前 言

随着国民经济的飞速发展，各种大型工程建筑物（如水坝、桥梁、隧道、高层建筑物以及高速公路、铁路、城市地铁等）如雨后春笋般的涌现，这些建筑物在施工建设和运行管理过程中，由于受各种外因及其变化的影响，都会产生变形，一旦变形超出设计允许值，就可能遭到损伤甚至造成如大坝溃坝、桥梁垮塌等巨大灾害。由工程引起的灾害还有地面沉陷、崩塌、滑坡、泥石流或地震等，这些灾害给人类带来的损失非常巨大。所以，工程的变形监测分析与预报很重要，是一个永恒的主题。变形监测是基础，变形分析是手段，变形预报是目的。通过变形监测和分析，变形是可以预测预报的，预警也是可以实现的，但准确的预报特别是准确的短期预报又是十分困难的。工程的变形监测分析与预报涉及多学科交叉，测绘学是其中最重要的学科。

变形监测的意义主要表现在两个方面：首先是工程上的意义，确保工程安全；其次是科学上的意义，研究变形机理，为工程设计服务。

变形监测的内容包括水平位移、垂直位移、倾斜及裂缝观测等，称外部观测；对工程建筑物内部结构有关的如应力、应变、压力、渗流、渗压等观测，称内部观测；还要进行气温、气压、水位等观测。在进行变形监测数据处理时，须将各种观测资料结合起来分析。

变形监测就是采用专用的仪器和方法对变形体进行周期性或持续性的观测，变形分析和预报是对变形监测数据进行处理，对变形体的时空变形性态进行描述，对变形的发展态势进行预测、预警和预报。比如：长江水利委员会和地方科技人员通过10余年的艰苦调查研究和长年累月的大地测量变形监测工作，成功地预报了1985年6月12日凌晨3时45分至4时20分发生在湖北省秭归县境内长江西陵峡中新滩镇的大型滑坡，该滑坡的体积 约3000余万m，滑坡产生的块石、碎石及泥土将新滩镇全部摧毁。滑坡体前部的土石堵塞长江江面的 1/3，江中激起涌浪54m高，涌波及上下游共42km长的江段。由于预报及时，撤离措施果断有效，致使首当其冲的新滩镇457户居民1371人无1人伤亡。使一场毁灭性的地质 灾害带来的经济损失和人员伤亡，减小到最低程度。这是滑坡变形监测分析预报工作最成功的案例。1980年6月3日湖北省某磷矿突然发生了一场巨大的岩石崩塌。乱石块把磷矿的五层大楼掀倒、掩埋，死亡307人。其实在岩石崩塌前，就发现了山体裂缝，该矿曾对裂缝的发展情况进行了设点简易监测，虽掌握一些实际资料，但不重视分析监测资料，没有密切注意裂缝的发展趋势，因而不能正确及时预报。也是造成这次灾难性崩塌的主要教训之一。 2100433B

