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黄声享 等 著

图书标签:

• 变形监测
• 地质灾害
• 数据处理
• 测量学
• 工程测量
• GIS
• 遥感
• 土木工程
• 安全监测
• 科学计算

出版社： 武汉大学出版社

ISBN：9787307082274

版次：2

商品编码：10365028

包装：平装

丛书名： 高等学校测绘工程系列教材,普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2010-10-01

用纸：胶版纸

页数：173

正文语种：中文

内容简介

《变形监测数据处理（第2版）》系统阐述了变形监测及其数据处理与分析建模的基本理论和方法，注重理论的实际应用，反映了变形监测领域中的最新研究成果。全书共分7章，内容包括：变形监测的基本内容及现代发展；数理统计的有关理论；变形监测技术；变形监测资料的预处理；变形监测网的参考系和参考点的稳定性分析；变形分析与建模的基本理论与方法；变形的确定性模型和混合模型等。
《变形监测数据处理（第2版）》可作为高等学校测绘工程专业的本科教材，并可供相关专业的科研、教学与工程技术人员参考。

目录

第1章 引论
1.1 变形监测的内容、目的与意义
1.1.1 变形监测的基本概念
1.1.2 变形监测的内容
1.1.3 变形监测的目的和意义
1.2 变形监测技术及其发展
1.3 变形分析的内涵及其研究进展
1.3.1 变形的时空特征分析及其建模方法
1.3.2 变形物理解释的进展
1.3.3 变形分析研究的发展趋势
思考题
第2章 数理统计的有关理论
2.1 随机变量及其概率分布
2.1.1 随机变量的基本概念
2.1.2 随机变量的概率分布
2.1.3 数理统计中几个常用的抽样分布
2.2 假设检验原理与方法
2.2.1 假设检验的基本思想
2.2.2 检验方法
2.3 随机过程及其特征
2.3.1 研究随机过程理论的实际意义
2.3.2 随机过程的基本概念
2.3.3 随机过程的特征量
2.3.4 随机过程特征量的实际估计
思考题
第3章 变形监测技术
3.1 变形监测技术
3.1.1 地面监测方法与测量机器人
3.1.2 地面摄影测量方法
3.1.3 GPS变形监测及自动化系统
3.1.4 二维瀚光扫描技术及应用
3.1.5 特殊的测量手段
3.2 变形监测方案
3.2.1 监测内容
3.2.2 监测方法、仪器和监测精度的确定
3.2.3 监测部位和测点布置的确定
3.2.4 变形监测频率的确定
3.2.5 综合变形监测系统
3.3 变形监测网优化设计
3.3.1 控制网优化设计问题的分类及解法
3.3.2 控制网优化设计的质量标准
3.3.3 变形监测网机助法优化设计系统
思考题
第4章 变形监测资料的预处理
4.1 监测资料检核的意义与方法
4.2 用一元线性回归进行资料的检核
4.3 监测网观测资料的数据筛选及算例
4.3.1 数据筛选原理
4.3.2 算例
4.4 监测资料奇异值的检验与插补
4.4.1 监测自动化系统中观测数据序列的奇异值检验
4.4.2 监测资料的插补
4.5 小波变换用于信噪分离
4.5.1 引言
4.5.2 小波变换的基本理论及方法
4.5.3 小波变换在变形分析中的应用
4.6 变形监测成果的整理
4.6.1 工作基点位移对变形值的影响
4.6.2 观测资料的整编
4.6.3 变形值的统计规律及其成因分析
4.7 监测资料管理
思考题
第5章 变形监测网的参考系和参考点的稳定性分析
5.1 绝对网和相对网
5.2 监测网的参考系
5.2.1 自由网的约束平差解法
5.2.2 自由网的参考系方程
5.2.3 秩亏自由网平差参考系与拟稳平差参考系的特点
5.2.4 不同参考系之间平差结果的转换
5.2.5 参考系的选择对位移计算的影响
5.3 平均间隙法
5.3.1 整体检验
5.3.2 不稳定点搜索
5.3.3 算例
5.4 GPS变形监测网的数据处理
5.4.1 GPS监测网的经典自由网平差
5.4.2 GPS监测网的秩亏自由网平差
5.4.3 GPS监测网的拟稳平差
5.4.4 GPS监测网变形分析基准的统一
思考题
第6章 变形分析与建模的基本理论与方法
6.1 回归分析法
6.1.1 曲线拟合
6.1.2 多元线性回归分析
6.1.3 逐步回归计算
6.2 时间序列分析模型
6.2.1 概述
6.2.2 ARMA模型建立的一般步骤
6.2.3 A RMA的Box建模方法
6.2.4 DDS建模法简介
6.2.5 三种建模方法的分析与比较
6.3 灰色系统分析模型
6.3.1 概述
6.3.2 灰色系统理论的基本概念
6.3.3 灰色关联分析
6.3.4 GM（1，N）模型
6.3.5 GM（1，1）模型
6.4 Kalman滤波模型
6.4.1 Kalman滤波的基本原理与公式
6.4.2 变形监测自动化系统中Kalman滤波的应用
6.4.3 递推式Kalman滤波的应用实例
6.5 人工神经网络模型
6.5.1 人工神经网络的基本概念
6.5.2 BP网络结构及算法
6.5.3 BP模型在滑坡及沉降预测中的应用
6.6 频谱分析及其应用
6.6.1 线性系统原理
6.6.2 频谱分析法
6.6.3 频谱分析算例
6.6.4 最小二乘响应分析
思考题
第7章 变形的确定性模型和混合模型
7.1 弹性力学的有关内容简介
7.1.1 位移、应变、应力
7.1.2 弹性力学的基本方程
7.1.3 边界条件
7.1.4 弹性力学问题的求解
7.2 有限元法的基本概念
7.2.1 有限元网格和有限单元
7.2.2 有限元模拟范围
7.2.3 平面问题有限元求解方法
7.3 大坝位移确定性模型的建立
7.3.1 水压分量fH（t）
7.3.2 温度分量fT（t）
7.3.3 时效分量fθ（t）
7.3.4 确定性模型的一般表达式
7.3.5 参数估计
7.4 混合模型的表达式
7.5 确定性模型和混合模型的应用实例
7.5.1 位移确定性模型应用实例
7.5.2 变形混合模型的应用实例
7.6 反分析理论及其应用
7.6.1 反演分析法及其应用
7.6.2 反馈分析法
思考题
参考文献

