第一篇：武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院GPS考試重點(diǎn)

基線向量：利用進(jìn)行同步觀測(cè)的GPS接收機(jī)所采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出的接收機(jī)間的三維坐標(biāo)差。同步觀測(cè)基線：利用同一時(shí)段的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)所確定出的基線向量被稱為同步觀測(cè)基線。復(fù)測(cè)基線：在某兩個(gè)測(cè)站間，由多個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)所獲得的多個(gè)基線向量結(jié)果稱為復(fù)測(cè)基線。SP3：是一種在衛(wèi)星大地測(cè)量中廣泛采用的數(shù)據(jù)格式，由美國國家大地測(cè)量委員會(huì)提出，專門用于儲(chǔ)存GPS衛(wèi)星的精密軌道數(shù)據(jù)。同步環(huán)閉合差：由同步觀測(cè)基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。坐標(biāo)參照系：提供系統(tǒng)遠(yuǎn)點(diǎn)、尺度、方向及其時(shí)間演變的一組協(xié)議、算法和常數(shù)。確定：需要確定其原點(diǎn)、尺度和方向。參考框架：坐標(biāo)參照系的具體實(shí)現(xiàn)，是一組具有相應(yīng)坐標(biāo)參照系下坐標(biāo)及其時(shí)間演變的點(diǎn)，隱含了定義一個(gè)坐標(biāo)參照系所必須的原點(diǎn)位置、一組正交坐標(biāo)軸的指向、和一個(gè)尺度。GPS網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)：指定GPS網(wǎng)所采用的坐標(biāo)參照系統(tǒng)，幷確定所采用的起算數(shù)據(jù)的工作。GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證質(zhì)量的前提下，盡可能提高效率，努力降低成本。基線解算：利用2臺(tái)或2臺(tái)以上的GPS接收機(jī)所采集的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)形成的差分觀測(cè)值，通過參數(shù)估計(jì)的方法來確定兩兩接收機(jī)之間的三維坐標(biāo)差及其方差—協(xié)方差陣的過程。單基線解模式：在進(jìn)行基線解算的過程中，一次僅同時(shí)提取2臺(tái)GPS接收機(jī)的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)來解求他們之間的基線向量，當(dāng)在該時(shí)段中有多臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行了同步觀測(cè)而需要解求多條基線時(shí)，這些基線是逐條在獨(dú)立的解算過程中解求出來的。多基線解模式在進(jìn)行基線解算時(shí)，一次提取一個(gè)觀測(cè)時(shí)段所有進(jìn)行同步觀測(cè)的n臺(tái)接收機(jī)所采集的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，在一個(gè)單一的解算過程中，共同求解出所有n-1條相互函數(shù)獨(dú)立的基線。整體解：在進(jìn)行基線解算時(shí)，一次提取項(xiàng)目整個(gè)觀測(cè)過程中的所有觀測(cè)數(shù)據(jù)，在一個(gè)單一的解算過程中同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行處理，得到所有函數(shù)獨(dú)立基線。RMS：RMS是一個(gè)內(nèi)符合精度，RMS小內(nèi)符合精度高。反應(yīng)了觀測(cè)值與參數(shù)估值之間的符合度，一定程度上也反應(yīng)了觀測(cè)值的優(yōu)劣。質(zhì)量不好時(shí)RMS大反過來不成立，僅作為參考。RATIO：?為備選模糊度參數(shù)得到的單位權(quán)方差，RATIO?1，越大越好。反應(yīng)了確定出來的整周未知數(shù)的可靠性。RDOP指的是基線解算時(shí)待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡的平方根。RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空中的幾何分布及運(yùn)行軌跡有關(guān)。RDOP值反應(yīng)了觀測(cè)期間GPS衛(wèi)星星座的狀態(tài)對(duì)相對(duì)定位的影響，不受觀測(cè)值質(zhì)量的影響。

1、GPS網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)：（1）三角形網(wǎng)：以三角形作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)成為三角形網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：幾何強(qiáng)度好，抗粗差能力強(qiáng)，可靠性高。缺點(diǎn)：工作量大（2）多邊形網(wǎng)：以多邊形（n≥4）作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)成為多邊形網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：效率高，工作量較小。缺點(diǎn)：圖形強(qiáng)度不如三角形網(wǎng)（3）附和導(dǎo)線網(wǎng)：以附和導(dǎo)線作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)稱為附和導(dǎo)線網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：效率高，工作量小。缺點(diǎn)：圖形強(qiáng)度不如前兩個(gè)（4）星形網(wǎng)：從一個(gè)已知點(diǎn)上分別于各待定點(diǎn)進(jìn)行相對(duì)定位所組成的圖形。優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率高。缺點(diǎn)：抗差能力極差。適用RTK。同步圖形的連接方式/擴(kuò)展方式：（1）點(diǎn)連接：相鄰的同步圖形之間只通過一個(gè)公共點(diǎn)相連。優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展快。缺點(diǎn)：圖形強(qiáng)度差，如果連接點(diǎn)出問題，將影響到后面的同步圖形

（2）邊連接：相鄰的同步圖形間有一條邊相連。優(yōu)點(diǎn)：較高的作業(yè)效率和較高的圖形強(qiáng)度（3）網(wǎng)連接：相鄰圖形之間有三個(gè)以上的公共點(diǎn)相連。優(yōu)點(diǎn)：圖形強(qiáng)度最強(qiáng)。缺點(diǎn)：作業(yè)效率很低（4）混連式：實(shí)際的GPS作業(yè)中，有選擇的靈活的采用幾種方式作業(yè)稱為混連式?；€解算軟件操作過程：（1）導(dǎo)入觀測(cè)數(shù)據(jù)（2）檢查和修改外業(yè)輸入數(shù)據(jù)（3）設(shè)定基線解算的控制參數(shù)（星歷類型、截止高度角、周跳處理方法……）（4）基線解算（5）基線質(zhì)量控制（精細(xì)化處理，實(shí)際是修改控制參數(shù)）（6）得到最終的基線解算結(jié)果?；€解算：優(yōu)點(diǎn)：模型簡(jiǎn)答，一次求解的參數(shù)較少，計(jì)算量小。缺點(diǎn)：解算結(jié)果無法反映同步觀測(cè)基線之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性；無法充分利用觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性。適用：是一般的工程應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型嚴(yán)密，能在結(jié)果中反應(yīng)觀測(cè)基線向量之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。缺點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型和結(jié)算過程都比較復(fù)雜，并且計(jì)算量也極大。適用：對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)格的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型嚴(yán)密，能反應(yīng)同步觀測(cè)基線之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性；避免結(jié)果在幾何上的不一致。缺點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型和解算過程復(fù)雜，計(jì)算量很大。適用：高精度定軌、定位軟件用。網(wǎng)平差類型：（根據(jù)網(wǎng)平差時(shí)所采用的觀測(cè)量和已知條件的類型和數(shù)量）

（1）無約束平差/最小約束平差：觀測(cè)值：GPS基線向量；約束條件：無或者只引入一個(gè)提供位置基準(zhǔn)信息的起算點(diǎn)坐標(biāo)；目的：判斷是否存在粗差基線；調(diào)整各基線向量觀測(cè)值的權(quán)；確定各點(diǎn)在地心坐標(biāo)系下的相對(duì)位置關(guān)系。不影響尺度和方位發(fā)生變化。完全是觀測(cè)值本身質(zhì)量的真是反應(yīng)（2）約束平差：觀測(cè)量：GPS基線；約束條件：引入邊長、方向或者兩個(gè)以上的起算點(diǎn)的坐標(biāo)，使GPS網(wǎng)的尺度和方位發(fā)生變化；目的：確定各點(diǎn)在指定坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)（3）聯(lián)合平差：觀測(cè)值：GPS基線和地面常規(guī)觀測(cè)量如邊長、角度、方向和高差；目的：確定各點(diǎn)在指定坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)。一般出現(xiàn)在工程應(yīng)用中。GPS水準(zhǔn)H精度→（1）使用雙頻接收機(jī)（2）使用相同類型的帶有抑徑板或抑徑圈的大地型接收機(jī)天線（3）對(duì)每個(gè)點(diǎn)在不同衛(wèi)星星座和大氣條件下進(jìn)行多次設(shè)站（4）進(jìn)行基線解算時(shí)采用精密星歷（5）進(jìn)行基線解算時(shí)對(duì)天頂對(duì)流層延遲進(jìn)行估計(jì)。

1、GPS測(cè)量（1）測(cè)量精度高（2）選點(diǎn)靈活，無需造標(biāo)，布網(wǎng)成本低（3）可全天候作業(yè)（4）觀測(cè)時(shí)間短，作業(yè)效率高（5）觀測(cè)、處理自動(dòng)化（6）可獲得三維坐標(biāo)。影響GPS網(wǎng)質(zhì)量的因素：GPS基線向量的質(zhì)量（依賴于觀測(cè)數(shù)據(jù)和處理方法）；常規(guī)地面觀測(cè)值的質(zhì)量（觀測(cè)方法）；起算數(shù)據(jù)的精度、數(shù)量和分布（網(wǎng)的設(shè)計(jì)及已有成果的質(zhì)量）；GPS網(wǎng)的結(jié)構(gòu)（網(wǎng)的設(shè)計(jì)和外業(yè)觀測(cè)方案）；數(shù)據(jù)處理方法的完備性（數(shù)據(jù)處理軟件及其解算方案）提高GPS網(wǎng)質(zhì)量的方法:提高可靠性的方法：（1）增加觀測(cè)期數(shù)（2）保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)（3）保證每個(gè)測(cè)站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連（4）布網(wǎng)時(shí)要使網(wǎng)中所有最簡(jiǎn)異步環(huán)的邊數(shù)不多于6條。提高精度的方法：（1）為提高GPS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對(duì)精度，對(duì)網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測(cè)，以獲得她們之間的直接觀測(cè)基線（2）在全面網(wǎng)之上建立框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架（3）布網(wǎng)時(shí)要使網(wǎng)中所有最簡(jiǎn)異步環(huán)的邊數(shù)不多于6條（4）引入高精度的激光測(cè)距邊作為觀測(cè)值進(jìn)行聯(lián)合平差（5）為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，可在網(wǎng)中增設(shè)長時(shí)間、多時(shí)段的基線向量。野外檢定場(chǎng)：遵循原則：（1）有……的基線（2）檢定場(chǎng)地質(zhì)條件好……（3）有強(qiáng)制對(duì)中裝置，墩面上有正北方向（4）中長基線應(yīng)該組成網(wǎng)形，以便進(jìn)行環(huán)閉合差檢驗(yàn)。GPS網(wǎng)平差的目的：（1）消除由觀測(cè)量和已知條件中存在的誤差所引起的GPS網(wǎng)在幾何上的不一致。閉合條件，重復(fù)條件，符合條件。（2）改善GPS網(wǎng)質(zhì)量，評(píng)定GPS網(wǎng)精度。得到諸如改正數(shù)、驗(yàn)后方差、單位權(quán)方差、相鄰點(diǎn)距離中誤差、點(diǎn)位中誤差。（3）確定GPS網(wǎng)中點(diǎn)在指定參考系下的坐標(biāo)以及其他所需要的參數(shù)的估值。通過引入起算數(shù)據(jù)，如已知點(diǎn)、已知邊長、已知方向確定點(diǎn)在指定參考系下的坐標(biāo)和其他的參數(shù)如轉(zhuǎn)換參數(shù)。影響基線解算因素（1）基線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確（導(dǎo)致基線向量偏差）處理：使用準(zhǔn)確度高的起點(diǎn)坐標(biāo)或者所有基線起點(diǎn)坐標(biāo)都由一個(gè)點(diǎn)衍生出來然后出現(xiàn)系統(tǒng)偏差引入系統(tǒng)參數(shù)解決（2）少數(shù)衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短影響這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法確定。處理：刪除（3）周跳探測(cè)、修復(fù)不正確，存在未探測(cè)或正確修復(fù)的周跳。處理：增加新的模糊度參數(shù)或者刪除（4）在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重，觀測(cè)值的改正數(shù)普遍較大。處理：縮小編輯因子的方法來刪除殘差較大的觀測(cè)值，另外可以刪除較大的觀測(cè)值（5）對(duì)流層或者電離層折射影響過大。處理：a、提高截止高度角b、采用模型進(jìn)行改正c、使用無電離層觀測(cè)值。其他：衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)誤差，數(shù)學(xué)模型誤差（沒有考慮地固潮、地球自轉(zhuǎn)等問題）。網(wǎng)平差的流程：（1）提取基線向量：（2）三維無約束平差目的：判斷是否有粗差；調(diào)整權(quán)值（3）約束平差/聯(lián)合平差（4）質(zhì)量分析和控制：指標(biāo)：基線向量的改正數(shù)；相鄰點(diǎn)的中誤差和相對(duì)中誤差，單位權(quán)方差的開方檢驗(yàn)。

第二篇：武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院GPS試卷

測(cè)繪學(xué)院2004—2005學(xué)年《GPS原理及其應(yīng)用》

一、填空題

1.全球定位系統(tǒng)是由空間部分、地面監(jiān)控部分和 ___部分組成的。其中地面監(jiān)控部

分是由、__、__、和 __組成的。

2.GPS衛(wèi)星信號(hào)是由、、和三部分組成的。

3.GPS衛(wèi)星是采用 ____ 來進(jìn)行信號(hào)調(diào)制的。

4.測(cè)碼偽距觀測(cè)值所受到的電離層延遲與 __ 成正比，與__ 成反比。

5.在軟件控制下能依次對(duì)多個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，且循環(huán)觀測(cè)一次的時(shí)間大于20ms的通

