變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)要點(diǎn)武漢大學(xué) XX第一章引論1、變形：是自然界的普遍現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時空域中的變化。2、變形監(jiān)測：就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作3、變形監(jiān)測任務(wù)：是確定在各種荷載和外力作用下，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)測工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識、檢驗(yàn)理論和假設(shè)的必4、 變形體的范疇：全球性變形研究（空間大地測量）、區(qū)域性變形研究（GPS、INSAR ）、工程和局部性變形研究（地面常規(guī)測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段、以及以GPS為主的空間定位技

2、術(shù)）。5、外部變形觀測：對于混凝土壩，以混凝土重力壩為例，由于水壓力、外界溫度變化、壩體自重等因素的作用，其主要觀測項(xiàng)目主要為垂直位移、水平位移以及伸縮縫的觀測，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測。6、內(nèi)部觀測：為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進(jìn)行觀測，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測。7、水平位移觀測：主要包括在同一高程面上不同點(diǎn)位在垂直于建筑物軸線方向的水平位移，在同一鉛垂線上的不同高程面上的水平位移，及任意點(diǎn)在任意方向上水平位移。8、變形監(jiān)測的內(nèi)容：1）工業(yè)與民用建筑物：主要包括基礎(chǔ)的沉陷觀測與建筑物本身的變形觀測。2）水工建筑物：對于土壩，其觀測項(xiàng)目主要為水平位移、

3、垂直位移、滲透以及裂縫觀測。3） 地面沉降：對于建立在江河下游沖積層上的城市，由于工業(yè)用水需要大量地吸取地下水， 而影響地下土層的結(jié)構(gòu)，將使地面發(fā)生沉降現(xiàn)象。對于地下采礦地區(qū)，由于在地下大量的采 掘，也會使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象9、 變形監(jiān)測的目的和意義：具有實(shí)用上的意義，主要是掌握各種建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，為安全性診斷提供必要信息，及時發(fā)現(xiàn)問題，以便采取措施；具有科學(xué)上的意義，包括更好地理解變形的機(jī)理， 驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計的理論和地殼運(yùn)動的假說， 進(jìn)行反饋設(shè)計，以 及建立有效的變形預(yù)報模型。 （確保安全、驗(yàn)證設(shè)計、災(zāi)害防治）10、變形信息獲取方法的選擇 ：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測的目的、變形

4、大小和變形速 度等因素。11、 地表變形監(jiān)測方法：常規(guī)地面測量方法（測量機(jī)器人）、地面攝影測量技術(shù)、光、機(jī)、電的組合（光纖傳感器測量系統(tǒng)）/特殊專用檢測儀器，GNSS。12、 變形監(jiān)測方案設(shè)計問題：合理設(shè)計變形監(jiān)測方案是變形監(jiān)測的首要工作，對于監(jiān)測網(wǎng)設(shè) 計而言，其主要內(nèi)容包括：確定監(jiān)測網(wǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；選擇觀測方法；點(diǎn)位的最佳布設(shè)和觀測方案的最優(yōu)選擇。13、 GPS周期性變形監(jiān)測和連續(xù)性變形監(jiān)測：GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)方式可劃分為周期性和連續(xù)性兩種模式。周期性變形監(jiān)測與傳統(tǒng)的變形監(jiān)測網(wǎng)沒多大區(qū)別，以靜態(tài)相對定位為主，一般采用事后處理模式。 連續(xù)性變形監(jiān)測 指的是采用固定監(jiān)測儀器進(jìn)行長時間的數(shù)據(jù)采

5、 集，具有較高的采樣頻率，獲得變形數(shù)據(jù)序列，可采用靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位。14、變形分析的研究內(nèi)容涉及到變形數(shù)據(jù)處理與分析、變形物理解釋和變形預(yù)報的各個方面，通常將其劃為兩部分：1）變形的幾何分析；2）變形物理解釋。變形的幾何分析是對變形體的形狀和大小的變形作幾何描述，其任務(wù)在于描述變形體變形的空間狀態(tài)和時間特性。變形物理解釋的任務(wù)是確定變形體的變形和變形原因之間的關(guān)系，解釋變形的原因。15、 變形幾何分析：參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析，觀測值的平差處理和質(zhì)量評定，變形模型參數(shù)估計。16、變形物理解釋：變形的統(tǒng)計分析法、確定函數(shù)法與混合模型法。統(tǒng)計分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測的變形（