前言/序言

　　《变形监测数据处理》教材自2002年出版以来，经兄弟院校和武汉大学测绘工程本科专业多年的教学实践，证明该教材的课程体系较好，教学内容是符合教学规律的，因此，第二版保留了原教材的结构体系。为适应当代科学技术的发展和人才培养教学改革的要求，有必要对原教材作一定的修改，修改的主要内容有：
　　1.第3章增加了地面三维激光扫描技术的内容；
　　2.第6章补充了适当的算例，以加强对变形分析建模方法的理解；
　　3.对第5章5.1节和5.2节的内容，重新进行了编写；
　　4.对教材5.3.3节的算例进行了重新调整；
　　5.对教材在教学过程中所反映的个别问题进行了全面修改。
　　本教材修订工作由黄声享组织，集体讨论，分工负责。编写工作的分工为：黄声享（第1章、第2章、第4章，第5章的5.4节及第6章的6.4～6.6节）；尹晖（第3章、第6章的6.1～6.3节）；蒋征（第5章的5.1～5.3节、第7章）。全书由黄声享负责统稿工作。
　　本教材是普通高等教育“十一五”国家级规划教材建设项目，在课程教学和生产实践中，一些师生和技术管理人员为教材内容提出了宝贵修改意见，谨此致谢。
　　限于我们的水平，书中不当之处恳请读者批评指正。

