的量化评定

在对内蒙古形变台网观测环境、观测系统、观测质量、预报与应用、观测效能各方面综合评价监测效能的基础上,对观测资料的精度进行了延续性评定。客观准确评定、计算观测资料序列的精度指标是为了更好地使用资料和维护系统的正常运行。以M2波潮汐因子为基础对观测资料做量化评定,更注重观测手段的科学性与在地震监测中的实用性。     

分段回归在剔除精河、库尔勒水平摆气象因素影响的探索

以精河、库尔勒水平摆观测数据为因变量,以地温、气温、气压为自变量进行分段回归分析,结果如下:(1)地温和气温是影响精河、库尔勒水平摆观测数据年频段信息的主要因素,它们之间具有准线性关系;(2)去掉趋势后,观测数据与地温、气温、气压之间的线性相关性明显增强,说明观测数据的趋势转折变化不是气象因素造成的,可能是观测区域的构造应力变化所致;(3)研究表明分段回归是全样本回归分析方法的一种改进,是降低时间序列数据处理难度的有效方法。     

Neural networks in auroral data assimilation

Data assimilation is an essential step for improving space weather forecasting by means of a weighted combination between observational data and data from a mathematical model. In the present work data assimilation methods based on Kalman filter (KF) and artificial neural networks are applied to a three-wave model of auroral radio emissions. A novel data assimilation method is presented, whereby a multilayer perceptron neural network is trained to emulate a KF for data assimilation by using cross-validation. The results obtained render support for the use of neural networks as an assimilation technique for space weather prediction.     

马陵山地震台水管倾斜仪观测质量评价

对马陵山台水管倾斜仪2007~2011年观测资料进行了质量评价,结果表明:①观测资料连续,仪器工作稳定,年零漂和年变幅小,符合形变观测规范要求。②各主波潮汐参数稳定,观测精度mγ2007~2010年连续4年均在0.004 5左右,远小于0.02,噪声水平M10.02",达到并超过了中国地震局形变优秀台站的标准。     

基于模糊数学的震后建筑火灾危险性评估模型研究

震后建筑火灾涉及因素多,传统评估模型忽略了建筑截面温度变化与建筑形变程度的影响,导致评估准确度较低。为解决此问题,通过模糊数学方法建立震后建筑火灾危险性评估模型。在建立判断矩阵的基础上,获取评估模型权重,确定隶属度矩阵;通过确定震后建筑火灾后截面温度变化评估的因素集与评语集,进行单因素评判,为评估因素集中的因素赋予权重,实现一级模糊评估;再将一级评估结果作为二级评估的单因素评估,结合模糊数学分析完成对震后建筑火灾危险性的评估。实验中以建筑横梁截面温度变化与形变程度为指标,对震后建筑火灾危险性进行评估。实验结果表明,采用所提模型进行危险性评估,震后在发生火灾时建筑结构受到火灾影响,横梁截面温度越高,导致形变程度越大,危险性更高,模拟实验结果与实际情况更加接近,所提模型评估精度高。     

北斗导航定位系统（BDS）下地壳运动监测精度分析

为分析北斗导航定位系统（BDS）在地壳运动监测领域的数据精度,选取中国大陆构造环境监测网络（陆态网络）2018—2019年川滇地区GPS、BDS多系统观测站点数据,分别对GPS、BDS记录的数据进行解算,从三维坐标解、位置时间序列及速度场等方面,对比分析二者在地壳运动监测中的不同,综合分析BDS对地壳运动监测精度。结果表明,BDS定位精度达到cm级,但仍低于GPS精度,BDS、GPS速度场模型运动方位和速度值有所不同,垂向差异较为明显。总体来看,北斗系统数据满足高精度定位解算要求,可用于监测形变量较大的区域地壳运动。     

Numerical simulation of surface and downhole deformation induced by hydraulic fracturing

Tiltmeter mapping technology infers hydraulic fracture geometry by measuringfracture-induced rock deformation, which recorded by highly sensitive tiltmeters placed atthe surface and in nearby observation wells. By referencing Okada＇s linear elastic theory andGreen＇s function method, we simulate and analyze the surface and downhole deformationcaused by hydraulic fracturing using the homogeneous elastic half-space model and layeredelastic model. Simulation results suggest that there is not much difference in the surfacedeformation patterns between the two models, but there is a significant difference in thedownhole deformation patterns when hydraulic fracturing penetrates a stratum. In suchcases, it is not suitable to assume uniform elastic half-space when calculating the downholedeformation. This work may improve the accuracy and reliability of the inversion results oftiltmeter monitoring data.