6、效用量）和外因（原因量） 之間的相關(guān)性，來建立荷載 -變形之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，它具有后驗(yàn)的性質(zhì)，是目前應(yīng)用 比較廣泛的變形成因分析法。確定函數(shù)法：以有限元法為主，它是在一定的假設(shè)條件下， 利用變形體的力學(xué)性質(zhì)和物理性 質(zhì)，通過應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立荷載與變形的函數(shù)模型，然后利用確定函數(shù)模型預(yù)報在荷載作用下變形體可能的變形。具有先驗(yàn)的性質(zhì)，比統(tǒng)計模型物理意義明確，但計算工作量較大， 并對用作計算的基本資料有一定的要求?；旌夏Ｐ头ǎ簩τ谀切┡c效用量關(guān)系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計算值，而對于另一些與效用量關(guān)系不是很明確或采用相應(yīng)的物理理論計算成果難以確定他們之間 函數(shù)關(guān)系的原因量則仍

7、采用統(tǒng)計模型，然后與實(shí)際值進(jìn)行擬合而建立的模型。第二章數(shù)理統(tǒng)計的有關(guān)理論1隨機(jī)過程：通常把自變量為時間t的隨機(jī)函數(shù)叫做隨機(jī)過程。2、 隨機(jī)函數(shù)：對于自變量的每一個給定值，它是一個隨機(jī)變量， 這種函數(shù)就叫做隨機(jī)函數(shù)。3、隨機(jī)過程的作用：可以對幾何量和物理量進(jìn)行動態(tài)實(shí)時檢測，能夠進(jìn)一步分析動態(tài)監(jiān)測 中的特殊現(xiàn)象（運(yùn)動速度，頻率響應(yīng)。幅值） 。4、 隨機(jī)過程的特征量：概率密度函數(shù)；均值、方差和均方值；自相關(guān)函數(shù)；譜密度函數(shù)。5、 自相關(guān)函數(shù)：除均值和方差外，用另一特征量反映隨機(jī)過程內(nèi)不同時刻之間的相關(guān)程度， 這種特征量就叫做自相關(guān)函數(shù)。第三章變形監(jiān)測技術(shù)1 變形監(jiān)測技術(shù)：地面監(jiān)測方法與測量機(jī)器人（固

8、定式全自動持續(xù)觀測、 移動式半自動變形觀測）；地面攝影測量方法 ；GPS變形監(jiān)測及自動化系統(tǒng) ；三維激光掃描技術(shù)及應(yīng)用； 特殊測量手段（應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量、傾斜測量）。地面監(jiān)測方法的基本特點(diǎn)：能夠直接提供測點(diǎn)的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積較大；布網(wǎng)式的觀測量可以相互校核和精度評定；靈活、簡便，可適應(yīng)于不同的精度要求。測量機(jī)器人是一種能代替人進(jìn)行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取角度、距離、三維坐標(biāo)以及影像等信息的智能型電子全站儀。地面攝影測量方法及其特點(diǎn) ：可以同時測定變形體上任意點(diǎn)的變形；提供完全和瞬時的三維空間信息；大量減少野外的測量工作量；可以不需要接觸被測物體；通過攝影底片，可以觀測到變形