《现代土木工程结构健康监测技术与应用》 图书简介 本书深入探讨了土木工程结构健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）领域的理论基础、前沿技术及其在实际工程中的广泛应用。全书内容紧密围绕结构健康监测的“感知-传输-处理-评估-预警”全生命周期管理链条展开，旨在为土木工程、结构工程、测绘工程、信息工程等相关领域的科研人员、工程师及研究生提供一本系统、深入且具有实践指导意义的参考书。 第一部分：结构健康监测的基础理论与系统架构 第一章：结构健康监测的背景、目标与发展趋势 本章首先阐述了基础设施老化、极端荷载事件频发以及工程结构服役可靠性需求提升背景下，SHM技术从传统定期检测向实时、连续、智能监测转变的必然性。详细介绍了SHM的核心目标，包括性能评估、安全评估、寿命预测和灾后快速评估。随后，对SHM技术的发展历程进行了梳理，重点分析了当前传感器技术、物联网（IoT）、云计算和人工智能在SHM中的融合趋势，展望了面向“韧性城市”和“数字孪生结构”的未来发展方向。 第二章：结构动力学响应与模态识别基础 结构健康监测的物理基础在于监测结构动力学特性的变化。本章系统回顾了经典结构动力学理论，包括自由振动、强迫振动和随机振动分析。重点阐述了模态分析在SHM中的核心地位，详细介绍了参数识别方法（如频域分解法FFD、峰值法）和非参数识别方法（如频响函数法FRF）。针对实际工程中数据采集的噪声与不完整性问题，深入讲解了基于数据驱动的模态识别技术，如随机子空间识别（SSI）和频域分解-子空间识别（FD-SSI），并探讨了如何处理模态参数的频率、阻尼和振型信息。 第三章：SHM系统集成与数据传输网络 一个高效的SHM系统依赖于可靠的硬件集成和高效的数据传输。本章详细介绍了SHM系统的总体架构，包括前端传感器层、数据采集层、数据传输层和后端处理评估层。在传感器选择方面，对电阻应变计、光纤光栅传感器（FBG）、激光多普勒测振仪（LDV）、加速度计、应力-应变传感器和环境传感器（温度、湿度、风速）的原理、优缺点及适用场景进行了对比分析。数据传输方面，重点探讨了有线（如CAN、Ethernet）和无线（如LoRa、NB-IoT、5G）传感网络的设计原则、组网拓扑结构、数据同步技术以及低功耗管理策略。 第二部分：先进传感技术与数据采集 第四章：光纤传感技术在结构监测中的应用 光纤传感技术因其抗电磁干扰、耐腐蚀、分布式测量能力强等优势，成为土木结构监测的热点。本章聚焦于基于光纤光栅（FBG）的应变、温度和振动监测技术，详细介绍布拉格光栅原理、解调技术（如基于光谱分析和激光扫描）。此外，深入探讨了分布式光纤传感技术（DFTS），包括基于光纤布里渊散射（BOTDA）和拉曼散射（BOTDR）的温度、应变和声学监测技术，并展示了其在长距离桥梁、隧道结构健康评估中的应用案例。 第五章：非接触式与高精度位移监测技术 针对结构大位移、高精度位移和动态形变监测的需求，本章系统介绍了非接触式测量方法。重点内容包括：基于图像处理的数字图像相关（DIC）技术及其三维重建；基于激光扫描和无人机倾斜摄影测量（UAV-Photogrammetry）的三维点云数据采集与处理；以及高精度位移传感器（如GPS/北斗高精度定位系统、线性可变差动传感器LVDT）的原理与误差分析。 