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教学大纲

1.  研究生课程教学大纲

 课程名称变形分析与预报理论

 英文名称:Theory of deformation analysis and forecasting 课程编号:0722003                        

 开课单位:测绘与地理科学学院

 课内总学时:40学时                       

 教学方式:授课

 撰写人:杨帆                                  

 考核方式:试卷或作业

 开课学期:第二学期                       

 学分数:2学分

 教学要求及目的

1.掌握变形监测分析与预报的基本理论;

2.掌握变形分析的系统论方法,拓扑约束识别方法,力学驱动力反演,自适应卡尔曼滤波,时间序列分析,频谱分析,小波理论与小波多尺度建模等变形分析方法与建模理论;

3.掌握人工神经网络,专家系统等变形预报方法。

课程主要内容

绪论(2学时)

1.了解变形监测分析与预报的意义、变形监测分析与预报的进展、变形监测分析与预报研究的主要内容等

2.变形监测分析与预报的基础理论(8学时)

掌握变形监测技术与方案设计、监测数据处理方法、资料分析及成果表达与解释,实现监测数据处理平差程序(实验)

3.变形分析的系统科学理论(6学时)

掌握变形分析与预报系统论原理、变形体系统研究的动力学方法和变形体系统分析模型

4.变形模型的拓扑约束识别 (2学时)

掌握聚类分析相似性测度计算和变形模型的拓扑约束识别方法

5.变形体的力学分析与变形驱动力反演(2学时)

理解力学分析的有限元法,掌握基于弹性力学的变形驱动力反演方法

6.自适应的卡尔曼滤波变形分析模型(2学时)

掌握卡尔曼滤波基本模型及变形分析模型,熟悉应用卡尔曼滤波建立变形分析模型

7.时序分析和频谱变形分析法 (2学时)

了解时间序列分析法和频谱分析法理论

8.人工智能变形分析预报方法(4学时)

 掌握BP网络算法及改进、BP网络变形预报模型、神经网络专家系统变形预报系统  

9.小波理论及变形分析模型(10学时)

掌握小波理论、小波滤波去噪方法,熟悉小波多尺度变形分析模型和小波神经网络预测模型建立方法,实现基于MATLAB的变形预报模型程序(实验)

10.变形监测分析与预报的发展展望(2学时)

了解监测技术、变形分析与预报、工程安全自动化智能监测系统等发展

课程教材及主要参考书

 教材:张正禄、黄全义、文鸿雁、邓跃进.工程的变形监测分析与预报,测绘出版社,2007,ISBN:978-7-5030-1720-9.

 参考书主要有:

1.陶本藻.自由网平差与变形分析,武汉测绘科技大学出版社,2001;

2.黄声享,尹晖,蒋征编著.变形监测数据处理(第二版),武汉大学出版社,2010;

3.侯建国,王腾军编著.变形监测理论与应用,测绘出版社,2008.

4.吴子安.工程建筑物变形观测数据处理,测绘出版社,1984;

5.陈永奇等.变形监测分析与预报,测绘出版社,1985;

6.董春来.MATLAB语言及测绘数据处理应用,西南交通大学出版社,2012.

实验上机项目

1.监测数据处理平差程序设计

2.基于MATLAB的变形预报模型程序设计

预修课程

现代测量数据处理理论,现代工程数学,现代应用工程测量

使用专业、范围

大地测量学与测量工程,测绘工程领域。

2.《变形分析与预报理论》课程实验上机教学大纲

课程名称(中文):变形分析与预报理论

课程编码:   0722003

课程性质:非独立设课         

课程属性:专业必修

教材及实验指导书名称:张正禄等.工程的变形监测分析与预报,测绘出版社,2007;董春来.MATLAB语言及测绘数据处理应用,西南交通大学出版社,2012

学时学分:总学时40  

实验学时4  

总学分2

应开实验学期:第二学期

适用专业:大地测量学与测量工程测绘工程领域

先修课程:数值分析,矩阵论,随机过程,现代数学方法选讲,现代测量数据处理理论,测量程序设计

一、课程简介

     本课程的任务与目的是使学生从理论和应用研究角度,掌握变形监测数据处理的两个重要环节,分别是监测数据处理平差程序设计实验项目和基于MATLAB的变形预报模型程序设计项目。

二、课程实验的目的与要求

    1.了解对参考网、监测网的外业观测数据进行内业平差计算处理。

  2.利用MATLAB中卡尔曼滤波、时间序列、神经网络、专家系统、小波分析等工具箱,开发各类变形分析的程序和系统,对变形数据进行分析建模分析,提高对变形分析和预报结果的理解,加深对基本理论的认识,也利于提高编程能力和工程应用能力。

三、实验内容

序号

实验名称

内容提要

实验学时

每组人数

实验属性

开出要求

1

监测数据处理平差程序设计实验项目

根据对参考网、监测网的外业观测数据进行内业平差程序编写,过监测网平差和参考点稳定的检验得到可靠地变形监测点数据,最后编写实验报告。

2

1

验证

必做

2

基于MATLAB的变形预报模型程序设计项目

利用MATLAB中卡尔曼滤波、时间序列、神经网络、专家系统、小波分析等工具箱,开发各类变形分析的程序和系统,对变形数据进行分析建模分析,编写实验报告。

2

1

综合

必做

 

四、实验方式与要求

    实验方式:

    分组进行实验,完成数据计算。

    注意事项:

    1.实验前,学生要认真预习实验指导书,明确实验目的和要求,掌握与实验相关的理论知识,了解与实验有关的内容;

    2.了解实验所用的设备和仪器,熟悉使用方法和操作过程;

    3.掌握相关的理论方法,得出计算成果;

    4.对所做实验得出结论,编写实验报告。

五、考核方法

     按完成的实验报告评定成绩,并入课程总成绩约占40%。

撰写人: 杨帆

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