道稱為 __ 通道。

6.在接收機(jī)間求一次差后可消除 ___參數(shù)，繼續(xù)在衛(wèi)星間求二次差后可消除 ___

參數(shù)，再在歷元間求三次差后可消除 ___ 參數(shù)。

二、單項(xiàng)選擇題

1.GPS衛(wèi)星之所以要發(fā)射兩個(gè)頻率的信號(hào)，其主要目的是為了。

A、消除對(duì)流層延遲 B、消除電離層延遲

C、消除多路徑誤差 D、增加觀測(cè)值個(gè)數(shù)

2.組成寬巷觀測(cè)值（wide lane）的主要目的是為了。

A、消除電離層延遲 B、提高定位精度 C、便于確定整周模糊度 D、檢核

3.未經(jīng)美國政府特許的用戶不能用來測(cè)定從衛(wèi)星至接收機(jī)間的距離。

A、C/A碼B、Ll 載波相位觀測(cè)值

C、載波相位觀測(cè)值D、Y碼

4.利用廣播星歷進(jìn)行單點(diǎn)定位時(shí)，所求得的站坐標(biāo)屬于。

A、1954北京坐標(biāo)系B、1980年西安坐標(biāo)系

C、WGS-84 D、ITRF

5.在一般的GPS 短基線測(cè)量中，應(yīng)盡量采用。

A、單差解 B、三差解 C、雙差固定解 D、雙差浮點(diǎn)解

三、名詞解釋

1、整周跳變：

2、接收通道

3、導(dǎo)航電文

4、重建載波

5、相對(duì)論效應(yīng)：

6、廣域差分GPS7、天線平均相位中心偏差

四、問答題（要點(diǎn)）

1．在全球定位系統(tǒng)中為何要用測(cè)距碼來測(cè)定偽距？

2．為什么說快速而準(zhǔn)確地確定整周模糊度是載波相位測(cè)量中的關(guān)鍵問題

3．什么叫多路徑誤差？在GPS測(cè)量中可采用哪些方法來消除或消弱多路徑誤差？

4．怎樣用雙頻觀測(cè)值來消除電離層延遲？

第三篇：武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理考試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

變形： 變形是自然界普遍存在的現(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(shí)間域和空間域中的變化。變形監(jiān)測(cè)：就是利用測(cè)量與專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)的工作。其任務(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(shí)間特征。變形監(jiān)測(cè)工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識(shí)、檢驗(yàn)理論和假設(shè)的必要手段。

變形體：變形體的范疇可以大到整個(gè)地球，小到一個(gè)工程建(構(gòu))筑物的塊體，它包括自然和人工的構(gòu)筑物。

變形監(jiān)測(cè)對(duì)象： ①全球性的變形研究，如監(jiān)測(cè)全球板塊運(yùn)動(dòng)、地級(jí)移動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)速率變化、地潮等；②區(qū)域性變形研究，如地殼形變監(jiān)測(cè)、城市地面沉降等；③工程和局部性變形研究，如監(jiān)測(cè)工程建筑物的三維變形、滑坡體的滑動(dòng)、地下開采引起的地表移動(dòng)和下沉等。變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)與地基情況來定。要求有明確的針對(duì)性，既要有重點(diǎn)，又要作全面考慮，以便能正確反映出變形體的變化情況，達(dá)到監(jiān)視變形體的安全、了解其變形規(guī)律之目的。有工業(yè)與民用建筑物，水工建筑物，地面沉降

(以水工建筑物為例)：對(duì)于土壩，其觀測(cè)項(xiàng)目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測(cè)；對(duì)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(cè)項(xiàng)目為垂直位移(從而可以求得基礎(chǔ)與壩體的轉(zhuǎn)動(dòng))、水平位移(從而可以求得壩體的扭曲)以及伸縮縫的觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測(cè)。此外，為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對(duì)混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進(jìn)行觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測(cè)。雖然內(nèi)部觀測(cè)一般不由測(cè)量人員進(jìn)行，但在進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，特別是對(duì)變形原因作物理解釋時(shí)，則必須將內(nèi)、外部觀測(cè)的資料結(jié)合起來進(jìn)行分析。

變形監(jiān)測(cè)的目的和意義：對(duì)于工程建筑來說，確保安全，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，災(zāi)害防治。①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的信息，即便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；②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(jì)的理論和地殼運(yùn)動(dòng)的假說，進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)以及建立有效的變形預(yù)報(bào)模型。

.變形監(jiān)測(cè)的方法：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測(cè)的目的、變形大小和變形速度

全球性變形監(jiān)測(cè)：空間大地測(cè)量(GPS,VLBI,SLR,LLR,衛(wèi)星重力探測(cè)技術(shù))。區(qū)域性變形監(jiān)測(cè)：GPS,InSAR,精密水準(zhǔn)測(cè)量。工程和局部性變形監(jiān)測(cè)：地面常規(guī)測(cè)量技術(shù)、地面攝影測(cè)量技術(shù)、特殊和專用的測(cè)量手段、以GPS為主的空間定位技術(shù)。傳統(tǒng)的地表變形監(jiān)測(cè)方法采用的是大地測(cè)量法和近景攝影測(cè)量法。

變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)：1）周期性重復(fù)觀測(cè)；2）精度要求高；3）多種測(cè)繪技術(shù)的綜合應(yīng)用；4）監(jiān)測(cè)網(wǎng)著重研究點(diǎn)位的變化。

1.隨機(jī)現(xiàn)象：在同樣條件下進(jìn)行同樣的觀察或?qū)嶒?yàn)，卻可能發(fā)生種種不同結(jié)果的現(xiàn)象，稱為隨機(jī)現(xiàn)象或偶然現(xiàn)象。2.統(tǒng)計(jì)規(guī)律性：表面上看來，隨機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，完全是隨機(jī)的、偶然的，沒有什么規(guī)律可循。但是，如果我們?cè)谙嗤臈l件下進(jìn)行多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)或大量的觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨機(jī)現(xiàn)象結(jié)果的出現(xiàn)，也具有一定的規(guī)律性。在自然界和人類社會(huì)中，這種現(xiàn)象是普遍存在的，看起來毫無規(guī)律的隨機(jī)現(xiàn)象，卻有著某種規(guī)律性的東西隱藏在它的后面。我們稱這種規(guī)律性為隨機(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。

3.偶然誤差分布特點(diǎn)：①就誤差的絕對(duì)值而言，小誤差比大誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，故誤差的概率與誤差的大小有關(guān)；②大小相等，符號(hào)相反的正負(fù)誤差的數(shù)目幾乎相等，故誤差的密度曲線是對(duì)稱于誤差為0 的縱軸；③極大的正誤差與負(fù)誤差的概率非常小，故絕對(duì)值很大的誤差一般不會(huì)出現(xiàn)。

4.隨機(jī)過程(函數(shù))：在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，對(duì)某一個(gè)不斷變化的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀察，每一個(gè)觀察結(jié)果是一個(gè)確定的隨時(shí)間或空間變化的函數(shù)(例如一條記錄曲線)，對(duì)于觀察時(shí)間間隔內(nèi)的每一瞬時(shí)，這一函數(shù)都有一個(gè)確定的數(shù)值。但由于隨機(jī)誤差的存在，多次的重復(fù)觀測(cè)會(huì)得到不完全相同的函數(shù)結(jié)果(例如一組記錄曲線)。這種函數(shù)，對(duì)于自變量(時(shí)間或空間)的每一個(gè)給定值，它是一個(gè)隨機(jī)變量，我們稱這種函數(shù)為隨機(jī)函數(shù)。通常把自變量為時(shí)間t的隨機(jī)函數(shù)叫做隨機(jī)過程。

5.研究隨機(jī)過程的意義：隨著現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化需求和科學(xué)研究的發(fā)展，越來越迫切地需要了解監(jiān)測(cè)對(duì)象過程的變化，這時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可能是隨時(shí)間或空間而連續(xù)變化的。因此，監(jiān)測(cè)過程和監(jiān)測(cè)結(jié)果也是隨時(shí)間或空間而連續(xù)變化的。在近代物理學(xué)、無線電技術(shù)、自動(dòng)控制、空間技術(shù)等學(xué)科中，都大量應(yīng)用隨機(jī)過程理論。變形的幾何量和物理量的監(jiān)測(cè)，過去以靜態(tài)監(jiān)測(cè)為主。如今，隨著儀器設(shè)備的進(jìn)步和自動(dòng)監(jiān)測(cè)要求提高，對(duì)幾何量和物理量的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)日益增加。顯然，用過去靜態(tài)測(cè)量精度評(píng)定方法是不能正確地評(píng)定動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的，而且也不能進(jìn)一步地分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的特殊現(xiàn)象。因此，有必要研究隨機(jī)過程理論。

6.假設(shè)檢驗(yàn)的一般步驟：1.提出原假設(shè)H0；2.選擇一個(gè)合適的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U，并從樣本（子樣觀測(cè)值）求出統(tǒng)計(jì)量U的值u；3.對(duì)于給定的顯著水平α，查U的分布表，求出臨界值u0，用它劃分接受域W0和拒絕域W1，使得當(dāng)H0為真時(shí)，有P{U∈W1}=α；4.比較u（統(tǒng)計(jì)量U的值）和u0，若u落在拒絕域W1中，就拒絕H0，若u落在接受域W0中，就接受H0。

7.隨機(jī)變量的特征量：概率分布函數(shù)、算數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。隨機(jī)過程的特征量：①概率密度函數(shù)②均值、方差和均方值；③自相關(guān)函數(shù)；④譜密度函數(shù)。8.自相關(guān)函數(shù)：均值和方差是表征隨機(jī)過程在各個(gè)孤立時(shí)刻的統(tǒng)計(jì)特性的重要特征量，但不能反映隨機(jī)過程不同時(shí)刻之間的關(guān)系。因此，除均值和方差外，我們還要用另一個(gè)特征量來反映隨機(jī)過程內(nèi)不同時(shí)刻之間的相關(guān)程度，這種特征量叫相關(guān)函數(shù)或自相關(guān)函數(shù)。

9.頻譜分析法：在實(shí)用上，我們不僅關(guān)心作為隨機(jī)過程的數(shù)據(jù)的均值和相關(guān)函數(shù)，而且往往更關(guān)心隨機(jī)數(shù)據(jù)的頻率分布情況，也就是研究隨機(jī)過程是由哪些頻率成分所組成，不同頻率的分量各占多大的比重等。這種分析方法就是所謂的頻譜分析法。

10.各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程：對(duì)于平穩(wěn)過程，為求特征量，需作大量實(shí)驗(yàn)，獲得多個(gè)隨機(jī)過程的現(xiàn)實(shí)，然后在各t時(shí)刻上求特征量估計(jì)。而在測(cè)量實(shí)踐中，對(duì)某一時(shí)刻t要取得大量的現(xiàn)實(shí)是十分困難的，甚至是不可能的。但是，可以從一個(gè)現(xiàn)實(shí)(即單個(gè)觀測(cè)得到的時(shí)間歷經(jīng))來求特征量。許多平穩(wěn)隨機(jī)過程都可以這樣做，我們把這一類的平穩(wěn)過程稱為各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程。

GPS的作業(yè)方式分為周期性和連續(xù)性：周期性變形監(jiān)測(cè)：因?yàn)橛械淖冃误w的變形極為緩慢，在局部時(shí)間域內(nèi)可以認(rèn)為是穩(wěn)定的，其監(jiān)測(cè)頻率有的是幾個(gè)月，有的甚至長達(dá)幾年，此時(shí)，采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位法進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)處理與分析一般都是事后的。連續(xù)性變形監(jiān)測(cè)：指的是采用固定監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行長時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)序列。雖然連續(xù)性監(jiān)測(cè)模式也是對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性的觀測(cè)，但其觀測(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時(shí)間分辨率。

變形分析的內(nèi)涵：透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從雜亂無章中找出其內(nèi)在規(guī)律，然后遵循規(guī)律辦事。變形分析的研究內(nèi)容：變形的幾何分析和變形的物理解釋。幾何分析是對(duì)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)和事件特性。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。

幾何分析：參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析、觀測(cè)值的平差處理和質(zhì)量評(píng)定以及變形模型參數(shù)估計(jì)等.變形物理解釋的方法可分為統(tǒng)計(jì)分析法、確定函數(shù)法和混合模型法。

統(tǒng)計(jì)分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測(cè)的變形（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)和無力相知，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(bào)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(jì)模型物理意義明確，但計(jì)算工作量較大，并對(duì)用作計(jì)算的基本資料有一定的要求?；旌夏Ｐ头ǎ簩?duì)于那些與效用量關(guān)系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計(jì)算值，而對(duì)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(jì)算成果難以確定他們之間函數(shù)關(guān)系的原因量則仍采用統(tǒng)計(jì)模型，然后與實(shí)際值進(jìn)行擬合而建立的模型

變形體：對(duì)可能產(chǎn)生變形的各種自然或人工的建筑物或構(gòu)筑體我們可以統(tǒng)稱為變形體。變形觀測(cè)：對(duì)變形體在運(yùn)動(dòng)中的空間和時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測(cè)，就稱為變形觀測(cè)。地面監(jiān)測(cè)方法：主要是指用高精度測(cè)量儀器(如經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等)測(cè)量角度、邊長和高程的變化來測(cè)定變形，它們是目前變形監(jiān)測(cè)的主要手段。常用的地面監(jiān)測(cè)方法主要有兩方向(或三方向)前方交會(huì)法、雙邊距離交會(huì)法、極坐標(biāo)法、自由設(shè)站法、視準(zhǔn)線法、小角法、測(cè)距法及幾何水準(zhǔn)測(cè)量法，以及精密三角高程測(cè)量法等。常用前方交會(huì)法、距離交會(huì)法監(jiān)測(cè)變形體的二維(X,Y方向)水平位移；用視準(zhǔn)線法、小角法、測(cè)距法觀測(cè)變形體的水平單向位移；用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法、精密三角高程測(cè)量法觀測(cè)變形體的垂直(Z方向)位移。

