變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別課件

1、第四章 變形模型的拓?fù)浼s束識(shí)別4.1 引言4.2 聚類分析相似度測(cè)度4.3 變形模型及其檢驗(yàn)4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別4.5 拓?fù)浼s束識(shí)別中多傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用4.6 應(yīng)用說(shuō)明4.7 應(yīng)用實(shí)例4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別一、為什么要引入拓?fù)浼s束 變形模式的識(shí)別，可以通過嘗試所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的組合，找出擬合變形模型最好的一組作為塊體結(jié)構(gòu)的識(shí)別。但是不加約束的識(shí)別會(huì)得到不連通的塊體，這種塊體在物理上具有不合理性，要使得其變得合理，就必須對(duì)識(shí)別搜索施加約束。4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別二、拓?fù)浼s束矩陣 拓?fù)浼s束是以拓?fù)浼s束矩陣的形式表達(dá)的。拓?fù)浼s束矩陣采用鄰接關(guān)系矩陣的形式來(lái)描述各種對(duì)象的鄰接關(guān)

2、系，鄰接關(guān)系矩陣是以0或1來(lái)表達(dá)兩個(gè)對(duì)象的相鄰或者不相鄰。拓?fù)浼s束矩陣拓?fù)浼s束矩陣類型離散點(diǎn)的拓?fù)浼s束矩陣；面積單元或空間單元的拓?fù)浼s束矩陣；拓?fù)浼s束矩陣的修改4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別三、拓?fù)浼s束的識(shí)別方法二維變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別識(shí)別的步驟流程（如右圖）識(shí)別的內(nèi)容根據(jù)位移矢量識(shí)別均勻變形的塊體，并估計(jì)出變形模型參數(shù)。步驟流程圖4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別三、拓?fù)浼s束的識(shí)別方法三維變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別在二維識(shí)別算法中，一輪搜索進(jìn)行了兩重掃描。而在三維識(shí)別算法中，將一輪搜索修改為三重掃描：一是掃描每個(gè)單元；二是當(dāng)?shù)谝恢貟呙枘骋粏卧?，再掃描臨近單元；三是將兩個(gè)臨近單元進(jìn)行第三次掃描（如下

3、圖所示）。三維變形模式包含12個(gè)參數(shù)，需要4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移矢量才能唯一解出變形參數(shù)。4.4 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別三、拓?fù)浼s束的識(shí)別方法三維變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別第一重掃描路徑第二重掃描路徑三重掃描路徑4.5 拓?fù)浼s束識(shí)別中多傳感器 觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用一、水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 當(dāng)液體靜力水準(zhǔn)或幾何水準(zhǔn)的觀測(cè)點(diǎn)與GPS或平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)不重合時(shí)（如下圖），存在兩種情況：一是單元內(nèi)只有一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)；另外就是單元內(nèi)有兩個(gè)以上的水準(zhǔn)點(diǎn)；對(duì)于第一種情況，只需將水準(zhǔn)點(diǎn)的高程參與到水準(zhǔn)點(diǎn)所在的模型，繼而進(jìn)行擬合就行了。4.5 拓?fù)浼s束識(shí)別中多傳感器 觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用一、水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用對(duì)于第二種情況，需要進(jìn)行如下處理：

4、單元內(nèi)垂直變形的均勻性檢驗(yàn)；子單元在模式識(shí)別中的地位。4.5 拓?fù)浼s束識(shí)別中多傳感器 觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用二、傾斜測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 這里指的是非液體靜力水準(zhǔn)型的傾斜儀。傾斜儀的分布不會(huì)有水準(zhǔn)點(diǎn)那么密集。這里只考慮單元內(nèi)只有一個(gè)傾斜儀的情況，如圖所示：這時(shí)傾斜儀觀測(cè)值可參予單元變形擬合，其誤差方程為：其中：是傾斜儀的傾角觀測(cè)值，A為傾斜儀的方位角。圖：?jiǎn)卧獌?nèi)存在傾斜儀的情況4.5 拓?fù)浼s束識(shí)別中多傳感器 觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用三、應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 在單元有應(yīng)變計(jì)的情況下，模型識(shí)別時(shí)所做的處理與傾斜儀相同。應(yīng)變計(jì)數(shù)據(jù)參與模型擬合時(shí)的誤差方程為：式中，為應(yīng)變觀測(cè)值，是應(yīng)變計(jì)的傾角，A是應(yīng)變計(jì)的方位角。4.6 應(yīng)用

5、說(shuō)明一、一般應(yīng)用說(shuō)明 變形模式的拓?fù)浼s束識(shí)別法可以識(shí)別均勻變形與不均勻變形體，對(duì)于均勻變形塊體給出了變形模型，這種識(shí)別具有較廣泛的應(yīng)用。4.6 應(yīng)用說(shuō)明二、特殊應(yīng)用說(shuō)明活動(dòng)斷層的識(shí)別 經(jīng)過變形模式的識(shí)別后，我們得到均勻塊體與不能聚合的單三角塊體。夾在兩均勻變形塊之間單三角塊體是非線性變形區(qū)域，很可能是活動(dòng)斷層存在。走滑斷層的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn) 走滑斷層是斷層兩側(cè)的塊體作沿?cái)鄬幼呦蛳鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的斷層。但是，由于斷層兩側(cè)相對(duì)位移一般很小，直接由位移來(lái)判斷走滑層有些困難。正逆斷層的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停?.6 應(yīng)用說(shuō)明三、滑坡體滑動(dòng)面推估方法 利用變形模式的拓?fù)渥R(shí)別法可以由地表位移觀測(cè)數(shù)據(jù)識(shí)別出均勻變形塊體和不均勻變

6、形塊體。其中均勻變形塊體可表示為： u=a0+a1x+a2y+a3z v=b0+b1x+b2y+b3z w=c0+c1x+c2y+c3z 由于滑坡體是在滑動(dòng)坡面上滑動(dòng)，可認(rèn)為在接觸面上各個(gè)點(diǎn)在法線方向上的位移為零。4.6 應(yīng)用說(shuō)明三、滑坡體滑動(dòng)面推估方法法向矢量任意點(diǎn)位移矢量 由于u在n方向上投影為零。帶入后得到一個(gè)一階逆線性偏微積分方程。解的形式：4.6 應(yīng)用說(shuō)明三、滑坡體滑動(dòng)面推估方法將解的形式帶入后解得：令=-c3+a3h1+b3h2，則可化為：4.6 應(yīng)用說(shuō)明三、滑坡體滑動(dòng)面推估方法迭代結(jié)果 將由迭代法求得的帶入上式得到h1和h2，最后求得h0。當(dāng)存在多解時(shí)，應(yīng)將求得的滑動(dòng)面函數(shù)與實(shí)際滑坡地形比較來(lái)決定取舍。一般情況下，不同的解對(duì)應(yīng)著方向完全不同的滑動(dòng)面函數(shù)。4.7 應(yīng)用實(shí)例 現(xiàn)利用位移觀測(cè)結(jié)果對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域進(jìn)行塊體識(shí)別，識(shí)別過程是：我國(guó)地殼變形塊體識(shí)別 這里采用我國(guó)GPS A級(jí)網(wǎng)的部分控制點(diǎn)于1994