城市地面沉降監(jiān)控理論與技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書在總結(jié)城市地面沉降監(jiān)控的研究歷史、存在問題及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對引起地面沉降的主要因素進(jìn)行深入、全面的分析研究，綜合闡述目前常用的地面沉降監(jiān)測技術(shù)，探討監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)的方法和監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本理論，重點對沉降監(jiān)控的統(tǒng)計模型、確定性模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和kriging插值模型進(jìn)行深入的研究和分析。書中介紹了一套適用于城市地面沉降監(jiān)控的信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適應(yīng)監(jiān)測信息現(xiàn)代化管理和分析的要求，可為我國的城市建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
　　本書可作為測繪工程專業(yè)本科生及研究生的專業(yè)參考書，也可作為該行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

序
前言
第1章　緒論
　1.1研究的目的與意義
　1.2地面沉降監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展
　1.3地面沉降監(jiān)控模型研究進(jìn)展
　1.4地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價研究進(jìn)展
　1.5沉降監(jiān)測信息管理系統(tǒng)研究進(jìn)展
　1.6存在的主要問題及解決方案
第2章　地面沉降影響因素及機(jī)理分析
　2.1地面沉降主要影響因素
　　2.1.1地面沉降的自然因素
　　2.1.2地面沉降的人為因素
　2.2地下水位變化對地面沉降的影響
　　2.2.1引起地下水位變化的原因及其對地面沉降影響分析
　　2.2.2地下水位變化引起的地面沉降的計算方法
　2.3地面荷載變化對地面沉降的影響
　　2.3.1單個集中荷載豎向作用力下的地面沉降計算
　　2.3.2多個集中荷載豎向作用力下的地面沉降計算
　2.4小結(jié)
第3章　地面沉降監(jiān)測技術(shù)
　3.1水準(zhǔn)測量技術(shù)
　　3.1.1地面沉降水準(zhǔn)監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)
　　3.1.2地面沉降水準(zhǔn)監(jiān)測內(nèi)容及要求
　3.2三角高程測量技術(shù)
　3.3gps測量技術(shù)
　　3.3.1地面沉降gps網(wǎng)的布設(shè)及要求
　　3.3.2地面沉降gps網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理
　　3.3.3gps測量的優(yōu)點
　3.4insar監(jiān)測技術(shù)
　3.5gps與insar聯(lián)合監(jiān)測技術(shù)
　3.6分層沉降監(jiān)測技術(shù)
　　3.6.1分層沉降監(jiān)測系統(tǒng)
　　3.6.2分層標(biāo)的埋設(shè)
　　3.6.3分層標(biāo)鉆探要求
　　3.6.4分層標(biāo)測試要求
　3.7地下水位監(jiān)測技術(shù)
　　3.7.1地下水位監(jiān)測系統(tǒng)
　　3.7.2地下水位監(jiān)測孔的埋設(shè)
　　3.7.3地下水位監(jiān)測孔的測試要求
　3.8孔隙水壓力監(jiān)測技術(shù)
　　3.8.1孔隙水壓力監(jiān)測原理及平面布設(shè)
　　3.8.2孔隙水壓力計的埋設(shè)
　　3.8.3孔隙水壓力計的測試
　3.9監(jiān)測系統(tǒng)的布設(shè)與優(yōu)化
　　3.9.1監(jiān)測項目的設(shè)置
　　3.9.2監(jiān)測點的布設(shè)
　　3.9.3沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理
　3.10小結(jié)
第4章　監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性分析
　4.1概述
　4.2基準(zhǔn)點穩(wěn)定性分析
　　4.2.1平均間隙法
　　4.2.2擬穩(wěn)平差法
　　4.2.3t檢驗法
　4.3監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差探測
　　4.3.1粗差探測常用方法
　　4.3.2基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗差探測
　4.4系統(tǒng)誤差檢驗
　　4.4.1 u檢驗法
　　4.4.2均方連差檢驗法
　4.5小結(jié)
第5章　地面沉降監(jiān)控的統(tǒng)計模型
　5.1統(tǒng)計模型建立的基本原理
　　5.1.1引言
　　5.1.2多元線性回歸分析原理
　　5.1.3逐步回歸分析原理
　5.2基于地下水位變化的統(tǒng)計模型
　　5.2.1地下水位變化與地面沉降的關(guān)系
　　5.2.2軟土固結(jié)與地面沉降的關(guān)系
　　5.2.3實例分析