地面監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)：①能夠提供變形體的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地監(jiān)測(cè)確定變形體的變形范圍和絕對(duì)位移量；②觀測(cè)量通過組成網(wǎng)的形式可以進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的校核和精度評(píng)定；③靈活性大，能適用于不同的精度要求、不同形式的變形體和不同的外界條件。測(cè)量機(jī)器人：是一種能代替人進(jìn)行自動(dòng)搜索、跟蹤、辨識(shí)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。

固定式變形監(jiān)測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn) 高效、全自動(dòng)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，特別適用于小區(qū)域內(nèi)的變形監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的無人守值的形變監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)①?zèng)]有多余的觀測(cè)量，測(cè)量的精度隨著距離的增長而顯著地降低，且不易檢查發(fā)現(xiàn)粗差；②系統(tǒng)所需的測(cè)量機(jī)器人、棱鏡、計(jì)算機(jī)等設(shè)備因長期固定而需要采取特殊的措施保護(hù)起來；③這種方式需要有雄厚的資金作保證，測(cè)量機(jī)器人等昂貴的儀器設(shè)備只能在一個(gè)變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中專用。

移動(dòng)式半自動(dòng)監(jiān)測(cè)：在各觀測(cè)墩上安置整平儀器，輸入測(cè)站點(diǎn)號(hào)，進(jìn)行必要的測(cè)站設(shè)置，后視之后測(cè)量機(jī)器人會(huì)按照預(yù)置在機(jī)內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)順序、測(cè)回?cái)?shù)，全自動(dòng)地尋找目標(biāo)，精確照準(zhǔn)目標(biāo)、記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各種限差，作超限重測(cè)或等待人工干預(yù)等。完成一個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作之后，人工將儀器搬到下一個(gè)施測(cè)的點(diǎn)上，重復(fù)上述的工作，直至所有外業(yè)工作完成。這種移動(dòng)式網(wǎng)觀測(cè)模式可大大減輕觀測(cè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，所獲得的成果精度更好。8.根據(jù)攝影時(shí)攝影機(jī)內(nèi)外方位元素是否已知，攝影測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方式分為空間前方交會(huì)發(fā)，空間后交-前交法，嚴(yán)密解法以及直接現(xiàn)行變換法

地面攝影測(cè)量方法：就是在變形體周圍選擇穩(wěn)定的點(diǎn)，在這些點(diǎn)上安置攝影機(jī)，并對(duì)變形體進(jìn)行攝影，然后通過內(nèi)業(yè)量測(cè)和數(shù)據(jù)處理得到變形體上目標(biāo)點(diǎn)的二維或三維坐標(biāo)，比較不同時(shí)刻目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)得到它們的位移。

優(yōu)點(diǎn)：① 可以同時(shí)測(cè)定變形體上任意點(diǎn)的變形；②提供完全和瞬時(shí)的三維空間信息；③大量減少野外的測(cè)量工作量；④可以不需要接觸被測(cè)物體；⑤有了攝影底片，可以觀測(cè)到變形體以前的狀態(tài)。

方式：①固定攝站的時(shí)間基線法；②立體攝影測(cè)量法。時(shí)間基線法是把兩個(gè)不同時(shí)刻所拍的像片作為立體像對(duì)，量測(cè)同一目標(biāo)像點(diǎn)的左右和上下視差，這些視差乘以像片比例尺即為目標(biāo)點(diǎn)的位移。立體攝影測(cè)量分為正直攝影、等偏攝影、交向攝影和等傾攝影。

GPS變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)：①測(cè)站間無須通視；②可同時(shí)提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維位移信息；③全天候監(jiān)測(cè)；④監(jiān)測(cè)精度高；⑤操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化；⑥GPS大地高用于垂直位移測(cè)量。GPS變形監(jiān)測(cè)分為：周期性監(jiān)測(cè)模式和連續(xù)性監(jiān)測(cè)模式。

GPS變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理、分析和管理等部分。地面三維激光掃描儀組成：掃描儀、控制器(計(jì)算機(jī))、電源供應(yīng)系統(tǒng)。

三維激光特點(diǎn)：快速、不接觸、穿透、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性、高密度、高精度、數(shù)字化、自動(dòng)化

三維激光優(yōu)點(diǎn)：①速度快，密度高，精度高，特別適合大面積或者表面復(fù)雜的物體測(cè)量及其物體局部細(xì)節(jié)測(cè)量；②不需要接觸物體，昏暗和夜間都不影響外業(yè)測(cè)量；③快速和準(zhǔn)確地獲取表面、體積、斷面、截面、等值線等；④方便將3D模型轉(zhuǎn)換到CAD系統(tǒng)中，直接供工程設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化。.特殊的測(cè)量手段：應(yīng)變測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量、傾斜測(cè)量。

特點(diǎn)：①測(cè)量過程簡(jiǎn)單；②容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)和連續(xù)監(jiān)測(cè)；③提供的是局部的變形信息。25.測(cè)量機(jī)器人三大改正：距離的差分改正（大氣條件的變化對(duì)距離測(cè)量的影響）、球氣差的改正（在極坐標(biāo)的單向測(cè)量中必須考慮球氣差對(duì)高程測(cè)量的影響）、方位角的差分改正（因水平度盤零方向的變化對(duì)水平方位角的影響）。

.垂線測(cè)量：垂線有兩種形式：正垂線和倒垂線。正垂線一般用于建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測(cè)、撓度觀測(cè)和傾斜測(cè)量等。倒垂線大多用于巖層錯(cuò)動(dòng)監(jiān)測(cè)、撓度監(jiān)測(cè)，或用作水平位移的基準(zhǔn)點(diǎn)。正垂線觀測(cè)中的誤差主要有夾線誤差、照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、對(duì)中誤差、垂線儀的零位漂移和螺桿與滑塊間的隙動(dòng)誤差等。倒垂線測(cè)量的誤差主要來源于浮體產(chǎn)生的誤差、垂線觀測(cè)儀產(chǎn)生的誤差、外界條件變化產(chǎn)生的誤差。倒垂測(cè)量中，還會(huì)因儀器的對(duì)中、調(diào)平、讀數(shù)和零位漂移等因素使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。怎樣指定變形監(jiān)測(cè)方案：變形監(jiān)測(cè)方案的制定必須建立在對(duì)工程場(chǎng)地的地質(zhì)條件、施工方案、施工周圍環(huán)境詳盡的調(diào)查了解基礎(chǔ)之上，同時(shí)還需與工程建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位以及有關(guān)部門進(jìn)行協(xié)調(diào)。由于變形監(jiān)測(cè)方案的制定將影響到觀測(cè)的成本、成果的精度和可靠性，因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真、全面地考慮。

變形監(jiān)測(cè)方案制定的主要內(nèi)容：監(jiān)測(cè)內(nèi)容的確定；監(jiān)測(cè)方法、儀器和監(jiān)測(cè)精度的確定；施測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定；監(jiān)測(cè)周期的確定。

五固定：觀測(cè)點(diǎn)位（測(cè)站)；觀測(cè)人員；觀測(cè)設(shè)備；觀測(cè)方法和路線；觀測(cè)環(huán)境條件 監(jiān)測(cè)內(nèi)容的確定：監(jiān)測(cè)內(nèi)容的確定主要根據(jù)監(jiān)測(cè)工程的性質(zhì)和要求，在收集和閱讀工程地質(zhì)勘察報(bào)告、施工組織計(jì)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程周圍和環(huán)境確定變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。變形監(jiān)測(cè)方法和儀器的選擇主要取決于工程地質(zhì)條件以及工程周圍的環(huán)境條件，根據(jù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容的不同可以選擇不同的方法和儀器。

變形監(jiān)測(cè)精度的確定：制定變形監(jiān)測(cè)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，以及觀察的目的等。和其他測(cè)量工作相比，變形觀測(cè)要求的精度高，典型精度是1mm或相對(duì)精度為10的-6次方。確定合理的測(cè)量精度是很重要的，過高的精度要求使測(cè)量工作復(fù)雜，增加費(fèi)用和時(shí)間；而精度定得太低又會(huì)增加變形分析的困難，使所估計(jì)的變形參數(shù)誤差大，甚至?xí)贸霾徽_的結(jié)論。一般來說，如果變形觀測(cè)是為了使變形值不超過某一允許的數(shù)值，以確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10-1/20；如果是為了研究變形的過程，則其誤差應(yīng)比上面這個(gè)數(shù)值小得多，甚至應(yīng)采用目前測(cè)量手段和儀器所能達(dá)到的最高精度。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置：必須安全、可靠，布局合理，突出重點(diǎn)，并能滿足監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)及精度要求，便于長期監(jiān)測(cè)。

沉降觀測(cè)工作點(diǎn)的布設(shè)：1）沉降監(jiān)測(cè)工作點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在最有代表性的部位，還要考慮到建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)條件，建筑物特征，建筑物內(nèi)部應(yīng)力分布狀況等。2）工作點(diǎn)應(yīng)與建筑物連接牢固，使工作點(diǎn)的高程變化能真正反映建筑物的沉降變化情況。3）工作點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)便于觀測(cè)。

變形監(jiān)測(cè)的頻率取決于變形的大小、速度以及觀測(cè)的目的。變形監(jiān)測(cè)頻率的大小應(yīng)能反映出變形體的變形規(guī)律，并可隨單位時(shí)間內(nèi)變形量的大小而定。變形量較大時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)測(cè)頻率；變形量減小或建筑物趨于穩(wěn)定時(shí)，則可減小監(jiān)測(cè)頻率。建筑物變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容有哪些。

（1）建筑物沉降監(jiān)測(cè),水平位移監(jiān)測(cè),傾斜位移監(jiān)測(cè),裂縫監(jiān)測(cè),撓度監(jiān)測(cè) 觀測(cè)值的誤差分類： ①粗差（也稱錯(cuò)誤），它是由于觀測(cè)中的錯(cuò)誤所引起的，例如，GPS觀測(cè)中的周跳現(xiàn)象，水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)的讀錯(cuò)、記錯(cuò)等；②系統(tǒng)誤差。它是在相同的觀測(cè)條件下作一系列的觀測(cè)，而觀測(cè)誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出系統(tǒng)性，③偶然誤差（也稱隨機(jī)誤差），它是在相同的觀測(cè)條件下作一系列的觀測(cè)，而觀測(cè)誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出偶然性。監(jiān)測(cè)資料檢核的意義：

如果在監(jiān)測(cè)資料中存在錯(cuò)誤或系統(tǒng)誤差，就會(huì)對(duì)后續(xù)的變形分析和解釋帶來困難，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。同時(shí)，在變形監(jiān)測(cè)中，由于變形量本身較小，臨近于測(cè)量誤差的邊緣，為了區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，必須設(shè)法消除較大誤差（超限誤差），提高測(cè)量精度，從而盡可能地減少觀測(cè)誤差對(duì)變形分析的影響。變形監(jiān)測(cè)資料處理的首要工作是分析變形觀測(cè)值的質(zhì)量，包括觀測(cè)值的精度和可靠性。這里所指的觀測(cè)值既可以是原始觀測(cè)值，也可以是經(jīng)一定處理后的觀測(cè)值（如GPS測(cè)量所得到的基線向量、坐標(biāo)等）。.變形監(jiān)測(cè)檢核的方法：

變形監(jiān)測(cè)檢核的方法很多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際觀測(cè)情況而定。包括野外檢核和室內(nèi)檢核。室內(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(jì)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(cè)點(diǎn)的內(nèi)在物力意義來分析原始實(shí)測(cè)值的可靠性。包括：一致性分析：時(shí)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。邏輯分析，若存在大的偏差，則有兩種可能： ①誤差引起（大誤差或粗差）；②真實(shí)變形（突變），是險(xiǎn)情的萌芽。監(jiān)測(cè)資料管理系統(tǒng)分為：

①人工管理處理。②計(jì)算機(jī)輔助人工處理。③數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

.數(shù)據(jù)篩選步驟：①組成誤差方程與法方程式；②解法方程式并作整體檢驗(yàn)，求Qvv；③計(jì)算局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量與假設(shè)檢驗(yàn)。

監(jiān)測(cè)資料的插補(bǔ)：由于各種主、客觀條件的限制，當(dāng)實(shí)測(cè)資料出現(xiàn)漏測(cè)時(shí)，或在數(shù)據(jù)處理時(shí)需要利用等間隔觀測(cè)時(shí)，則可利用已有的相鄰測(cè)次或相鄰測(cè)點(diǎn)的可靠資料進(jìn)行插補(bǔ)工作。插補(bǔ)方法:①按內(nèi)在物力聯(lián)系進(jìn)行插補(bǔ)；②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(jì)算、用多項(xiàng)式進(jìn)行曲線擬合、周期函數(shù)的曲線擬合、多面函數(shù)擬合法)。小波變換的基本思想是用一族函數(shù)去表示或逼近一信號(hào)或函數(shù)