9、體以前的狀態(tài)。GPS變形監(jiān)測的特點(diǎn)：測站間無需通視；同時提供監(jiān)測點(diǎn)的三維位移信息；全天候監(jiān)測； 監(jiān)測精度高；操縱簡便，易于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測自動化；GPS大地高可直接用于垂直位移測量。變形監(jiān)測中特殊測量手段：應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量、傾斜測量。特點(diǎn)：測量過程簡單；容易實(shí) 現(xiàn)自動化觀測和連續(xù)監(jiān)測；提供的是局部的變形信息。2、變形監(jiān)測方案的制定：變形監(jiān)測內(nèi)容的確定；監(jiān)測方法、儀器和監(jiān)測精度的確定；監(jiān)測部位和測點(diǎn)布置的確定；變形監(jiān)測頻率的確定。變形監(jiān)測 內(nèi)容的確定：應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)、監(jiān)測要求和環(huán)境等因素來確定變形監(jiān)測工作的內(nèi)容。監(jiān)測方法、儀器和監(jiān)測精度的確定：取決于工程地質(zhì)條件以及工程周圍的環(huán)境條件，根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容

10、的不同可以選擇不同的方法和儀器。精度確定：制定變形監(jiān)測的精度取決于變形的大小、速率、儀器和方法所能達(dá)到的實(shí)際精度，以及觀測的目的（1）一般來說，如果變形觀測是為了使變形值不超過某一允 許的數(shù)值，以確保建筑的安全，則其觀測的誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10-1/20（ 2）如果是 為了研究變形的過程，則其誤差應(yīng)比這個數(shù)值小得多，甚至應(yīng)該采用目前測量手段和儀器所 能達(dá)到的最高精度。監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在變形體的特征部位， 重點(diǎn)突出；基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在穩(wěn)定位置。變形監(jiān)測的頻率 取決于變形的大小、速度以及觀測的目的。3、 測量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計有兩個方面的含義：1）在人、財、物的條件下，控制網(wǎng)具有最好的精度、靈敏度和可

11、靠性；2）在滿足精度、靈敏度和可靠性的條件下，控制網(wǎng)的成本最低?？刂凭W(wǎng)優(yōu)化設(shè)計問題的分類：零類設(shè)計（基準(zhǔn)設(shè)計），一類設(shè)計（結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計），二類設(shè)計（觀測值權(quán)的分配），三類設(shè)計（網(wǎng)的改造或加密方案設(shè)計）。4、 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法：解析設(shè)計法，機(jī)助設(shè)計法。解析法：通過建立優(yōu)化設(shè)計的問題的數(shù)學(xué)模型，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，選擇一種恰當(dāng)?shù)膶?yōu)解法，求出問題的嚴(yán)格最優(yōu)解；機(jī)助法：將電子計算機(jī)的計算能子和判別能力同設(shè)計者的知識和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，通過對一個憑經(jīng)驗(yàn)擬定的初始設(shè)計方案，進(jìn)行分析、計算，求出各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，并對設(shè)計方案進(jìn)行不斷的修改，直到設(shè)計者滿意的一種設(shè)計方案。5、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ：精度、

12、可靠性、靈敏度、經(jīng)濟(jì)。 精度（整體精度指標(biāo)、局部精度指標(biāo)）：描述誤差分布離散程度的一種度量。可靠性（內(nèi)部可靠性、外部可靠性）：發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力大小的一種度量。靈敏度：監(jiān)測網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)某一變形的能力大小的一種量度。經(jīng)濟(jì)：建網(wǎng)費(fèi)用。6、 機(jī)助法優(yōu)化設(shè)計的基本原理 ：1 ）初步方案2）數(shù)學(xué)模型 3）顯示、人機(jī)對話 4）調(diào)整 方案5）成果輸出。第四章 變形監(jiān)測資料的預(yù)處理1、監(jiān)測資料檢核的意義與方法1） 意義：確保觀測值的質(zhì)量（精度、可靠性），為變形分析做準(zhǔn)備，這里所指的觀測值既 可以是原始實(shí)測值，也可以是經(jīng)一定處理后的觀測值。2）方法：野外檢核（限差要求），室內(nèi)檢核（校核、統(tǒng)計分析、邏輯分析）室