　5.3基于孔隙水壓力變化的統(tǒng)計模型
　　5.3.1孔隙水壓力變化與地面沉降的關(guān)系
　　5.3.2實例分析
　5.4基于地面荷載變化的統(tǒng)計模型
　　5.4.1地面荷載變化與地面沉降的關(guān)系
　　5.4.2應(yīng)用分析
　5.5基于多項式的地面沉降分布模型
　　5.5.1多項式曲面擬合的基本原理
　　5.5.2基于多項式的分布模型
　　5.5.3應(yīng)用實例
　5.6基于多面函數(shù)的地面沉降分布模型
　　5.6.1多面函數(shù)擬合法基本原理
　　5.6.2多面函數(shù)擬合法的應(yīng)用模型
　　5.6.3應(yīng)用實例
　5.7小結(jié)
第6章　地面沉降監(jiān)控的確定性模型
　6.1概述
　　6.1.1有限元分析基本原理
　　6.1.2有限元軟件ansys介紹
　6.2基于地下水位變化的確定性模型
　　6.2.1模型的建立
　　6.2.2程應(yīng)用實例
　6.3基于地面荷載變化的確定性模型
　　6.3.1模型的建立
　　6.3.2應(yīng)用分析
　6.4綜合因素作用下的確定性模型
　　6.4.1模型的建立
　　6.4.2工程應(yīng)用實例
　6.5小結(jié)
第7章　基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的沉降監(jiān)控模型
　7.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理
　　7.1.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
　　7.1.2bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
　7.2基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控模型
　　7.2.1正向建模
　　7.2.2逆向建模
　　7.2.3單測點模型研究
　　7.2.4多測點模型研究
　7.3小波分析基本原理
　　7.3.1小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式
　　7.3.2小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類
　7.4基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控模型
　　7.4.1單測點模型研究
　　7.4.2多測點模型研究
　7.5小結(jié)
第8章　基于kriging插值的監(jiān)控模型
　8.1kriging插值基本原理
　　8.1.1前提假設(shè)
　　8.1.2區(qū)域化變量
　　8.1.3變異分析
　　8.1.4變異函數(shù)分析
　　8.1.5變異函數(shù)的擬合
　　8.1.6kriging插值的單測點模型
　8.2基于kriging法的時域插值及應(yīng)用
　8.3基于kriging法的空間域插值及應(yīng)用
　8.4基于粒子群算法的kriging空間插值及其應(yīng)用
　　8.4.1變異函數(shù)的優(yōu)化
　　8.4.2變異函數(shù)擬合模型的粒子群優(yōu)化
　　8.4.3應(yīng)用實例
　8.5小結(jié)
第9章　沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析理論研究
　9.1概述
　9.2地面沉降對地面設(shè)施的影響分析
　　9.2.1地面沉降對建筑物的影響
　　9.2.2地面沉降對地下管線的影響
　　9.2.3地面沉降對公路的影響
　9.3地面沉降監(jiān)控指標(biāo)研究
　　9.3.1地面沉降監(jiān)控指標(biāo)體系
　　9.3.2地面沉降分級監(jiān)控指標(biāo)
　9.4基于gis的地面沉降危害評價
　　9.4.1基于gis的沉降危害性評價模型
　　9.4.2地面沉降危害性評價指標(biāo)提取
　9.5層次分析法及其在沉降危害評價中的應(yīng)用
　　9.5.1層次分析法基本原理
　　9.5.2層次分析法在沉降危害評價中的應(yīng)用
　9.6小結(jié)
第10章　地面沉降監(jiān)測可視化信息管理系統(tǒng)
　10.1概述
　　10.1.1系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)
　　10.1.2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
　　10.1.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　　10.1.4功能概要
　10.2系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計與開發(fā)
　　10.2.1數(shù)據(jù)庫管理模塊設(shè)計
　　10.2.2模型庫管理模塊設(shè)計
　　10.2.3數(shù)據(jù)分析模塊設(shè)計
　10.3系統(tǒng)實現(xiàn)的主要理論和關(guān)鍵技術(shù)
　　10.3.1可視化技術(shù)的應(yīng)用研究
　　10.3.2預(yù)警機(jī)制的研究與建立
　10.4小結(jié)
第11章　總結(jié)與展望
　11.1總結(jié)
　11.2主要技術(shù)創(chuàng)新點
　11.3需進(jìn)一步研究的問題