小波變換在變形分析中的作用：①觀測(cè)數(shù)據(jù)濾波。對(duì)于變形體的變形監(jiān)測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)序列中的有用信號(hào)和噪聲的時(shí)頻特特性通常是不一樣的。有用信號(hào)在時(shí)域和頻域上是局部化的，表現(xiàn)為低頻特性；而噪聲在時(shí)頻空間中的分布是全局性的，它在整個(gè)觀測(cè)的時(shí)域內(nèi)處處存在，在頻域上表現(xiàn)為高頻特性。因此，小波濾波可有效地分離有用信號(hào)s(t)和噪聲n(t)，實(shí)現(xiàn)消噪的目的；②變形特征提取。借助于小波變換的局部時(shí)頻分析特征，可以聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)，在很強(qiáng)的背景噪聲下，可有效地提取反映變形的特征信息。尤其對(duì)于非平穩(wěn)突變(或非線性)變形、非等時(shí)間間隔觀測(cè)以及弱信號(hào)等特征提取，將會(huì)是一種很好的方法。另外，在高層和高聳建筑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，可以高精度地實(shí)現(xiàn)振動(dòng)特征提取。③不同變形頻率的分離。對(duì)于復(fù)雜周期或多種頻率混雜的變形特征可進(jìn)行有效分離，這對(duì)變形的物理解釋是十分有用的。④觀測(cè)精度估計(jì)，進(jìn)行小波濾波后，一方面實(shí)現(xiàn)了消噪的目的，另一方面所分離出的噪聲實(shí)質(zhì)上反映了變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的觀測(cè)精度，由噪聲量可以更為客觀地評(píng)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度。消噪的步驟：①小波分解。比如，根據(jù)問題的性質(zhì)，選擇一組Daubechies小波濾波系數(shù)構(gòu)造變換矩陣W，并確定其分解層次J，然后對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行J層小波分解。②小波分解高頻系數(shù)的閾值量化處理。選擇閾值的規(guī)則有多種，其意義在于從高頻信息中提取弱小的有用信號(hào)，而不至于在消噪過程中將有用的高頻特征信號(hào)當(dāng)做噪聲信號(hào)而消除。:③小波重構(gòu)。用小波分解的第J層的低頻系數(shù)和經(jīng)過閾值量化處理后的第1層至第J層的高頻系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，可得到消噪后的觀測(cè)數(shù)據(jù)序列估計(jì)值。若將閾值量化處理后的小波分解高頻系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，便可得到觀測(cè)精度的估計(jì)值。

.變形監(jiān)測(cè)成果的整理：便于應(yīng)用分析，方便對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、決策和反饋向需用單位提供資料或歸檔保存整編基礎(chǔ)平時(shí)資料計(jì)算、分析的基礎(chǔ)上，按規(guī)定對(duì)整編年份的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行整編。

觀測(cè)資料的整編常用的圖表:觀測(cè)點(diǎn)變形過程線與建筑物變形分布圖。

變形過程線：是以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以累積變形值(位移、沉陷、傾斜和撓度等)為縱坐標(biāo)繪制成的曲線。觀測(cè)點(diǎn)變形過程線可明顯地反映出變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度，對(duì)于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。

變形過程線的繪制：①根據(jù)觀測(cè)記錄填寫變形數(shù)值表；②繪制觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)變形過程線；③實(shí)測(cè)變形過程線的修勻。

建筑物變形分布圖：能夠全面地反映建筑物的變形狀況。有：①變形值剖面分布圖；②建筑物(或基礎(chǔ))沉陷等值線。

.參考網(wǎng)：在測(cè)量中，當(dāng)觀測(cè)量是未知量的相對(duì)觀測(cè)量而不是絕對(duì)觀測(cè)量時(shí)，要由相對(duì)觀測(cè)量求得未知量的值必須有初始值作為參考。比如在水準(zhǔn)測(cè)量中，高差是兩個(gè)點(diǎn)高程的相對(duì)觀測(cè)量，而不是某一個(gè)點(diǎn)高程的絕對(duì)觀測(cè)量，一個(gè)水準(zhǔn)網(wǎng)中各點(diǎn)的高程計(jì)算必須有一個(gè)高程已知點(diǎn)，這個(gè)已知點(diǎn)就是該網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。必要的基準(zhǔn)參數(shù)構(gòu)成網(wǎng)的基準(zhǔn)，或稱參考系。

.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)：在變形觀測(cè)中，為了采集變形體的變形信息需要布設(shè)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。通過在不同時(shí)間對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，來獲取布設(shè)在變形體上目標(biāo)點(diǎn)的位移。變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)是控制網(wǎng)在變形監(jiān)測(cè)中的一種形式。它可能是水準(zhǔn)網(wǎng)、三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)或GPS網(wǎng)。所以變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)量都是坐標(biāo)的相對(duì)觀測(cè)量，需要給定參考系才能計(jì)算各觀測(cè)周期網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)：分為絕對(duì)網(wǎng)、相對(duì)網(wǎng)。絕對(duì)網(wǎng)：有部分點(diǎn)布設(shè)在變形體外的監(jiān)測(cè)網(wǎng)； 相對(duì)網(wǎng)：網(wǎng)的全部點(diǎn)都在變形體上的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)原則：1）變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的起算點(diǎn)或終點(diǎn)要有穩(wěn)定的點(diǎn)位，應(yīng)布設(shè)在牢靠的非變形區(qū)，為了減少觀測(cè)點(diǎn)誤差的積累，距觀測(cè)區(qū)又不能過遠(yuǎn)。2）為了便于迅速獲得觀測(cè)成果，變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單。3）在確保變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)具有足夠精度的條件下，控制網(wǎng)應(yīng)盡量布設(shè)一次全面網(wǎng)；在特殊條件下，才允許分層控制。4）實(shí)測(cè)原則：測(cè)量儀器、設(shè)備和測(cè)量方法的選擇，要量力而行，不能超越現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，不能提出過高的要求。5）控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)，盡可能多地獲取建筑物變形數(shù)據(jù)，特別是絕對(duì)位移數(shù)據(jù)和時(shí)間信息。控制點(diǎn)便于長期保存。6）變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)應(yīng)與建筑施工采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)

.參考點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))：對(duì)于絕對(duì)網(wǎng)，那些布設(shè)在變形體外的全部點(diǎn)或部分點(diǎn)是作為位移測(cè)量和計(jì)算的參考對(duì)象的點(diǎn)，稱為參考點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)。絕對(duì)位移：如果參考點(diǎn)是穩(wěn)定不動(dòng)的，變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)以它們?yōu)閰⒖妓鶞y(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)的位移就是真實(shí)的位移，也叫絕對(duì)位移。

.參考系虧損(基準(zhǔn)虧損):相對(duì)網(wǎng)由于沒有參考點(diǎn)，以坐標(biāo)為參數(shù)的間接平差模型的系數(shù)矩陣出現(xiàn)秩虧，這種現(xiàn)象叫做參考系虧損或基準(zhǔn)虧損。

GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理：GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差方法分為靜態(tài)平差和動(dòng)態(tài)平差。

靜態(tài)平差：是把各期的觀察數(shù)據(jù)分別進(jìn)行平差處理，而不考慮兩期之間的動(dòng)態(tài)參數(shù)，通過統(tǒng)一基準(zhǔn)來進(jìn)行變形分析。

動(dòng)態(tài)平差：是將監(jiān)測(cè)網(wǎng)作為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，納入監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形參數(shù)，將各期觀測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)合進(jìn)行平差處理。

平均間隙法基本思想：先進(jìn)行兩周期圖形一致性檢驗(yàn)（或集體檢驗(yàn)），如果檢驗(yàn)通過，則確認(rèn)所有參考點(diǎn)是穩(wěn)定的。否則，就要找出不穩(wěn)定點(diǎn)。尋找不穩(wěn)定點(diǎn)的方法是“嘗試法”，一次去掉每一點(diǎn)，計(jì)算圖形不一致性減少的程度，使得圖形不一致性減少最大的那一點(diǎn)是不穩(wěn)定的點(diǎn)。排除不穩(wěn)定點(diǎn)后再重復(fù)上述過程，直到圖形一致性（指去掉不穩(wěn)定點(diǎn)后的圖形）通過檢驗(yàn)為止。

GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)變形分析基準(zhǔn)的統(tǒng)一：GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)是在相隔一定時(shí)間后分期進(jìn)行觀測(cè)的，由于GPS衛(wèi)星星歷、電離層折射等誤差的影響，各期基線向量間之間可能存在系統(tǒng)性的尺度差異和方位差異，若不顧及這種系統(tǒng)性的偏差，則可能導(dǎo)致將系統(tǒng)性偏差當(dāng)作變形值來處理，從而影響變形分析結(jié)果的正確性。所以，對(duì)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的各期觀測(cè)資料，除了保持其位置基準(zhǔn)的統(tǒng)一之外，還必須消除各期觀測(cè)值之間的尺度偏差和方位偏差，實(shí)現(xiàn)位置基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)和方位基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

.多元線性回歸分析：多元線性回歸的中心問題是：確定對(duì)變量影響的因子及它們之間的關(guān)系，運(yùn)用最小二乘法求回歸方程中的回歸系數(shù)

它是研究一個(gè)變量(因變量)與多個(gè)因子(自變量)之間非確定關(guān)系(相關(guān)關(guān)系)的最基本方法。該方法通過分析所觀測(cè)的變形(效應(yīng)量)和外因(原因)之間的相關(guān)性，來建立荷載-變形之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。其數(shù)學(xué)模型為：(1)具體分析步驟：①建立多元線性回歸方程。多元線性回歸數(shù)學(xué)模型用矩陣表示為y=xβ+ε；由最小二乘原理可求得β的估值為(2)事實(shí)上，這只是我們對(duì)問題初步分析所得的一種假設(shè)，所以，在求得多元線性回歸方程后，還需要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。②回歸方程顯著性檢驗(yàn)。如果因變量y與自變量x1,x2,?,xp之間不存在線性關(guān)系，則模型(1)中的β為零向量，即有原假設(shè)：H0:β1=0，β2，?，βp=0 將此原假設(shè)作為模型(1)的約束條件，求得統(tǒng)計(jì)量(3).在原假設(shè)成立時(shí)，統(tǒng)計(jì)量F應(yīng)服從F(p,n-p-1)分布，故在選擇顯著水平α后，可用下式檢驗(yàn)原假設(shè)：(4).對(duì)回歸方程的有效性(顯著性)進(jìn)行檢驗(yàn)。若上式成立，即認(rèn)為在顯著水平α下，y對(duì)x1,x2,?,xp有顯著的線性關(guān)系，回歸方程是顯著的。③回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)?；貧w方程顯著，并不意味著每個(gè)自變量x1,x2,?,xp對(duì)因變量y的影響都顯著，我們總想從回歸方程中剔除那些可有可無的變量，重新建立更為簡(jiǎn)單的線性回歸方程。檢驗(yàn)因子xj是否顯著的原假設(shè)為：H0:βj=0.原假設(shè)的統(tǒng)計(jì)量(5)，若統(tǒng)計(jì)量(6)，則認(rèn)為回歸系數(shù)(7)在1-α的置信度下是顯著的，否則是不顯著的。對(duì)回歸系數(shù)進(jìn)行一次檢驗(yàn)后，只能剔除其中的一個(gè)因子，然后重新建立新的回歸方程，再對(duì)新的回歸系數(shù)逐個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)，重復(fù)以上過程，直到余下的回歸系數(shù)都顯著為止。.逐步回歸計(jì)算：

逐步回歸計(jì)算是建立在F檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐個(gè)接納顯著因子進(jìn)入回歸方程。當(dāng)回歸方程中接納一個(gè)因子后，由于因子之間的相關(guān)性，可使原先已在回歸方程中的其他因子變成不顯著，這需要從回歸方程中剔除。所以在接納一個(gè)因子后，必須對(duì)已在回歸方程中的所有因子的顯著性進(jìn)行F檢驗(yàn)，剔除不顯著的因子，直到?jīng)]有不顯著因子后，再對(duì)未選入回歸方程的其他因子用F檢驗(yàn)來考慮是否接納進(jìn)入回歸方程(一次只接納一個(gè))。反復(fù)運(yùn)用F檢驗(yàn)，進(jìn)行剔除和接納，直到得到所需的最佳回歸方程。逐步回歸計(jì)算步驟：

①由定性分析得到對(duì)因變量y的影響因子有t個(gè)，分別由每一因子建立1個(gè)一元線性回歸方程，求相應(yīng)的殘差平方和S剩，選其最小的S剩對(duì)應(yīng)的因子作為第一個(gè)因子入選回歸方程。對(duì)該因子進(jìn)行F檢驗(yàn)，當(dāng)其影響顯著時(shí)，接納該因子進(jìn)入回歸方程。②對(duì)余下的t-1個(gè)因子，再分別依次選一個(gè)，建立二元線性方程(共有t-1個(gè))，計(jì)算它們的殘差平方和及各因子的偏回歸平方和，選擇與max(β(倒v)j平方/cjj)j都為下標(biāo)

對(duì)應(yīng)的因子為預(yù)選因子，作F檢驗(yàn)，若影響顯著，則接納此因子進(jìn)入回歸方程。③選第三個(gè)因子，方法同②，則共可建立t-2個(gè)三元線性回歸方程，計(jì)算它們的殘差平方和及各因子的偏回歸平方和，同樣，選擇 max(β(倒v)j平方/cjj)j都為下標(biāo)的因子為預(yù)選因子，作F檢驗(yàn)，若影響顯著，則接納此因子進(jìn)入回歸方程。在選入第三個(gè)因子后，對(duì)原先已入選的回歸方程的因子應(yīng)重新進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)出不顯著因子后，應(yīng)將它剔除出回歸方程，然后繼續(xù)檢驗(yàn)已入選的回歸方程因子的顯著性。④在確認(rèn)選入回歸方程的因子均為顯著因子后，則繼續(xù)開始從未選入方程的因子中挑選顯著因子進(jìn)行回歸方程，其方法與步驟③相同。反復(fù)運(yùn)用F檢驗(yàn)進(jìn)行因子的剔除與接納，直至得到所需的回歸方程。

1.選第一個(gè)因子。由分析結(jié)果，對(duì)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(gè)因子。對(duì)一元回歸方程中已選入的因子，加入另外一個(gè)因子，建立二元線性回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.選第三個(gè)因子。根據(jù)已選入的二個(gè)因子，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(gè)因子后，應(yīng)對(duì)原先已選入回歸方程的因子重新進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。4.繼續(xù)選因子。

多元線性回歸分析的應(yīng)用：

①變形的成因分析，當(dāng)式y(tǒng)t=β0+β1xt1+β2xt2+?+βpxtp+εt中的自變量xt1,xt2,?,xtp為因變量的各個(gè)不同影響因子時(shí)，則上述方程可用來分析與解釋變形與變形原因之間的因果關(guān)系；②變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，當(dāng)式。。中的自變量xt1,xt2,?,xtp在t時(shí)刻的值為已知值或可觀測(cè)值時(shí)，則方程可預(yù)測(cè)變形體在同一時(shí)刻的變形大小。4.時(shí)間序列分析特點(diǎn)：