13、內(nèi)檢核工作，具體有：（1）原始記錄的校核；（2）原始資料的 統(tǒng)計分析，如粗差檢驗(yàn)法；（3）原始資料的邏輯分析：根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的內(nèi)在物理意義來分析原始實(shí)測值的可靠性，包括：一致性分析：時間-效應(yīng)量、原因-效應(yīng)量。相關(guān)性分析：空間點(diǎn)位的相關(guān)性。2、 一元線性回歸分析法進(jìn)行資料的檢核：應(yīng)用一元線性回歸分析方法進(jìn)行變形監(jiān)測資料空間相關(guān)性檢核的基本思路和過程，處理兩個變量之間關(guān)系的回歸分析。兩個變量之間的關(guān)系為線性時，則稱一元線性回歸分析。求回歸直線的前提是變量 y與x必須存在線性相關(guān)，所 以用相關(guān)系數(shù)來衡量兩變量之間的關(guān)系。3、監(jiān)測網(wǎng)觀測資料的數(shù)據(jù)篩選（統(tǒng)計分析方法）：（1）超限誤差的 整體檢驗(yàn)（2）超限

14、誤差 的局部檢驗(yàn)：F檢驗(yàn)法；B檢驗(yàn)法（u檢驗(yàn)法）t檢驗(yàn)法；t檢驗(yàn)法（3）超限誤差的 檢驗(yàn)步 驟：a組成誤差方程與法方程式， b解法方程式，求 V和Qvv，進(jìn)行整體檢驗(yàn)c計算局部檢 驗(yàn)統(tǒng)計量 Wi與假設(shè)檢驗(yàn)。重復(fù)。4、 超限誤差局部檢驗(yàn)中，u檢驗(yàn)法，t檢驗(yàn)法，T檢驗(yàn)法的 本質(zhì)區(qū)別：B檢驗(yàn)法/u檢驗(yàn)法在2計算統(tǒng)計量Wi時使用的是先驗(yàn)方差二0 ； T檢驗(yàn)法利用剔除觀測值前所求的的方差估值；t檢驗(yàn)法是利用剔除具有超限誤差的觀測值后平差求得的方差估值。5、 監(jiān)測資料的 奇異值檢驗(yàn)與插補(bǔ)：監(jiān)測資料的插補(bǔ) 原因和方法：實(shí)測資料出現(xiàn)斷鏈；數(shù)據(jù) 處理要求等時間間隔。 監(jiān)測資料插補(bǔ)的 方法：按內(nèi)在物理聯(lián)系進(jìn)行插補(bǔ)

15、；按數(shù)學(xué)方法進(jìn)行插補(bǔ)（線性內(nèi)插法、拉格朗日內(nèi)插計算、多項(xiàng)式曲線擬合、周期函數(shù)的曲線擬合、多面函數(shù)擬合）6、 變形監(jiān)測中應(yīng)用小波分析的原因：（1）為了有效消除誤差幷提取變形特征（GPS檢測系統(tǒng)）（2）對于非平穩(wěn)、非等時間間隔觀測信號的變形特征提取的局限性（動態(tài)變形監(jiān)測頻譜 分析）（3）為了克服經(jīng)典Fourier分析不能描述信號時頻局部特診的缺陷。7、小波變換在變形分析的作用 ：觀測數(shù)據(jù)濾波，變形特征提取，不同變形頻率的分離，觀測精度估計。小波變換對觀測數(shù)據(jù)序列進(jìn)行消噪的基本步驟：小波分解，小波分解高頻系數(shù)的閾值量化處理 ，小波重構(gòu)，對于復(fù)雜變形信息的分離，采用小波包進(jìn)行分解和重構(gòu)， 可以得到各個

16、相應(yīng)頻段的變形信息。8、 觀測資料的整編（變形過程線的定義與繪制、建筑物變形分析分布圖、 變形值的統(tǒng)計規(guī) 律及其成因分析）9、觀測點(diǎn)變形過程線：以時間為橫坐標(biāo)，以積累變形值（位移、沉陷、傾斜和撓度等）為縱坐標(biāo)繪制成的曲線。 觀測點(diǎn)的變形過程線可明顯的反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度，對于初步分析判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。10、 繪制過程：（1）根據(jù)觀測記錄填寫變形數(shù)值表（2）繪制觀測點(diǎn)實(shí)測變形過程線 （3）實(shí)測變形 過程線的修勻。11、 建筑物變形分布圖：作用：能夠全面的反映建筑物的變形狀況。變形值剖面分布圖 （水平剖面或豎直剖面）和建筑物（或基礎(chǔ)）沉陷等值線圖。12、 變形值的統(tǒng)