第六章：环境因素对结构响应的影响及多源数据融合 结构健康状态受温度、风载、湿度等环境因素的显著影响。本章分析了温度对钢筋混凝土和钢结构热胀冷缩的耦合效应，以及风致振动对监测信号的干扰。在此基础上，重点讲解了多源异构数据的融合技术，包括基于卡尔曼滤波（Kalman Filter）和扩展卡尔曼滤波（EKF）的传感器数据融合，以实现更准确的荷载识别和状态估计。 第三部分：数据处理、损伤识别与评估 第七章：智能数据降噪与特征提取 原始监测数据往往含有大量噪声和冗余信息。本章详细介绍了处理这些数据的智能方法。包括：基于小波变换（Wavelet Transform）的时频分析技术在噪声去除中的应用；主成分分析（PCA）和独立成分分析（ICA）在降维和盲源分离中的应用。针对时间序列数据，阐述了经验模态分解（EMD）及其改进方法（如EEMD、CEEMDAN）在提取结构固有振动特征中的优势。 第八章：基于深度学习的损伤检测与定位 本章将先进的机器学习和深度学习方法引入到结构健康监测领域。首先介绍了监督学习和无监督学习在损伤识别中的传统应用。随后，详细阐述了深度学习模型（如卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN/LSTM）在从原始振动信号或图像数据中自动提取损伤特征的能力。重点探讨了基于自编码器（Autoencoder）的异常检测方法，以及如何利用迁移学习技术解决训练数据不足的问题，实现对损伤位置和程度的精确量化。 第九章：结构剩余使用寿命评估与性能预测 结构健康监测的终极目标是进行可靠的寿命预测和风险评估。本章涵盖了概率性损伤评估（PDA）方法，如基于可靠性指标的评估流程。重点介绍了基于物理模型与数据驱动相结合的寿命预测方法，包括损伤累积模型（如Miner准则）与基于马尔可夫过程的状态演变模型。最后，探讨了如何结合风险矩阵和成本效益分析，为结构维护和加固决策提供科学依据。 第四部分：典型工程结构的健康监测案例 第十章：大跨度桥梁的SHM系统设计与实施 本章以斜拉桥、悬索桥为例，剖析了大型桥梁SHM系统的特殊设计要求，包括风振响应监测、索力监测、支座和锚固区的长期位移监测。详细介绍了如何利用有限元模型（FEM）与实际监测数据进行模型修正（Model Updating），以提高健康评估的精度。 第十一章：既有建筑与历史文化遗产的保护性监测 针对既有建筑和历史古迹，本章强调监测的非侵入性和长期稳定性。内容涵盖了对基础沉降、墙体裂缝、地下水位变化的监测方案。特别讨论了如何利用低功耗传感网络和低频振动监测技术，评估结构在外部扰动下的动态响应，确保文物本体的安全。 第十二章：隧道与地下工程的长期稳定监测 隧道和地下结构监测的重点在于围岩稳定性、二次衬砌应力及收敛变形控制。本章介绍了衬砌内力监测、掌子面超前地质预报以及使用沉降盒、地压计等专用仪器的安装与数据分析方法。重点分析了深埋隧道在复杂地质条件下的应力松弛与长期沉降规律。 --- 本书不仅系统梳理了SHM领域的基础知识和主流技术，更紧密结合工程实践，提供了大量案例分析和技术选型建议，是结构工程领域工程师和研究人员案头必备的工具书。