逐次的觀測(cè)值通常是不獨(dú)立的，且分析必須考慮到觀測(cè)資料的時(shí)間順序，當(dāng)逐次觀測(cè)值相關(guān)時(shí)，未來數(shù)值可以由過去觀測(cè)資料來預(yù)測(cè)，可以利用觀測(cè)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(dòng)態(tài)特征。時(shí)間序列的基本思想：

對(duì)于平穩(wěn)、正態(tài)、零均值的時(shí)間序列{xt},若xt的取值不僅與其前n步的各個(gè)取值xt-1,xt-2,?,xt-n有關(guān)，而且還與前m步的各個(gè)干擾at-1,at-2,?,at-m有關(guān)(n,m=1,2,?)，則按多元線性回歸的思想，可得到最一般的ARMA模型：。。

5.ARMA模型建立的一般步驟：A數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理；B模型結(jié)構(gòu)選擇；C模型結(jié)構(gòu)調(diào)整；D模型參數(shù)估計(jì)；E模型適用性檢驗(yàn)

6.偏相關(guān)函數(shù)對(duì)AR模型具有截尾性，而對(duì)MA模型具有拖尾性

.ARMA模型與回歸模型的區(qū)別：根本區(qū)別在于回歸模型可以描述隨機(jī)變量與其他變量之間的相關(guān)關(guān)系。但是，對(duì)于一組隨機(jī)觀測(cè)數(shù)據(jù)x1,x2,?,即一個(gè)時(shí)間序列{xt}，它卻不能描述其內(nèi)部的相關(guān)關(guān)系；另一方面，實(shí)際上，某些隨機(jī)過程與另一些變量取值之間的隨機(jī)關(guān)系往往根本無法用任何函數(shù)關(guān)系式來描述。這時(shí)，需要采用這個(gè)隨機(jī)過程本身的觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系來揭示這個(gè)隨機(jī)過程的規(guī)律性。xt和xt-1,xt-2,?同屬于時(shí)間序列{xt},是序列中不同時(shí)刻的隨機(jī)變量，彼此相互關(guān)聯(lián)，帶有記憶性和繼續(xù)性，是一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型。.灰色系統(tǒng)理論：

灰色系統(tǒng)理論研究的是貧信息建模，它提供了貧信息情況下解決系統(tǒng)問題的新途徑。它把一切隨機(jī)過程看做是在一定范圍內(nèi)變化的、與時(shí)間有關(guān)的灰色過程，對(duì)灰色量不是從尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律的角度，通過大樣本進(jìn)行研究，而是用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強(qiáng)的生成數(shù)列后再作研究?；疑碚撜J(rèn)為系統(tǒng)的行為現(xiàn)象盡管是朦朧的，數(shù)據(jù)是雜亂無章的，但它畢竟是有序的，有整體功能的，在雜亂無章的數(shù)據(jù)后面，必然潛藏著某種規(guī)律，灰數(shù)的生成，是從雜亂無章的原始數(shù)據(jù)中去開拓、發(fā)現(xiàn)、尋找這種內(nèi)在規(guī)律。變形監(jiān)測(cè)中灰色建模的基本思路：

對(duì)離散的帶有隨機(jī)性的變形監(jiān)測(cè)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)

灰色系統(tǒng):信息不完全的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。信息不完全一般指：①系統(tǒng)因素不完全明確；②因素關(guān)系不完全清楚；③系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完全知道；④系統(tǒng)的作用原理不完全明了。

灰數(shù)、灰元、灰關(guān)系：灰數(shù)是指信息不完全的數(shù)，即只知大概范圍而不知其確切值的數(shù)，灰數(shù)是一個(gè)數(shù)集，灰元是指信息不完全的元素；灰關(guān)系是指信息不完全的關(guān)系。

灰數(shù)的白化值：是指，令a為區(qū)間，ai為a中的數(shù)，若(一個(gè)○，里面一個(gè)×)在a中取值，則稱ai為(一個(gè)○，里面一個(gè)×)的一個(gè)可能的白化值。

累加生成：即對(duì)原始數(shù)據(jù)列中各時(shí)刻的數(shù)據(jù)依次累加，從而形成新的序列。累減生成：即對(duì)生成序列的前后兩數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算。遞推式Kalman濾波步驟：

①由變形系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型關(guān)系式(狀態(tài)方程和觀測(cè)方程)，確定系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Φk/k-

1、動(dòng)態(tài)噪聲矩陣Γk-1和觀測(cè)矩陣Hk。②利用m組觀測(cè)數(shù)據(jù)中的第一組觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定濾波的初值，包括：狀態(tài)向量的初值X0及其相應(yīng)的協(xié)方差陣P0、觀測(cè)噪聲的協(xié)方差陣Rk和動(dòng)態(tài)噪聲的協(xié)方差陣Qk。③讀取m組觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)施Kalman濾波。④存儲(chǔ)濾波結(jié)果中最后一組的狀態(tài)向量估計(jì)X和相應(yīng)的協(xié)方差陣P。⑤等待當(dāng)前觀測(cè)時(shí)段的數(shù)據(jù)。⑥將上述m組觀測(cè)數(shù)據(jù)中的第一組觀測(cè)數(shù)據(jù)去掉，把當(dāng)前新的一組觀測(cè)數(shù)據(jù)放在其最后位置，重新構(gòu)成m組觀測(cè)數(shù)據(jù)，回到步驟①，重新進(jìn)行Kalman濾波。如此遞推下去，達(dá)到自動(dòng)濾波的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn):①以分布方式存儲(chǔ)知識(shí)，知識(shí)不是存儲(chǔ)在特定的存儲(chǔ)單元中，而是分布在整個(gè)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(jì)算功能分布在多個(gè)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(cuò)能力，它可以從不完善的數(shù)據(jù)和圖形中通過學(xué)習(xí)作出判斷；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)系統(tǒng)復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)特性。

神經(jīng)元只模擬了3個(gè)功能：對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，以確定其強(qiáng)度（權(quán)值）；確定所有輸入信號(hào)組合的效果（加權(quán)和）；確定其輸出（轉(zhuǎn)移特性）BP網(wǎng)絡(luò)：BP網(wǎng)絡(luò)即誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入-輸出模式映射關(guān)系，而無需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。它的學(xué)習(xí)規(guī)則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括輸入層、隱層和輸出層。BP網(wǎng)絡(luò)算法：

把輸入模式從輸入層傳到隱含層節(jié)點(diǎn)，經(jīng)隱含層節(jié)點(diǎn)逐層處理后，產(chǎn)生一個(gè)輸出模式傳至輸出層，這一過程成為正向傳播；如果經(jīng)正向傳播在輸出層沒有得到所期望的輸出模式，則轉(zhuǎn)為誤差反向傳播過程，即把誤差信號(hào)沿原連接路徑返回，并通過修改各層神經(jīng)元的連接權(quán)值，使誤差信號(hào)為最?。恢貜?fù)正向傳播和反向傳播過程，直至得到所期望的輸出模式為止。

13.變形按其時(shí)間特性可分為靜態(tài)模式、運(yùn)動(dòng)模式和動(dòng)態(tài)模式。動(dòng)態(tài)模式分為幾何分析和物理解釋兩部分。幾何分析主要是找出變形的頻率和振幅，而無力解釋是尋找變形體對(duì)作用荷載的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

頻譜分析是將時(shí)域內(nèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)序列通過傅里葉級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)換到頻域內(nèi)進(jìn)行分析，它有助于確定時(shí)間序列的準(zhǔn)確周期并判別隱蔽性和復(fù)雜性的周期數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)模型存在的問題：

①當(dāng)觀測(cè)資料序列較短或工程建筑物未經(jīng)歷荷載極值工況時(shí)，由這些資料建立的數(shù)學(xué)模型不能用于監(jiān)控建筑物的安全狀況；②統(tǒng)計(jì)模型主要依賴于數(shù)學(xué)處理，沒有聯(lián)系工程或建筑物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因此，對(duì)建筑物的變形狀態(tài)難以作出力學(xué)意義上的解釋。

位移(位移分量)：彈性體內(nèi)任一點(diǎn)的位移，用它在坐標(biāo)軸x,y,z上的投影u,v,w來表示，以沿坐標(biāo)軸正方向?yàn)檎?fù)方向?yàn)樨?fù)，這3個(gè)投影稱為在該點(diǎn)的位移分量。

正應(yīng)變：彈性體受力后，任一點(diǎn)P將產(chǎn)生形變，線段每單位長度的伸縮稱為正應(yīng)變,線段之間的直角的改變稱為剪應(yīng)變。有限單元：有限元法分析工程力學(xué)問題的基本特點(diǎn)是將結(jié)構(gòu)物進(jìn)行離散，即將連續(xù)體離散為有限多個(gè)在節(jié)點(diǎn)上互相連接的單元，這些單元簡(jiǎn)稱為有限單元。.在劃分網(wǎng)格和布置節(jié)點(diǎn)時(shí)需注意以下幾個(gè)問題： ①單元形態(tài)一般取等參單元，每個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)依據(jù)建筑物及其地基的復(fù)雜程度以及變形和溫度測(cè)點(diǎn)的位置來確定，其中變形和溫度測(cè)點(diǎn)一般應(yīng)作為單元的節(jié)點(diǎn)，以減小計(jì)算內(nèi)插所產(chǎn)生的誤差；②為了使單元的形函數(shù)比較合理，要求單元的最小二面角應(yīng)大于30°，單元的最長和最短邊的比值要小于5。另外，在建筑物的某些部位，單元的尺寸與壩高之比要大于臨界尺寸。

有限元法基本思路：首先對(duì)分析域進(jìn)行單元剖分，對(duì)每一個(gè)單元建立以單元節(jié)點(diǎn)位移為參數(shù)的位移插值函數(shù)，使得單元內(nèi)任意一點(diǎn)處的位移可由單元節(jié)點(diǎn)位移內(nèi)插求得。根據(jù)幾何方程和物理方程，可由位移插值函數(shù)求得單元內(nèi)任意一點(diǎn)處的應(yīng)變和應(yīng)力。整個(gè)彈性體的應(yīng)變位能可表示成節(jié)點(diǎn)位移的函數(shù)，外力(包括體積力和邊界力)所做的功也可表示成外力在節(jié)點(diǎn)上的等效力與節(jié)點(diǎn)位移的乘積。這樣，整個(gè)彈性體的變形可表示成節(jié)點(diǎn)位移和等效節(jié)點(diǎn)力(荷載)的函數(shù)。按照最小位能原理得到求節(jié)點(diǎn)平衡方程。在位移邊界條件的約束下，求得節(jié)點(diǎn)位移，繼而求得各個(gè)單元內(nèi)的任意一點(diǎn)的位移、應(yīng)變和應(yīng)力。

變形的確定性模型：是利用變形體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)所建立起來的變形-荷載的關(guān)系模型。變形量有不同類型，相應(yīng)的有不同類型的變形確定性模型，具體而言，有位移確定性模型、應(yīng)力確定性模型等。

大壩位移確定性模型思路：

首先假設(shè)壩體和基巖的物理參數(shù)，用有限元法計(jì)算不同外荷載(水位或溫度)下的位移，通過對(duì)位移計(jì)算值的擬合，得到水位分量和溫度分量的表達(dá)式，由于采用假設(shè)的物理參數(shù)，須對(duì)擬合的表達(dá)式施加調(diào)整參數(shù)，調(diào)整參數(shù)修正假設(shè)的物理參數(shù)與實(shí)際的物理參數(shù)的偏差所引起的模型系數(shù)的誤差。由于時(shí)效分量的產(chǎn)生原因復(fù)雜，它綜合反映了壩體和基巖在多種因素影響下的不可逆變形，難以用確定性方法得到其表達(dá)式，因而它仍采用統(tǒng)計(jì)模式。

反分析：如果效仿系統(tǒng)識(shí)別理論，將正分析成果作為依據(jù)，通過一定的理論分析，借以反求建筑物及其周圍的材料參數(shù)，以及尋找某些規(guī)律和信息，及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中去，統(tǒng)稱為反分析。它包括反演分析和反饋分析兩個(gè)部分。反演分析是將正分析的成果作為依據(jù)，通過相應(yīng)的理論分析，借以反求大壩等水工建筑物和地基的材料參數(shù)及其某些結(jié)構(gòu)特征等

反饋分析是綜合應(yīng)用正分析與反演分析的成果，并通過相應(yīng)的理論分析，從中尋找某些規(guī)律和信息，及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中去，達(dá)到饋控的目的，另一方面還為未建壩的設(shè)計(jì)、施工反饋信息，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工的目的，從而最大限度地從觀測(cè)資料中提取信息。

變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.測(cè)量控制網(wǎng)有:測(cè)圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的含義:①在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，希望在現(xiàn)有的人力、物力和財(cái)力條件下，使控制網(wǎng)具備最高的精度、靈敏度和可靠性；②控制網(wǎng)在滿足精度、靈敏度和可靠性要求的前提下，使控制網(wǎng)的成本（費(fèi)用）最低?？刂凭W(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題分類：