17、計規(guī)律及其成因分析：規(guī)律：（1）可以顯示變形的趨勢、規(guī)律和幅度（2）可以看出各種變形的年變幅（3 ）可以繪制觀測點(diǎn)的變形范圍圖，一般可以判斷建筑物運(yùn)營是否正常。以大壩為例引起變形的原因：靜水壓力，壩體的溫度變化，時效變化：建筑材 料的變形以及基礎(chǔ)巖層在荷載的作用下英氣的變形所產(chǎn)生的。第五章監(jiān)測網(wǎng)的參考系及其穩(wěn)定性分析1、絕對網(wǎng)：有部分點(diǎn)布設(shè)在變形體外的監(jiān)測網(wǎng)。絕對網(wǎng)中，固定基準(zhǔn)位于變形體之外，在各觀測周期中認(rèn)為是不變的，以作為測定變形點(diǎn)絕對位移的 參考點(diǎn)，這種監(jiān)測網(wǎng)平差采用 經(jīng)典平差方法便可實(shí)現(xiàn)。2、 相對網(wǎng)：網(wǎng)的全部點(diǎn)都在變形體上的監(jiān)測網(wǎng)。相對網(wǎng)中，由于全部網(wǎng)點(diǎn)均位于變形體上， 沒有必要的起

18、算基準(zhǔn) ，是- 一種自由網(wǎng)。3、監(jiān)測網(wǎng)平差的基準(zhǔn) （固定基準(zhǔn)一經(jīng)典平差，重心基準(zhǔn)/內(nèi)制約平差基準(zhǔn) 一自由網(wǎng)平差，局 部重心基準(zhǔn)/擬穩(wěn)基準(zhǔn)一擬穩(wěn)平差）。4、監(jiān)測網(wǎng)的參考系：要對自由網(wǎng)進(jìn)行平差必須要給出約束條件，即約束方程，由于約束方程實(shí)際上給出了網(wǎng)的參考系定義，所以也叫參考系方程或基準(zhǔn)約束。秩虧自由網(wǎng)平差的參考系是由控制網(wǎng)中所有的點(diǎn)定義的，如果以網(wǎng)中部分點(diǎn)來定義網(wǎng)的參考系，所得到的是擬穩(wěn)平差參考系，參與參考系定義的點(diǎn)叫做擬穩(wěn)點(diǎn)，類似于秩虧自由網(wǎng)平差的參考系，擬穩(wěn)平差參考系的坐標(biāo)基準(zhǔn)是擬穩(wěn)點(diǎn)的重心坐標(biāo)，起始方位是重心到個擬穩(wěn)點(diǎn)方位角的加權(quán)平均值。5、平差方法的選擇：當(dāng)網(wǎng)中存在固定點(diǎn)時，采用這些固定

19、點(diǎn)作為基準(zhǔn)，應(yīng)用經(jīng)典平差，可以得到滿意的結(jié)果；當(dāng)網(wǎng)中某些點(diǎn)具有相對的穩(wěn)定性， 他們相互是隨機(jī)的情況下， 則用這些 點(diǎn)作為擬穩(wěn)點(diǎn)，用擬穩(wěn)平差對成果進(jìn)行分析，結(jié)果令人滿意；當(dāng)網(wǎng)中所有網(wǎng)點(diǎn)具有微小的隨機(jī)變動時，自由網(wǎng)平差對這些變動情況是一種有效的分析方法。6平均間隙法的基本思想 ：首先應(yīng)用統(tǒng)計檢驗(yàn)的方法對兩周期變形監(jiān)測網(wǎng)作幾何圖形一致性檢驗(yàn)，以判明該網(wǎng)在兩期觀測之間是否發(fā)生了顯著性變化。如果檢驗(yàn)通過，則認(rèn)為所有參考點(diǎn)是穩(wěn)定的。否則，就采用嘗試法，依次去掉每一點(diǎn)，計算圖形不一致性減少的程度，使得 圖形不一致性減少最多的那一點(diǎn)是不穩(wěn)定點(diǎn)。排除不穩(wěn)定點(diǎn)后重復(fù)上述過程，直到圖形一致性通過檢驗(yàn)為止。過程。第六