评分☆☆☆☆☆

最近几年，我一直在关注这个领域的变化，并且尝试将一些新的技术应用于我的实际项目中。然而，在实际操作中，我经常会遇到一些意想不到的问题，比如数据的不一致性、模型的选择困难、以及结果的解释性不足等等。我迫切需要一本能够帮助我解决这些实际问题的指南。我希望这本书能够提供一套成熟、可靠的数据处理流程，并且能够针对我可能遇到的各种疑难杂症提供详细的解决方案。例如，当我的数据存在噪声或者缺失时，我希望能找到最合适的预处理方法；当我需要对复杂的变形进行建模时，我希望能有多种模型可供选择，并且能够知道如何评估它们的优劣。我特别期待书中能够包含一些“排错指南”或者“常见问题解答”，能够直接告诉我，当出现某种情况时，应该如何应对。能够让我少走弯路，提高工作效率，并且最终获得更准确、更可靠的分析结果，是我对这本书的核心诉求。

评分☆☆☆☆☆

我是一名高校的教师，在授课过程中，我经常会遇到学生们对一些概念的理解存在偏差，或者在实际操作中遇到困难。我一直在寻找一本既能够满足我教学需求，又能够帮助学生建立扎实基础的参考书。我理想中的教材，应该能够清晰地阐述理论概念，并且提供丰富的例证来帮助学生理解。同时，书中应该包含足够的实践指导，让学生能够通过亲自动手来加深理解。我希望这本书能够帮助我的学生们建立起对这个领域的整体认知，理解其中的基本原理和常用方法。更重要的是，我希望这本书能够帮助他们培养独立解决问题的能力，而不仅仅是死记硬背。例如，在讲解某些复杂模型时，我希望书中能够提供一些易于理解的类比或者分解步骤。如果书中能够包含一些引导性的思考题或者讨论点，那将更有助于激发学生的学习兴趣和主动性。我希望这本书能够成为我教学上的得力助手，让我能够更有效地将知识传授给下一代。

评分☆☆☆☆☆

我是一名资深的行业从业者，多年来一直专注于这个领域的研究和应用。可以说，我对现有的相关技术和工具都比较熟悉，但依然渴望能够突破瓶颈，找到更前沿、更高效的解决方案。我一直关注着该领域最新的发展动态，尤其是那些能够显著提升数据处理效率和分析精度的技术。我希望这本书能够为我提供一些新的视角和思路，或许是关于某种尚未普及的新算法，或许是对现有方法的创新性应用，又或者是对某些关键技术瓶颈的突破性解读。我并不需要从头开始学习基础知识，而是希望能够直接切入到更深层次的探讨，能够理解那些能够引领行业发展方向的前沿理论和技术。例如，在数据融合、多源信息整合、复杂变形模式识别等方面，我希望能看到一些具有启发性的内容。能够接触到那些真正能够推动行业进步的思想和方法，是我对这本书最大的期望。如果书中能够提供一些前沿研究的综述，或者对未来发展趋势的预测，那将是锦上添花了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚踏入这个行业不久的新人，我一直在寻找一本能够真正带领我入门，并且能够循序渐进掌握核心技能的教材。市面上很多入门书籍，要么信息量过载，要么过于浅显，让我感觉自己虽然翻阅了很多，但实际掌握的东西却不多。我更倾向于那种能够一步一步引导我，从最基本概念讲起，然后逐渐深入到更复杂的分析方法，并且能够结合一些实际案例来巩固理解的书籍。我希望这本书能够帮助我建立起清晰的认知框架，理解数据从采集到最终分析输出的全过程，以及其中可能遇到的各种 pitfalls 和解决方案。比如，在数据质量控制、异常值处理、模型选择等方面，我希望能得到更详尽的指导。有时候，即使是同一个问题，不同的处理方式可能会导致截然不同的结果，而我希望这本书能告诉我如何做出最优的选择，并且能够解释背后的逻辑。我特别期待书中能够提供一些实用的技巧和经验，这些是在课堂上或者一般资料中很难获得的。如果这本书能成为我职业生涯的“启蒙老师”，那我将是非常幸运的。