①零類設(shè)計(jì)問題(基準(zhǔn)選擇)。即對(duì)一個(gè)已知圖形結(jié)構(gòu)和觀測(cè)計(jì)劃的自由網(wǎng)，為控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)及其方差陣選擇一個(gè)最優(yōu)的坐標(biāo)系。這就是在已知設(shè)計(jì)矩陣A和觀測(cè)值的權(quán)陣P的條件下，確定網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)向量X和其協(xié)因數(shù)陣Qxx，使X得某個(gè)目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極值。因此，零階段設(shè)計(jì)問題也就是一個(gè)平差問題。已知量：A,P，設(shè)計(jì)變量：X,Qxx ②Ⅰ類設(shè)計(jì)問題（結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計(jì)問題）。即在已知觀測(cè)值的權(quán)陣P的條件下，確定設(shè)計(jì)矩陣A，使網(wǎng)中某些元素的精度達(dá)到預(yù)定值或最高精度，或者使坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣最佳逼近一個(gè)給定的矩陣Q′xx（準(zhǔn)則矩陣）。已知量：P,Qxx，設(shè)計(jì)變量：A ③Ⅱ類設(shè)計(jì)問題（觀測(cè)值權(quán)的分配問題）。即已知設(shè)計(jì)矩陣A，確定觀測(cè)值的權(quán)陣P，使某些元素達(dá)到預(yù)定的精度或精度最高，或者使坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣最佳逼近一個(gè)給定的矩陣Q′xx。已知量：A,Qxx。設(shè)計(jì)變量：P ④Ⅲ類設(shè)計(jì)問題（網(wǎng)的改造或加密方案的設(shè)計(jì)問題）。通過增加新點(diǎn)和新的觀測(cè)值，以改善原網(wǎng)的質(zhì)量。在給定的改善質(zhì)量的前提下，使改造測(cè)量工作量最小，或者在改造費(fèi)用一定的條件下，使改造方案的效果最佳。已知量：Qxx，設(shè)計(jì)變量：A,P 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法：

①解析設(shè)計(jì)法：是通過建立優(yōu)化設(shè)計(jì)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)算法，求出問題的嚴(yán)格最優(yōu)解。

優(yōu)點(diǎn)：所需機(jī)時(shí)一般較少，理論上比較嚴(yán)密，其最終結(jié)果是嚴(yán)格最優(yōu)的。

缺點(diǎn)：優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，有時(shí)難以建立，最終的結(jié)果有時(shí)是理想化的，在實(shí)際中實(shí)施起來比較困難或者不可行。②機(jī)助設(shè)計(jì)法：是將電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和判別能力同設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，通過對(duì)一個(gè)憑經(jīng)驗(yàn)擬定的初始設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行分析、計(jì)算，求出各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷地修改，直到設(shè)計(jì)者滿意的一種設(shè)計(jì)方法。

解析法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是所需機(jī)時(shí)一般較少，理論上比較嚴(yán)密，其最終的結(jié)果是嚴(yán)格最有的：缺點(diǎn)是優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，有事難以建立，最終的結(jié)果有時(shí)是理想化的，在實(shí)際中實(shí)施起來比較困難或者不可行：

機(jī)助法優(yōu)點(diǎn)：⑴適應(yīng)性廣，可用于除零階段設(shè)計(jì)問題外的任何一階段設(shè)計(jì)，特別是Ⅰ類、Ⅱ類和各種混合的設(shè)計(jì)問題；⑵設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性和切實(shí)可行性。由于設(shè)計(jì)過程中融入了設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，是最終結(jié)果一定是實(shí)際的，切實(shí)可行的。⑶計(jì)算模型簡(jiǎn)單，可直接利用平差模型和分析模型，一般無需建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，有利于一般人員掌握和在生產(chǎn)單位的推廣使用。缺點(diǎn)：所需的機(jī)時(shí)一般較多，最終結(jié)果相對(duì)于解析法而言，在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)意義上可能并非最優(yōu)，只是一種近似最優(yōu)解，但是這種差別在實(shí)用上并不太重要。.優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟： ①分析實(shí)際問題，結(jié)合各種設(shè)計(jì)要求，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的數(shù)學(xué)模型②選擇適當(dāng)?shù)那蠼夥椒?，編制電算程序，在?jì)算機(jī)上進(jìn)行求解；③分析解算的合理性，可行性，并對(duì)成果作出評(píng)價(jià)。.控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：

⑴精度—描述誤差分布離散程度的一種度量（精度指標(biāo)有方差或均方根差）；

⑵可靠性—發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力大小的一種度量（內(nèi)部可靠性，外部可靠性）； ⑶靈敏度—監(jiān)測(cè)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)某一變形的能力大小的一種度量（變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的總體靈敏度、監(jiān)測(cè)網(wǎng)的局部靈敏度與單點(diǎn)靈敏度）； ⑷經(jīng)濟(jì)—建網(wǎng)費(fèi)用。.機(jī)助法優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)：

原理：對(duì)一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初始網(wǎng)，利用平差模型和網(wǎng)的分析模型，對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。若質(zhì)量指標(biāo)未達(dá)到或高于設(shè)計(jì)要求，則根據(jù)分析結(jié)果，采用人機(jī)對(duì)話的形式適當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行分析評(píng)估。如此多次修改，直到各項(xiàng)指標(biāo)都滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)者感到滿足為止。

1、如基準(zhǔn)線兩端點(diǎn)確有位移，則對(duì)觀測(cè)點(diǎn)偏離值有何影響，推導(dǎo)公式并分析其精度。

對(duì)于基準(zhǔn)線觀測(cè)，如圖所示，當(dāng)端點(diǎn)Ａ、Ｂ由于本身位移而變動(dòng)到了Ａ’、Ｂ’

時(shí)，則對(duì)P點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)所得到的偏離值不再是Li’，而變成了Li。

由圖不難看出，端點(diǎn)位移對(duì)偏離值的影響為:

?i?Li??Li?

SiB??a??b???bSAB

Li??Li??i?Li??b??a??bSiBSAB

P點(diǎn)實(shí)際偏離AB基準(zhǔn)線的偏離值為:

假設(shè)Pi點(diǎn)首次觀測(cè)時(shí)，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為L’0i，則所求該點(diǎn)的實(shí)際位移值為 :

?a??b?i?Li??b??idi??Li??i??L0SiB?L0SAB

Ki?

因觀測(cè)點(diǎn)至基準(zhǔn)線端點(diǎn)距離為一常數(shù)，令

故上式寫成：

SiBSAB

?idi?Li?Ki??a??1?Ki???b?L0

Pi點(diǎn)位移值的精度計(jì)算公式 :

2222md?2m?2K?2K?1?mii測(cè)端i??

Ki?

對(duì)上述中誤差計(jì)算公式進(jìn)行分析：（1）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)線中點(diǎn)時(shí)，取

SiB1?SAB2

1222md?2m?m端測(cè)i2

（2）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)靠近任一端點(diǎn)時(shí)，取近似值 ：

Ki?0或Ki?1

222md?2m?m測(cè)端i

對(duì)基準(zhǔn)線法的精度進(jìn)行分析：

1222md?2m?m端測(cè)i2

（1）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)線中點(diǎn)時(shí)：

（2）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)靠近任一端點(diǎn)時(shí)：

222md?2m?m測(cè)端i

由此可見，觀測(cè)點(diǎn)越靠近基準(zhǔn)線端點(diǎn)，則端點(diǎn)位移對(duì)變形觀測(cè)的影響越大。

但此時(shí)，實(shí)際測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)偏離值的精度較高，因此，在實(shí)際變形觀測(cè)工作中，仍認(rèn)為在整條基準(zhǔn)線上測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)位移值的精度均勻一致，即整條測(cè)線上任意點(diǎn)位移值的精度比 較接近。

第四篇：武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院-大學(xué)生科研項(xiàng)目立項(xiàng)-項(xiàng)目指南

“云南麗江地球物理野外實(shí)踐教育基地”項(xiàng)目

武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院 大學(xué)生科研項(xiàng)目申請(qǐng)指南

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

為了充分發(fā)揮大地測(cè)量學(xué)與地球物理學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)兩個(gè)學(xué)科的綜合、交叉與融合，培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)和地球物理專業(yè)知識(shí)的優(yōu)秀人才，國家教育部批準(zhǔn)“云南麗江地球物理野外實(shí)踐教育基地”項(xiàng)目（后簡(jiǎn)稱“野外實(shí)踐項(xiàng)目”），以開展教學(xué)方式改革，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和科技創(chuàng)新能力，現(xiàn)從野外實(shí)踐項(xiàng)目中提出部分經(jīng)費(fèi)，用于鼓勵(lì)和支持大學(xué)生積極參加科技創(chuàng)新研究。

二、資助對(duì)象

武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院地球物理專業(yè)和大地測(cè)量專業(yè)（A方向）的全日制在校二年級(jí)和三年級(jí)本科生均可申報(bào)。

三、資助方向

重點(diǎn)資助以下研究方向：

（1）地球重力場(chǎng)理論、方法與應(yīng)用；

（2）大地測(cè)量地球物理反演理論、方法及應(yīng)用；（3）地球自轉(zhuǎn)、自由震蕩、內(nèi)部物理及地球動(dòng)力學(xué)；（4）空間大地測(cè)量理論、技術(shù)及應(yīng)用；（5）地震波理論及應(yīng)用、層析成像、地震成因；（6）勘探及應(yīng)用地球物理；

（7）地磁、地電、地?zé)崂碚摷皯?yīng)用。

四、資助額度及期限

每個(gè)立項(xiàng)項(xiàng)目資助強(qiáng)度為2000-4000元。執(zhí)行年限為1～2年，其中二年級(jí)學(xué)生可以申請(qǐng)2年期限(4000元)，三年級(jí)學(xué)生只能申請(qǐng)1年期限(2000元)。每個(gè)項(xiàng)目參 1 與人數(shù)：2～4人。共設(shè)立20個(gè)項(xiàng)目：二年級(jí)學(xué)生，10個(gè)項(xiàng)目，三年級(jí)學(xué)生，10個(gè)項(xiàng)目。

五、申請(qǐng)規(guī)定

項(xiàng)目屬于自由申請(qǐng)，建議申請(qǐng)者咨詢專業(yè)老師，詳細(xì)了解項(xiàng)目規(guī)定和要求，且必須選擇測(cè)繪學(xué)院一名在職老師作為項(xiàng)目的指導(dǎo)老師。申請(qǐng)者必須填寫《武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院大學(xué)生科研項(xiàng)目立項(xiàng)申請(qǐng)書》，申請(qǐng)結(jié)果待組織有關(guān)專家進(jìn)行評(píng)審確定后公布。

六、成果管理

項(xiàng)目研究成果，包括：1）研究報(bào)告；2）研究論文；3）數(shù)據(jù)；4）軟件；5）專利；6）其他形式（申報(bào)時(shí)請(qǐng)注明）。成果如果公開發(fā)表，需在顯著位置標(biāo)注“教育部武漢大學(xué)-云南麗江地球物理野外實(shí)踐教育基地”項(xiàng)目資助。項(xiàng)目完成后，將組織有關(guān)老師對(duì)研究成果進(jìn)行考核評(píng)定?？己诵问剑禾峤谎芯砍晒ㄖ辽侔ㄇ懊嫠械那八捻?xiàng)成果）紙質(zhì)文檔三份，電子文檔一份，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯。

七、申請(qǐng)截止日期

2014年啟動(dòng)項(xiàng)目的申請(qǐng)截止日期：2015年3月15日。請(qǐng)?jiān)谏陥?bào)書截止日期之前，將申報(bào)書一式兩份紙質(zhì)本及電子文檔提交給曹黎老師。

八、聯(lián)系人

曹黎老師，電話：027 68771695；156 2356 4399； e-mail: lcao@sgg.whu.edu.cn

武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院

2014年12月26日

第五篇：武漢紡織大學(xué)水污染控制工程考試重點(diǎn)

問答題

四、問答題（每題6分，共30分）

1、請(qǐng)從運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行管理、處理水質(zhì)、適用場(chǎng)合等方面比較傳統(tǒng)推流式活性污泥法工藝與完全混合活性污泥法工

4.說明什么是活性污泥，其組成和評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？

答：污水經(jīng)過一段時(shí)間的曝氣后，水中會(huì)產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的黃褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是活性污泥。

組成：①具有代謝功能活性的微生物群體（Ma）；②微生物內(nèi)源代謝，自身氧化的殘留物（Me）：③由原污水夾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)（Mi）；④由污水夾入的無機(jī)物質(zhì)（Mii）。評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）混合液懸浮固體濃度(MLSS)，也稱為污泥濃度；（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)；（3）污泥沉降比(SV)；（4）污泥體積指數(shù)(SVI)；（5）泥齡（θc）。

8、理想沉淀池的三個(gè)假設(shè)條件是什么？

答：①污水在池內(nèi)沿水平方向做等速流動(dòng)，水平流速為V，從入口到出口的流動(dòng)時(shí)間為t；②在流入?yún)^(qū)，顆粒沿垂直截面均勻分布并處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于水平流速V；③顆粒沉到底即認(rèn)為被去除。

12、什么是厭氧生物處理？厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)？

答：利用厭氧微生物在缺氧條件下降解廢水中有機(jī)污染物的一種廢水處理方法。

優(yōu)點(diǎn)：能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低：污泥量少；營養(yǎng)鹽需要少；產(chǎn)生甲烷，可作為潛在的能源；可消除氣體排放的污染；處理高濃度的有機(jī)廢水；可承受較高的有機(jī)負(fù)荷和容積負(fù)荷；厭氧污泥可長期保存，添加底物后可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。

主要缺點(diǎn)：（1）反應(yīng)過程較為復(fù)雜——厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個(gè)連續(xù)的微生物過程；（2）對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素較敏感；（3）出水水質(zhì)較差，需進(jìn)一步利用好氧法進(jìn)行處理；（4）氣味較大；（5）對(duì)氨氮的去除效果不好；

13、傳統(tǒng)的活性污泥法優(yōu)缺點(diǎn)？如何改進(jìn)？

15、說明兩級(jí)厭氧處理和兩相厭氧處理的區(qū)別？

17、試述與活性污泥法相比，生物膜法的特點(diǎn)體現(xiàn)在哪些方面？

答：①微生物相方面的特征⑴生物膜中的微生物多樣化，能夠存活世代時(shí)間較長的微生物⑵生物的食物鏈長⑶分段運(yùn)行與優(yōu)勢(shì)菌屬② 處理工藝方面的特征⑴耐沖擊負(fù)荷，對(duì)水質(zhì)，水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性⑵微生物量多，處理能力大，凈化能力強(qiáng)⑶污泥沉降性能良好，易于沉降分離⑷能夠處理低濃度的污水⑸易于運(yùn)行管理，節(jié)能，無污泥膨脹問題。試簡(jiǎn)單說明活性污泥法凈化污水的基本原理。