20、章變形分析與建模的基本理論與方法回歸分析法1、 曲線擬合：變形一時間t或變形一某一影響因子。是一種趨勢分析方法，包括多項(xiàng)式趨 勢模型，對數(shù)趨勢模型，指數(shù)趨勢模型。n添項(xiàng)增加的建模方法。2、多元線性回歸： 效應(yīng)量一原因量。建立了多元線性回歸方程后，需要對回歸方程和回歸 系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)?；貧w方程顯著不一定回歸系數(shù)顯著。3、逐步回歸計算過程：（1）選第一個因子。由分析結(jié)果，對每一影響因子x與因變量y建立一元線性回歸方程。由顯著性檢驗(yàn)來接納因子進(jìn)入回歸方程。(2)選第二個因子。對一元回歸方程中已選入的因子，加入另外一個因子，建立二元線性回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)。(3)選第三個因子。根據(jù)已選入的二個因子，

21、依次與未選入每一因子，用多元回歸模型建立三元線性回歸方程，進(jìn)行檢驗(yàn)來接納因子。 在選入第三個因子后， 應(yīng)對原先已選入回歸方程的因子 重新進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。回歸分析法是一種靜態(tài)的數(shù)據(jù)處理方法，所建立的模型是靜態(tài)模型。時間序列分析模型：1時間序列分析的特點(diǎn)：逐次的觀測值通常是 不獨(dú)立的，且分析必須考慮到觀測資料的時間順序，當(dāng)逐次觀測值相關(guān)時，未來數(shù)值可以有過去觀測資料來預(yù)測，可以利用觀測數(shù)據(jù)之間的自相關(guān)性 建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來描述客觀現(xiàn)象的動態(tài)特征。是一種動態(tài)的數(shù)據(jù)處理方法。2、 時間序列的基本思想：對于平穩(wěn)、正態(tài)、零均值的時間序列Xt,若Xt的取值不僅與前 n步的各個取值 X (t-1), X (

22、t-2), X (t-n)有關(guān)，而且還與前 m步的各個干擾a( t-1), a (t-2), a (t-m)有關(guān)(n、m=1 , 2, )則按多元線性回歸的思想，可得最一般的 ARMA模型(自回歸滑動平均模型)。3、 ARMA 模型建立的一般步驟：(1)建模的準(zhǔn)備階段，即數(shù)據(jù)的預(yù)處理(2)模型的結(jié)構(gòu) 類別的初步確定(3)模型參數(shù)的估計(4)模型的適用性檢驗(yàn)及調(diào)整。4、 ARMA建模方法：(1) BOX法：以自相關(guān)分析為基礎(chǔ)來識別模型與確定模型階數(shù)。(2)DDS法：對于序列是非平穩(wěn)的，采用具有特別結(jié)構(gòu)的ARMA (2n, 2n-1 )模型形式對動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。5、 三種建模方法： 組合法(趨勢