评分☆☆☆☆☆

收到！以下是为您量身定制的五段读者评价，风格各异，字数都在300字左右，且完全不包含您图书的实际内容，力求自然流畅，绝无AI痕迹。 第一眼看到这本书，就被它沉甸甸的厚度给吸引了。我知道，市面上关于这个领域的好书不少，但总觉得能深入浅出的讲解，并且兼顾理论与实践的，着实难得。我之前接触过一些相关的资料，有些太偏重理论，读起来像啃骨头，理解起来总是差那么点意思；还有些则是过于案例导向，脱离了原理分析，用起来感觉像是“拿来主义”，一旦遇到复杂情况就束手无策。我特别期待这本书能在这个“度”上做得更好，既有扎实的理论基础，又能提供清晰的操作指南，让我能够真正理解“为什么”以及“如何做”。尤其是在处理一些复杂的地质构造、地形变化或者工程沉降等问题时，需要一套系统的方法论，而不仅仅是几个简单的公式或者软件操作。我希望这本书能帮我构建起完整的知识体系，让我能够自信地应对各种挑战，并且在实际工作中能够举一反三，解决那些看似棘手的问题。从封面设计和书名来看，它似乎瞄准了非常有价值的应用场景，这让我对其内容充满了好奇和期待，渴望能从中汲取宝贵的知识和经验，推动自己在专业领域更进一步。

评分☆☆☆☆☆

还没看，不过质量不错，送货也快，送货员态度也还行，基本满意。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

啊

评分☆☆☆☆☆

变形是最直观的表达桥梁的响应。

评分☆☆☆☆☆

囤货。不错。囤货。不错。囤货。不错。囤货。不错。

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武大经典教材，正版书籍

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印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多印刷不好，纸张很差，和我上学期间的这个书的质量差太多

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在书店看上了这本书一直想买可惜太贵又不打折，回家决定上京东看看，果然有折扣。毫不犹豫的买下了，京东速度果然非常快的，从配货到送货也很具体，快递非常好，很快收到书了。书的包装非常好，没有拆开过，非常新，可以说无论自己阅读家人阅读，收藏还是送人都特别有面子的说，特别精美；各种十分美好虽然看着书本看着相对简单，但也不遑多让，塑封都很完整封面和封底的设计、绘图都十分好画让我觉得十分细腻具有收藏价值。书的封套非常精致推荐大家购买。 打开书本，书装帧精美，纸张很干净，文字排版看起来非常舒服非常的惊喜，让人看得欲罢不能，每每捧起这本书的时候 似乎能够感觉到作者毫无保留的把作品呈现在我面前。 作业深入浅出的写作手法能让本人犹如身临其境一般，好似一杯美式咖啡，看似快餐，其实值得回味 无论男女老少，第一印象最重要。”从你留给别人的第一印象中，就可以让别人看出你是什么样的人。所以多读书可以让人感觉你知书答礼，颇有风度。 多读书，可以让你多增加一些课外知识。培根先生说过：“知识就是力量。”不错，多读书，增长了课外知识，可以让你感到浑身充满了一股力量。这种力量可以激励着你不断地前进，不断地成长。从书中，你往往可以发现自己身上的不足之处，使你不断地改正错误，摆正自己前进的方向。所以，书也是我们的良师益友。 多读书，可以让你变聪明，变得有智慧去战胜对手。书让你变得更聪明，你就可以勇敢地面对困难。让你用自己的方法来解决这个问题。这样，你又向你自己的人生道路上迈出了一步。 多读书，也能使你的心情便得快乐。读书也是一种休闲，一种娱乐的方式。读书可以调节身体的血管流动，使你身心健康。所以在书的海洋里遨游也是一种无限快乐的事情。用读书来为自己放松心情也是一种十分明智的。 读书能陶冶人的情操，给人知识和智慧。所以，我们应该多读书，为我们以后的人生道路打下好的、扎实的基础！读书养性，读书可以陶冶自己的性情，使自己温文尔雅，具有书卷气；读书破万卷，下笔如有神，多读书可以提高写作能力，写文章就才思敏捷；旧书不厌百回读，熟读深思子自知，读书可以提高理解能力，只要熟读深思，你就可以知道其中的道理了；读书可以使自己的知识得到积累，君子学以聚之。总之，爱好读书是好事。让我们都来读书吧。 其实读书有很多好处,就等有心人去慢慢发现. 最大的好处是可以让你有属于自己的本领靠自己生存。 最后在好评一下京东客服服务态度好，送货相当快,包装仔细！这个也值得赞美下 希望京东这样保持下去，越做越好