答：向生活污水中不斷注入空氣，維持水中足夠的溶解氧，一段時(shí)間后污水中形成一種絮凝體—活性污泥，其由大量繁殖的微生物構(gòu)成，易于沉淀分離，使污水澄清?；钚晕勰喾ň褪且詰腋≡谒械幕钚晕勰酁橹黧w，在微生物生長有利的環(huán)境條件下和污水充分接觸，使污水凈化。其主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。需處理的污水和回流性污泥一起進(jìn)入曝氣池，成為懸浮混合液，沿曝氣池注入壓縮空氣曝氣，使污水與活性污泥充分混合，并供給混合液足夠的溶解氧。這時(shí)污水中的有機(jī)物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液進(jìn)入二沉池，活性污泥與水澄清分離，部分活性污泥回到曝氣池，繼續(xù)進(jìn)行凈化過程，澄清的水排放。由于處理過程中活性污泥不斷增長，部分剩余污泥從系統(tǒng)中排出，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。

進(jìn)水→曝氣池(空氣)→二沉池(剩余污泥排除，回流污泥至曝氣池前)→出水 31穩(wěn)定塘有哪幾方面的凈化作用？影響穩(wěn)定塘凈化過程的因素有哪些？

答：（1）凈化作用：稀釋作用；沉淀和絮凝作用；微生物的代謝作用；浮游微生物的作用；水生維管束植物的作用。

（2）影響穩(wěn)定塘凈化過程的因素：溫度、光照、混合、營養(yǎng)物質(zhì)、有毒物質(zhì)、蒸發(fā)量和降雨量等。37.污泥厭氧消化的影響因素？

污泥厭氧消化是一個(gè)多階段的復(fù)雜過程，完成整個(gè)消化過程，需要經(jīng)過三個(gè)階段（目前公認(rèn)的），即水解、酸化階段，乙酸化階段，甲烷化階段。答：溫度；酸堿度；有毒物質(zhì)濃度。38.穩(wěn)定塘有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

答：穩(wěn)定塘的優(yōu)點(diǎn)：(1)基建投資低 當(dāng)有舊河道、沼澤地、谷地可利用作為穩(wěn)定塘?xí)r，穩(wěn)定塘系統(tǒng)的基建投資低；(2)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，穩(wěn)定塘運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用較低，約為傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的1/3～1/5；(3)可進(jìn)行綜合利用 實(shí)現(xiàn)污水資源化，如將穩(wěn)定塘出水用于農(nóng)業(yè)灌溉，充分利用污水的水肥資源；養(yǎng)殖水生動(dòng)物和植物，組成多級(jí)食物鏈的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。穩(wěn)定塘的缺點(diǎn)：(1)占地面積大，沒有空閑余地時(shí)不宜采用；(2)處理效果受氣候影響，如季節(jié)、氣溫、光照、降雨等自然因素都影響穩(wěn)定塘的處理效果；(3)設(shè)計(jì)運(yùn)行不當(dāng)時(shí)，可能形成二次污染 如污染地下水、產(chǎn)生臭氣和滋生蚊蠅等。

45.污水土地處理系統(tǒng)由哪幾部分組成？

答：污水的收集與預(yù)處理設(shè)備；污水的調(diào)節(jié)、貯存設(shè)備，配水與布水系統(tǒng)；土地凈化系統(tǒng)；凈化水的收集、利用系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

六、論述題（10分）

4畫出A2O法的工藝流程圖，并說明其工藝特點(diǎn)（包括優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)）？

11、活性污泥法系統(tǒng)（1）傳統(tǒng)活性污泥法

特征：有機(jī)污染物沿池長濃度降低，前段混合液中溶解氧濃度低，甚至不足，但池末溶解氧含氧量很充足。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)污水處理效果好，BOD去除率可達(dá)90%以上，適于處理進(jìn)化程度和穩(wěn)定程度要求高的污水。缺點(diǎn)：①曝氣池容積大，占地多，基建費(fèi)用高②供氧速度難以與耗氧速度相吻合、適應(yīng)③對(duì)水質(zhì)水量變化適應(yīng)性差，運(yùn)行效果易受水質(zhì)水量變化影響。

（2）階段曝氣活性污泥系統(tǒng)，與傳統(tǒng)活性污泥法的不同點(diǎn)是污水沿曝氣池的長度分散的均衡的進(jìn)入 優(yōu)點(diǎn)：①有機(jī)污染物負(fù)荷以及需氧率得到均衡，縮小耗氧速度與充氧速度的差距

②污水分散注入，提高曝氣池對(duì)水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力

③混合液中的活性污泥沿池長逐步降低，出流混合液的污泥濃度較低，有利于提高二沉池的固液分離效果。

（3）再生曝氣活性污泥法

特征：二沉池排出的污泥進(jìn)入再生池內(nèi)進(jìn)行曝氣，活性恢復(fù)后在進(jìn)入曝氣池與污水混合接觸，降解有機(jī)污染物，一般將曝氣池的容積的1/4作為再生池。

優(yōu)點(diǎn)：BOD去除率達(dá)到90%以上，由于回流污泥活性完全恢復(fù)，在曝氣池內(nèi)的反應(yīng)迅速而充分。（4）吸附-再生活性污泥法，特征：將活性污泥對(duì)有機(jī)物降解的吸附于代謝兩個(gè)過程分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：①污水與活性污泥接觸時(shí)間短，吸附池與曝氣池容積之和小

②對(duì)于水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷具有一定的承受能力。

問題：處理效果低于傳統(tǒng)法，不宜處理溶解性有機(jī)物含量多的污水。

12、氧化溝

（1）工作原理與特征：

在構(gòu)造方面的特征：①環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形;②進(jìn)水裝置簡(jiǎn)單。

在水流混合方面的特征：流態(tài)上介于完全混合和推流之間，有利于活性污泥的生物聚凝作用，將其分為富氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進(jìn)行硝化反硝化，取得脫氮效應(yīng)。

在工藝方面的特征：①可考慮不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到較好的好氧穩(wěn)定程度；②可考慮使氧化溝與二沉池合建，省去回流裝置；③BOD負(fù)荷低，對(duì)水溫水質(zhì)水量有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，污泥齡高，污泥產(chǎn)率低。

（2）常用氧化溝：卡羅賽氧化溝，交替工作氧化溝，二沉池交替運(yùn)行氧化溝系統(tǒng)，奧巴勒型氧化溝系統(tǒng)，曝氣-沉淀一體化氧化溝，13、間歇式活性污泥處理系統(tǒng)（SBR工藝）

特征：①不用設(shè)置調(diào)節(jié)池；②SVI值低，不發(fā)生污泥膨脹；③通過對(duì)運(yùn)行方式調(diào)節(jié)，能脫氮除磷；④應(yīng)用自控儀表，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化；⑤運(yùn)行管理得當(dāng)，水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式；⑥采用集有機(jī)污染物降解與混合液沉淀于一體的反應(yīng)器-間歇曝氣曝氣池，系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單。

工作原理：流入，反應(yīng)，沉淀，排放，待機(jī)（閑置）五個(gè)工序在同一個(gè)曝氣池內(nèi)進(jìn)行、實(shí)施，有機(jī)污染物是隨著時(shí)間的推移而降解。（連續(xù)式推流曝氣池內(nèi)有機(jī)污染物是隨著空間降解）。

14、AB法污水處理工藝（吸附-生物降解工藝）

主要特征：①全系統(tǒng)分為預(yù)處理段，A段，B段等3段，不設(shè)初沉池；②A段由吸附池和中間沉淀池組成，B段由曝氣池和二沉池組成③A、B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩端完全分開，每段有適于本段水質(zhì)特征的微生物種群。

A段：負(fù)荷高，產(chǎn)泥率高，主要依靠微生物吸附作用，對(duì)負(fù)荷、溫度、pH值以及毒性有一定適應(yīng)能力 B段：以生物降解為主，沖擊負(fù)荷不影響，污泥齡長，曝氣池容積可以減小40%，以A段為首要條件。

dC15、提高的方法：（1）提高KLa值，加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣、液界面dt的更新，增大氣、液接觸面積等；（2）提高Cs值，提高氣相中的氧分壓。

18、活性污泥的培養(yǎng)與馴化（城市污水一般使用同步陪馴法）（1）異步陪馴法：先培養(yǎng)后馴化

（2）同步陪馴法：培養(yǎng)與馴化同時(shí)進(jìn)行或交替進(jìn)行;（3）接種法，利用其他取水處理廠的剩余污泥，在進(jìn)行適當(dāng)培馴。

19、活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行效果的檢測(cè)項(xiàng)目：

（1）反映處理效果的項(xiàng)目：進(jìn)出水總的和溶解性的BOD、COD，進(jìn)出水總的和揮發(fā)性的SS，進(jìn)出水的有毒物質(zhì);（2）反映污泥情況的項(xiàng)目：污泥沉降比SV%，MLSS，MLVSS，SVI，溶解氧，微生物觀察等（3）反映污泥營養(yǎng)和環(huán)境條件的項(xiàng)目，氮、磷、pH、水溫等。20、活性污泥法系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況

（1）污泥膨脹，主要是由絲狀菌大量繁殖引起的，也有由污泥中結(jié)合水異常增多導(dǎo)致的污泥膨脹。（2）污泥解體，導(dǎo)致這種異?，F(xiàn)象的原因有運(yùn)行中的問題，也可能是由于污水中混入了有毒物質(zhì)。（3）污泥腐化，二沉池中有可能由于污泥長期滯留而產(chǎn)生厭氣發(fā)酵生成氣體H2S,CH4.，從而使大塊污泥上浮，腐化變黑，產(chǎn)生惡臭。

（4）污泥上浮，不是由于腐敗造成的，而是由于在曝氣池內(nèi)污泥泥齡過長，硝化進(jìn)程高，在沉淀池底部產(chǎn)生反硝化，氮脫出附于污泥上，污泥比重降低，整塊上浮。

泡沫問題，主要原因是污水中存在大量合成洗滌劑或其他起泡物質(zhì)。

1、生物膜處理法的主要特征

（1）微生物相方面的特征：①參與凈化反應(yīng)微生物多樣化②

生物食物鏈長③能存活世代時(shí)間較長的微生物④分段運(yùn)行與優(yōu)占種屬

（2）處理工藝方面的特征：①對(duì)水質(zhì)水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性②污泥沉降性能好，宜于固液分離③能夠處理低濃度廢水④易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能。

2、生物濾池

（1）概念：生物濾池是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)。

（2）類型：普通生物濾池，高負(fù)荷生物濾池，塔式生物濾池，曝氣生物濾池，3、生物轉(zhuǎn)盤

原理：生物轉(zhuǎn)盤由盤片，接觸反應(yīng)槽，轉(zhuǎn)軸，以及驅(qū)動(dòng)裝置所組成。傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤以較低的線速度在反應(yīng)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤交替的和空氣與污水接觸一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)盤上附著一層棲息著大量微生物的生物膜，微生物種屬逐漸穩(wěn)定，新陳代謝功能也逐步發(fā)揮出來，達(dá)到穩(wěn)定的程度，污水中的有機(jī)污染物微生物膜所吸附降解。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)離開污水與空氣接觸，生物膜上的固著水層從空氣中吸收氧，傳遞到生物膜和污水中，使溶解氧含量達(dá)到一定濃度，甚至飽和。

特征：①微生物濃度高；②生物相分級(jí)，對(duì)有機(jī)污染物降解非常有利；③污泥齡長，有硝化反硝化功能；④耐沖擊負(fù)荷；⑤在生物膜上的微生物的食物鏈較長；⑥不需要曝氣，污泥也無需回流，節(jié)能；⑦不存在產(chǎn)生污泥膨脹的麻煩，便于維護(hù)管理；⑧不產(chǎn)生池蠅，不出現(xiàn)泡沫產(chǎn)生噪音，不存在二次污染現(xiàn)象；⑨是完全混合型的。

缺點(diǎn)：受氣候影響較大，頂部需要覆蓋，有時(shí)需要保暖；

所需的場(chǎng)地面積一般較大，建設(shè)投資較高

5、對(duì)填料的要求：

（1）、比表面積大、空隙率高；

（2）、應(yīng)當(dāng)有一定的生物膜附著性，形狀規(guī)則、表面粗糙度、親水性等要求；

（3）、經(jīng)久耐用，不溶出有害物質(zhì)，不產(chǎn)生二次污染

（4）、貨源充足、價(jià)格便宜，便于安裝

第六章 污水的自然生物處理

1、菌藻共生體系是穩(wěn)定塘內(nèi)最基本的生態(tài)系統(tǒng)，其他水生植物和水生動(dòng)物的作用則是輔助性的，它們的活動(dòng)從不同的途徑強(qiáng)化了污水的進(jìn)化過程。

2、穩(wěn)定塘對(duì)污水的凈化作用：

（1）稀釋作用；（2）沉淀和絮凝作用；（3）好氧微生物的代謝作用；

（4）厭氧微生物的代謝作用；（5）浮游生物作用；（6）水生維管束植物作用。

3、好氧塘、厭氧塘、兼性塘的差異（因水的深度，陽光照射而異）

好氧塘：（1）定義：全塘皆為好氧區(qū)；為使陽光能達(dá)到塘底，好氧塘的深度較淺。（2）應(yīng)用：好氧塘多應(yīng)用于串聯(lián)在其他穩(wěn)定塘后做進(jìn)一步處理，不用于單獨(dú)處理。