主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第1章 緒 論 1.1 研究的目的與意義 隨著經(jīng)濟(jì)全球化及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步實施，城市地面沉降問題也日漸突出。地面沉降涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源和社會等多個方面，已成為21世紀(jì)國內(nèi)外發(fā)展中城市的主要地質(zhì)災(zāi)害，也是目前亟待解決的問題之一。 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料記載，1891年，墨西哥城最早發(fā)生地面沉降，現(xiàn)在該城市已形成世界上罕見的大面積沉降區(qū)，城市地面大約下陷9m。美國路易斯安那州的新奧爾良，自1978年以來，地面下沉4.5m，是全美下降速度最快的地方，被稱為“下陷之城”。日本的地表沉降面積約8450km2，占全國陸地總面積的2.23％。目前，世界上已有50多個國家和地區(qū)發(fā)生不同程度的地面沉降。近年來，中國的城市地面沉降現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，沉降城市和面積都在不斷擴(kuò)大，迄今為止，我國已有96個城市和地區(qū)發(fā)生不同程度的地面沉降，并且主要分布在我國經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的東部地區(qū)。例如，上海是我國最早發(fā)現(xiàn)地面沉降的城市，沉降面積已達(dá)1000km2；長三角區(qū)域由于長期超采地下水，引起區(qū)域性地面沉降和地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。目前，許多城市地面沉降的面積正在不斷擴(kuò)大，速度繼續(xù)加快，同時其危害也不斷增大。 為了提高地面沉降監(jiān)控的理論和管理水平，加強(qiáng)區(qū)域地面沉降研究領(lǐng)域的協(xié)作，我國已在上海和天津召開了七屆全國性地面沉降學(xué)術(shù)研討會，共同探討，總結(jié)經(jīng)驗，以推動我國城市地面沉降研究及防治工作的深入發(fā)展。隨著世界各國政府對地面沉降現(xiàn)象的日趨重視，在尋求社會、環(huán)境、自然協(xié)調(diào)發(fā)展的契機(jī)中，在構(gòu)建和諧社會的進(jìn)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)各國人民的環(huán)境憂患意識，可有效地促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整。 另外，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展，科技進(jìn)步的日新月異，以及各國綜合國力的增強(qiáng)，該研究領(lǐng)域的理論和技術(shù)得到很大的發(fā)展。第一，地面沉降監(jiān)測的方法、手段和技術(shù)逐步成熟，從以往的傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量到后來的GPS測量，再到今天較先進(jìn)的InSAR技術(shù)，甚至是有廣泛應(yīng)用前景的GPS和InSAR的融合技術(shù)，基本上實現(xiàn)了監(jiān)測過程的自動化，推動了監(jiān)測技術(shù)向更高層次的發(fā)展；第二，對地面沉降分析理論和方法的研究在廣度和深度上不斷擴(kuò)展，對它的認(rèn)識和剖析更加系統(tǒng)化和全面化，不僅研究自然因素所造成的地面沉降，而且更加深入地對人為因素進(jìn)行透徹的分析；第三，科技進(jìn)步的同時也為我們解決實際問題提供了新的模式，使對地面沉降機(jī)理的分析更加精細(xì)，除了對城市抽取地下水因素的認(rèn)識更全面外，對其他因素和機(jī)制帶來的不可忽略的影響也進(jìn)行了客觀和主觀上的深入研究，而且針對不同土層的特點也進(jìn)行了一定程度上的剖析；第四，地面沉降的模型和預(yù)測系統(tǒng)也El臻優(yōu)化和完善，模型的構(gòu)設(shè)使對地面沉降的刻畫更加逼近真實，且模擬計算和預(yù)測的精度也有了進(jìn)一步的提高，為下一步指導(dǎo)和檢驗地面沉降工作提供了很好的平臺；第五，地面沉降的防治工作也趨于系統(tǒng)化，對其所帶來的危害以及長遠(yuǎn)的影響有了更深刻的認(rèn)識，災(zāi)害的預(yù)防不僅是知識層面的應(yīng)用，也是管理層次及決策系統(tǒng)的有效運(yùn)營，只有把兩者完美結(jié)合起來，才能使經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，使地面沉降管理決策的功能更加凸顯，使其成果更加推陳出新。

編輯推薦

《城市地面沉降監(jiān)控理論與技術(shù)》可作為測繪工程專業(yè)本科生及研究生的專業(yè)參考書，也可作為該行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的參考書?！冻鞘械孛娉两当O(jiān)控理論與技術(shù)》緊緊圍繞城市地面沉降監(jiān)控這個主題，對該領(lǐng)域的理論、技術(shù)和方法等進(jìn)行了全面、深入的總結(jié)和研究，內(nèi)容豐碩、方法先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理，是測繪工程領(lǐng)域首部關(guān)于“城市地面沉降監(jiān)控”方面的論著，對測繪工程專業(yè)的學(xué)生、教師及相關(guān)技術(shù)人員都是一本很好的參考書。

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