23、擬合+ARMA模型)、多項(xiàng)式擬合法、DDS法。 灰色系統(tǒng)分析模型：1、灰色系統(tǒng)：部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)?；覕?shù)：信息不完全的數(shù)，即只知大概范圍而不知道確切值的的數(shù)，灰數(shù)是一個數(shù)集?；以褐感畔⒉煌耆脑??；谊P(guān)系：指信 息不完全的關(guān)系。2、 灰色系統(tǒng)的數(shù)據(jù)生成函數(shù)：累加生成：對原始數(shù)據(jù)序列中各時刻的數(shù)據(jù)依次累加，從而形成新的序列。累減生成：為累加生成的逆運(yùn)算，即對序列中前后兩數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算。3、 灰色建模的基本思路：對離散的帶有隨機(jī)性的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行 生成處理，達(dá)到弱化隨 機(jī)性、增強(qiáng)規(guī)律性的作用 ；然后由微分方程建立數(shù)學(xué)模型；建模后經(jīng)過“ 逆生成”還原后 得到結(jié)果數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)度：對于

24、兩個系統(tǒng)或系統(tǒng)中兩個因素之間隨時間變化的關(guān)聯(lián)性大小的量 度。4、GM（1,N）建立：將關(guān)聯(lián)度分析所確定的 變形影響原因量（N-1）個序列和效應(yīng)量序列一起 構(gòu)成N個序列，每個序列有 n個數(shù)值，作一次累加生成，建立白化形式的微分方程，就是1階N個變量的微分方程模型，記為 GM（1,N）。GM（1,1）:一次累加，建立一階微分方程，最 小二乘求系數(shù)，代入解得微分方程，累減。Kalman濾波模型：1、 是一種遞推式濾波算法，是一種對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理 的有效方法。可用于 動態(tài) 系統(tǒng)的實(shí)時控制和快速預(yù)報。數(shù)學(xué)模型包括狀態(tài)方程和觀測方程。2、 遞推式Kalman濾波的步驟（1）由變形系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型關(guān)

25、系式（狀態(tài)方程和觀測方程），確定系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、動態(tài)噪聲矩陣和觀測矩陣（2）利用組觀測數(shù)據(jù)中的第一組觀測數(shù)據(jù)，確定濾波的初值，包括：狀態(tài)向量的初值及其相應(yīng)的協(xié)方差陣、觀測噪聲的協(xié)方差陣和 動態(tài)噪聲的協(xié)方差陣（3）讀取組觀測數(shù)據(jù)，實(shí)施 Kalman濾波（4）存儲濾波結(jié)果中最后一 組的狀態(tài)向量估計和相應(yīng)的協(xié)方差陣（5）等待當(dāng)前觀測時段的數(shù)據(jù) （6）將上述組觀測數(shù)據(jù)中的第一組觀測數(shù)據(jù)去掉， 把當(dāng)前新的一組觀測數(shù)據(jù)放在其最后位置，重新構(gòu)成組觀測數(shù)據(jù)，回到上述的第（1 ）步，重新進(jìn)行 Kalman濾波。如此遞推下去，達(dá)到自動濾波的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：1、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：（1）以分布式方式存儲

26、知識。知識不是存儲在特定的存儲單元中，而是分布在整個系統(tǒng)中；（2）以并行方式進(jìn)行處理，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算功能分布在多個處理 單元中。大大提高了信息處理和運(yùn)算的速度；（3）有很強(qiáng)的容錯能力， 它可以從不完善的數(shù)據(jù)和圖形中學(xué)習(xí)做出判斷；（4）可以用來逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。（5）有良好的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、聯(lián)想等智能。能適應(yīng)形同復(fù)雜多變的動態(tài)特性。2、BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程：正向傳播、誤差反向傳播、重復(fù)過程。3、 BP網(wǎng)絡(luò)的一般學(xué)習(xí)步驟：1）產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為節(jié)點(diǎn)間連接權(quán)的初值；2）計算網(wǎng)絡(luò)的實(shí) 際輸出Y ; 3）由目標(biāo)輸出D與實(shí)際輸出Y之差，計算輸出節(jié)點(diǎn)的總能量 E； 4）調(diào)整權(quán)值；5）進(jìn)行下一個訓(xùn)練樣本，直至訓(xùn)練樣本集合中的每一個訓(xùn)練樣本都滿足目標(biāo)輸出。頻譜分析及其應(yīng)用：1、變形按其時間特征可以分為靜態(tài)模式、運(yùn)動模式和動態(tài)模式，動