兼性塘：（1）定義：兼性塘的上層由于藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用而含有較多溶解氧，為好氧區(qū)；中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區(qū)或兼性區(qū)；塘水的下層則為厭氧層；塘的最底層則為厭氧污泥層。（2）應(yīng)用：如果兼性塘作為第一級(jí)，則要求一定的預(yù)處理措施(與厭氧塘相同)；兼性塘要求BOD:N:P=100:5:1 厭氧塘：（1）定義：有機(jī)負(fù)荷高，整個(gè)塘無好氧區(qū)；（2）應(yīng)用：常置于塘系統(tǒng)的首端，以承擔(dān)較高的BOD 負(fù)荷。

4、污水土地處理系統(tǒng)

涵義：污水土地處理系統(tǒng)是屬于污水自然處理范疇，在人工控制條件下，將污水投配在土地上，通過土壤-植物系統(tǒng)，進(jìn)行一系列的物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)的凈化過程，使污水得到凈化的一種污水處理工藝。工藝類型：慢速滲濾處理系統(tǒng)，快速滲濾系統(tǒng)，地表漫流處理系統(tǒng)，濕地處理系統(tǒng)，人工替流濕地處理系統(tǒng)

第七章 污水的深度處理與回用

1、生物脫氮原理 1）氨化與硝化

含氮化合物在水中的轉(zhuǎn)化可分為兩個(gè)階段；

第一階段是氨化反應(yīng)，即有機(jī)氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過程； 第二階段的硝化反應(yīng)，是指在硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解氧化。

硝化過程分兩個(gè)步驟進(jìn)行，首先在亞硝化菌的作用下，使氨（NH4）轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮。繼之，亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮。

2）反硝化，反硝化反應(yīng)是指硝酸氮（NO3-N）和亞硝酸氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過程。

2、硝化反應(yīng)的條件與各項(xiàng)指標(biāo)（1）好氧狀態(tài)：DO≥2mg/L；

（2）消耗廢水中的堿度：廢水中應(yīng)有足夠的堿度，以維持PH值不變。

（3）污泥齡θC≥（10-15）d。必須大于自養(yǎng)型硝化菌最小的世代時(shí)間，否則硝化菌的流失率將大于凈增殖率，將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡。（4）BOD5≤20mg/L。

（5）適宜溫度是20~30°C。

3、反硝化反應(yīng)的條件（即影響反硝化反應(yīng)的環(huán)境因素）

（1）溶解氧：DO<0.5mg/L。反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的環(huán)境中生活為宜。

（2）碳源：BOD5/TN≥3－5，否則需另投加有機(jī)碳源，目前反硝化投加有機(jī)碳源一般利用原污水中的有機(jī)物。

（3）在缺氧-好氧中，反硝化產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化消耗堿度的一半左右。

4、缺氧-好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（A/O法脫氮工藝）

目前，A/O 工藝是實(shí)際工程中較常見的一種生物脫氮工藝，其主要特點(diǎn)是將反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之首。

1）A/O法的流程：硝化反應(yīng)器內(nèi)的硝化液一部分回流至反硝化池，池內(nèi)的反硝化脫氮菌以原污水中的有機(jī)物作碳源，以硝化液中NOX中的氧作為電子受體，將NOX-—N還原成N2，不需外加碳源。2）A/O法的特征：（1）設(shè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，向前置的反硝化池回流硝化液。（2）反硝化池還原1gNOX—-N產(chǎn)生堿度，可補(bǔ)償硝化池中氧化1gNH3—N所需堿度的一半，所以對(duì)含N濃度不高的廢水，不必另行投堿調(diào)PH值。（3）反硝化池殘留的有機(jī)物可在好氧硝化池中進(jìn)一步去除。

5、生物除磷原理

1）聚磷菌：該菌在好氧環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)能力很差，然而它卻能在細(xì)胞內(nèi)貯存聚β羥基丁酸（PHB）和聚磷酸菌（Ploy-P）。

2）聚磷菌在厭氧環(huán)境中，它可成為優(yōu)勢(shì)菌種，吸收低分子的有機(jī)酸，并將貯存于細(xì)胞中的聚合磷酸鹽中的磷水解釋放出來。

3）聚磷酸菌在其后的好氧池中，它將吸收的有機(jī)物氧化分解，同時(shí)能從污水中變本加厲地過量地?cái)z取磷，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成所需磷量，降磷以聚合磷酸鹽的形式貯藏在菌體內(nèi)而形成高磷污泥，通過剩余污泥排出。所以除磷效果較好。

6、A-A-O法同步脫氮除磷工藝原理

在首段厭氧池進(jìn)行磷的釋放使污水中P的濃度升高，溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降，另外NH3-N因細(xì)胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N濃度下降，但NH3-N濃度沒有變化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3--N和NO2--N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3--N濃度大幅度下降，但磷的變化很小。在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，其濃度繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，NO3--N濃度顯著增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取也以較快的速率下降。

4、厭氧消化理論，1979年，伯力特等人根據(jù)微生物的生理種群，提出了厭氧消化的三階段理論，是當(dāng)前較為公認(rèn)的理論模式。

第一階段是在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，使碳水化合物，蛋白質(zhì)與脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、甘油及二氧化碳、氫等。

第二階段，是在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、二氧化碳和乙酸。由乙酸形成的CH4約占總量的2/3，由CO2還原形成的CH4約占總量的1/3.第三階段，菌種是產(chǎn)甲烷菌，屬于絕對(duì)的厭氧菌，主要代謝產(chǎn)物是甲烷。

5、厭氧消化的影響因素：（1）溫度因素，甲烷菌對(duì)于溫度的適應(yīng)性，可分為兩類，中溫甲烷菌（30~36°C），高溫甲烷菌（50~53°C），兩區(qū)之間的溫度，反應(yīng)速度反而減退。

（2）生物固體停留時(shí)間（污泥齡）與負(fù)荷，其中，消化池的投配率是每日投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分?jǐn)?shù)。（3）攪拌和混合（4）營養(yǎng)與C/N比（5）氮的守恒與轉(zhuǎn)化

（6）有毒物質(zhì)，其中有毒性作用的陰離子是S2?，消化液中過多的H2S降低CH4產(chǎn)率

（7）酸堿度和pH值和消化液的緩沖作用

6、兩級(jí)厭氧消化：是根據(jù)消化過程沼氣產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是節(jié)省污泥加溫與攪拌所需的能量。

1.什么是污泥膨脹？污泥膨脹的原因是什么？控制方法

答：當(dāng)污泥變質(zhì)時(shí)，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的結(jié)構(gòu)松散和體積膨脹，含水率上升，澄清液稀少，顏色也有異變，這就是“污泥膨脹”。污泥膨脹主要是絲狀菌大量繁殖所引起，也有由污泥中結(jié)合水異常增多導(dǎo)致的污泥膨脹。此外，超負(fù)荷，污泥齡過長或有機(jī)物濃度梯度小等，也會(huì)引起污泥膨脹?？刂品椒ǎ阂活愂桥R時(shí)控制措施，另一類是工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)控制措施，第三類是環(huán)境調(diào)控控制法。(2)污泥解體(3)污泥腐化(4)污泥上?。喝毖鯛顟B(tài)下，污泥反消化產(chǎn)生的氣體促使污泥上浮(5)泡沫：化學(xué)泡沫和生物泡沫(6)異常生物相

2.說明什么是活性污泥，其組成和評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？

答：污水經(jīng)過一段時(shí)間的曝氣后，水中會(huì)產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的黃褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是活性污泥。

組成：①具有代謝功能活性的微生物群體（Ma）；②微生物內(nèi)源代謝，自身氧化的殘留物（Me）：③由原污水夾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)（Mi）；④由污水夾入的無機(jī)物質(zhì)（Mii）。評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）混合液懸浮固體濃度(MLSS)，也稱為污泥濃度；（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)；（3）污泥沉降比(SV)；（4）污泥體積指數(shù)(SVI)；（5）泥齡（θc）。3.塔式生物濾池的工藝特征是什么？

高負(fù)荷率，濾層內(nèi)部的分層。生物濾池多程圓形。4.簡(jiǎn)述氧化溝的工藝特征。

有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達(dá)到好氧程度；無需回流裝置；對(duì)水溫，水質(zhì)，水量有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥齡長，可進(jìn)行反硝化脫氮效應(yīng)；污泥產(chǎn)率低，勿需再進(jìn)行硝化處理。5.污水土地處理系統(tǒng)凈化機(jī)理包含哪些過程？

物理過濾；物理吸附和物理化學(xué)吸附；化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)沉淀；微生物代謝下的有機(jī)物分解。6.請(qǐng)作出城市污水處理的典型流程

7.解釋生物脫氮原理

（1）氨化反應(yīng)：在氨化菌的作用下，將化合態(tài)有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)殇@態(tài)氮（2）亞硝化、硝化反應(yīng)：在亞硝化細(xì)菌作用下將NH3-N轉(zhuǎn)化為NO2-N，在硝化細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步氧化為NO3-N（3）反硝化：在厭氧條件下，在反硝化細(xì)菌作用下，將NO3-N、NO2-N還原成N2排出。

8.氧垂曲線：污水排水水體后，DO曲線呈懸索狀下垂，故稱為氧垂曲線。

當(dāng)耗氧速率 > 復(fù)氧速率時(shí)，溶解氧曲線呈下降趨勢(shì)；

當(dāng)耗氧速率 = 復(fù)氧速率時(shí)，為溶解氧曲線最低點(diǎn)，即臨界虧氧點(diǎn)或氧垂點(diǎn)；

當(dāng)耗氧速率 < 復(fù)氧速率時(shí)，溶解氧曲線呈上升趨勢(shì)

氧垂曲線方程的工程意義：（1）用于分析受有機(jī)物污染的河水中溶解氧的變化動(dòng)態(tài)，推求河流的自凈過程以及其環(huán)境容量，進(jìn)而確定可排入河流的有機(jī)物的最大限量。（2）推算確定最大缺氧點(diǎn)即氧垂點(diǎn)位置以及到達(dá)時(shí)間，依次制定河流水體防護(hù)措施。

9.簡(jiǎn)述雙膜理論

在曝氣過程中，氧分子通過氣，液界面由氣相轉(zhuǎn)移到液相，在界面的兩側(cè)存在著氣膜和液膜，氣體分子通過氣膜和液膜的傳遞理論。

10.生物轉(zhuǎn)盤基本構(gòu)成及適用條件

主要組成部分有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)盤、廢水處理槽和驅(qū)動(dòng)裝置等。適用條件：小流量高濃度的生物性廢水，它不僅適用于處理醫(yī)院的生活污水，皮革污水，屠宰廢水，對(duì)合酚廢水也可以處理。計(jì)算題（包含部分問答題答案）

1、污泥含水率：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。

V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C

1p1、V1，W1、C1—污泥含水率為p1時(shí)的污泥體積、重量與固體物濃度 p2、V2，W2、C2—污泥含水率為p2時(shí)的污泥體積、重量與固體物濃度 例題：污泥含水率從97.5%降低到95%時(shí)，求污泥體積

V2?V1100?P100?97.51?V1?1/2V1

100?P2100?953.污泥容積指數(shù)SVI（1）混合液懸浮固體濃度MLSS，又稱為混合液污泥濃度，MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度MLVSS，MLVSS= Ma+Me+Mi，（其中，活性污泥起作用的是Ma）（3）污泥沉降比SV，混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以%表示。（4）SVI。在曝氣池出口處的混合液在經(jīng)過30min靜沉后每g干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積，以mL計(jì)。

SVI?混合液（1L）30min靜沉所形成的活性污泥容積（mL）SV（mL/L）

?混合液（1L）中懸浮固體干重（g）MLSS（g/L)

三、簡(jiǎn)答題

1.在缺氧－好氧生物脫氮工藝中，為什么將缺氧池置于好氧池之前？ 簡(jiǎn)單版

缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷，同時(shí)，有利于好氧池中發(fā)生硝化反應(yīng)。課本版

（1）缺氧區(qū)的反硝化反應(yīng)產(chǎn)生堿度課補(bǔ)充好氧區(qū)的硝化反應(yīng)之需，約可補(bǔ)償硝化反應(yīng)所消耗堿度的50%左右；

（2）利用原污水中的有機(jī)物，無需外加碳源；

（3）利用硝酸鹽作為電子受體，可以節(jié)省后續(xù)曝氣量，而且反硝化細(xì)菌對(duì)碳源的利用更廣泛，甚至包括難降解的有機(jī)物；

（4）缺氧池可以有效控制系統(tǒng)的污泥膨脹。

2.生物濾池中的濾料要滿足什么要求？(1)能為微生物附著提供大量的面積；(2)使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜；

(3)有足夠的空隙率，保證通風(fēng)（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜能隨水流出濾池；(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生長，有較好的化學(xué)性能；(5)有一定的機(jī)械強(qiáng)度；(6)價(jià)格低廉。3.何謂活性污泥法？畫出其基本工藝流程并說明各處理構(gòu)筑物的功能作用。

活性污泥法是向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)?；钚晕勰喾ㄌ幚砹鞒叹唧w流程見下圖：

各處理構(gòu)筑物的功能作用：

初次沉淀池，主要作用去除污水中的SS，并對(duì)BOD有一定的去除作用（20～30％）。曝氣池，主要作用去除污水的有機(jī)物，以及起攪拌作用使混合液呈懸浮狀態(tài)。二次沉淀池，從曝氣池出來的混合液在二次沉淀池進(jìn)行固液分離并對(duì)污泥進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐饪s。

4.污泥沉降比，污泥指數(shù)，污泥濃度三者關(guān)系如何？試敘其在活性污泥運(yùn)行中的重要意義。SVI（污泥指數(shù)）＝SV％×1000/MLSS g/L。污泥指數(shù)SVI正常運(yùn)行的情況下為50～150，污泥指數(shù)MLSS一定的情況下，可計(jì)算出30分鐘沉降比SV％，故可通過測(cè)定30分鐘沉降比，很簡(jiǎn)便地判定曝氣池內(nèi)污泥狀況，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。