第1章 绪论

§1.1 工程的变形监测分析与预报的进展

§1.2 本书的主要内容

第2章 变形监测分析与预报的基础理论

§2.1 基础知识

§2.2 变形监测方案设计

§2.3 变形监测方法和自动化

§2.4 变形监测数据处理

§2.5 变形监测资料整理及成果表达和解释

§2.6 实例分析

第3章 变形分析的系统论方法

§3.1 系统科学基本理论

§3.2 变形分析与预报的系统论原理

§3.3 变形体系统研究的动力学方法

§3.4 根据监测资料计算非线性动力学特征

§3.5 变形体系统的运动稳定性分析

§3.6 变形体系统失稳的突变模型

§3.7 自组织临界模型

§3.8 数据处理的组合方法

第4章 变形模型的拓扑约束识别

§4.1 引言

§4.2 聚类分析相似性测度

§4.3 变形模型及其检验

§4.4 变形模式的拓扑约束识别

§4.5 拓扑约束识别中多传感器观测数据的应用

§4.6 应用说明

§4.7 应用实例

第5章 变形驱动力反演

§5.1 引言

§5.2 弹性力学基本方程

§5.3 弹性力学平面问题的有限单元法

§5.4 基于弹性力学平面问题的变形驱动力反演

§5.5 基于弹性力学空间问题的变形驱动力反演

第6章 自适应卡尔曼滤波

§6.1 卡尔曼滤波基本模型

§6.2 自适应卡尔曼滤波

§6.3 卡尔曼滤波在测量和变形分析中的应用

第7章 变形的时序分析和频谱分析法

§7.1 时间序列分析法的基本理论

§7.2 时间序列与灰色系统组合模型

§7.3 频域分析方法

§7.4 变形动态响应分析

§7.5 变形时序分析的应用实例

第8章 变形预报的人工神经网络法

§8.1 概述

§8.2 BP网络及其训练算法

§8.3 BP网络拓扑结构设计

§8.4 相似相关系数法确定BP网络结构

§8.5 主成分法确定BP网络结构

§8.6 大样本法确定BP网络结构

§8.7 训练样本的质量对BP网络推广能力的影响

§8.8 BP网络的推广能力及网络性能的评估

§8.9 BP网络的改进算法分析

§8.1 0BP网络的智能训练算法

第9章 变形预报神经网络专家系统

§9.1 概述

§9.2 神经网络与专家系统集成的方法

§9.3 神经网络专家系统的结构

§9.4 神经网络专家系统的功能模块设计

§9.5 神经网络专家系统的规则抽取

第10章 小波理论及小波滤波去噪方法

§10.1 从傅里叶变换到小波分析

§10.2 小波变换

§10.3 小波分解与重构

§10.4 常用小波函数

§10.5 小波分解与重构法去噪

§10.6 非线性小波变换阈值法去噪

§10.7 小波函数的选取与去噪效果

§10.8 小波滤波去噪其它方法

§10.9 小波滤波去噪效果评价指标

第11章 小波多尺度变形分析建模

§11.1 小波多尺度概述

§11.2 观测序列小波多尺度变换特征分析

§11.3 小波多尺度傅里叶时频分析

§11.4 小波多尺度自回归建模

§11.5 小波滤波模型

第12章 小波神经网络变形预测

§12.1 小波神经网络理论

§12.2 小波神经网络变形预测模型及应用

第13章 粗糙集理论及其在边坡破坏模式中的应用

§13.1 粗糙集理论

§13.2 边坡变形破坏地质工程模型

§13.3 基于粗糙集理论的边坡变形破坏地质工程模型判别

第14章 基于粗糙集理论的边坡稳定性预测

§14.1 边坡稳定性评价预测模型

§14.2 边坡稳定性粗糙集神经网络预测

第15章 非线性问题及其在变形分析中的应用

§15.1 概述

§15.2 非线性参数模型的估计方法

§15.3 非线性非参数模型的估计方法

§15.4 非线性半参数模型的估计方法

§15.5 变形分析中的非线性问题及应用

第16章 变形监测分析与预报的发展展望

§16.1 工程的变形监测技术的发展展望

§16.2 工程的变形分析和预报的发展展望

§16.3 工程安全监测、分析与预报综合信息系统

参考文献

后记2100433B

《工程的变形监测分析与预报》可作为从事测绘、变形观测及数据处理等方面的教学、科研、生产人员的参考书，也可作为测绘工程专业本科生、硕士研究生的指定参考书和博士研究生的教材。工程的变形监测分析与预报是一个永恒的课题。围绕这一课题，作者在总结教学、科研成果的基础上编著了该书，包括教材和多篇博士论文的有关部分。主要内容有：工程变形监测分析与预报的基础理论，变形分析的系统论方法，变形模式的拓扑约束识别及其应用，变形驱动力反演，自适应卡尔曼滤波、时间序列分析及应用，变形预报的人工神经网络方法和神经网络专家系统，小波理论及应用，粗糙集理论及其在边坡破坏模式中的应用，非线性问题及其在变形分析中的应用，变形监测分析与预报的进展和发展展望等。

本书可作为从事测绘、变形观测及数据处理等方面的教学、科研、生产人员的参考书，也可作为测绘工程专业本科生、硕士研究生的指定参考书和博士研究生的教材。

《城市住宅开发政府干预系统理论与实践》从系统的角度出发，根据政府管理理论、系统论等理论以及案例分析方法对城市住宅开发及政府干预存在的问题、城市住宅开发干预总体目标、总体模型、直接调控、间接调控等内容进行研究，旨在规范城市住宅开发政府管理行为、实现城市住宅开发的可持续发展。