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第1章　引论 1

1.1 变形监测的内容、目的与意义 1

1.1.1　变形监测的基本概念 1

1.1.2　变形监测的内容 1

1.1.3　变形监测的目的和意义 2

1.2　变形监测技术及其发展 3

1.3　变形分析的内涵及其研究进展 5

1.3.1　变形的时空特征分析及其建模方法 5

1.3.2　变形物理解释的进展 7

1.3.3　变形分析研究的发展趋势 8

思考题1 8

第2章　数理统计的有关理论 9

2.1　随机变量及其概率分布 9

2.1.1　随机变量的基本概念 9

2.1.2　随机变量的概率分布 10

2.1.3　数理统计中几个常用的抽样分布 11

2.2　假设检验原理与方法 14

2.2.1　假设检验的基本思想 14

2.2.2　检验方法 15

2.3　随机过程及其特征 20

2.3.1　研究随机过程理论的实际意义 20

2.3.2　随机过程的基本概念 20

2.3.3　随机过程的特征量 21

2.3.4　随机过程特征量的实际估计 25

思考题2 29

第3章 变形监测技术 30

3.1　变形监测技术 30

3.1.1　地面监测方法与测量机器人 30

3.1.2　地面摄影测量方法 33

3.1.3　GPS变形监测及自动化系统 35

3 1.4 三维激光扫描技术及应用 37

3.1.5　特殊的测量手段 41

3.2　变形监测方案 42

3.2.1 监测内容 43

3.2.2　监测方法、仪器和监测精度的确定 43

3.2.3　监测部位和测点布置的确定 44

3.2.4　变形监测频率的确定 44

3.2.5　综合变形监测系统 45

3.3　变形监测网优化设计 46

3.3.1　控制网优化设计问题的分类及解法 47

3.3.2　控制网优化设计的质量标准 48

3.3.3　变形监测网机助法优化设计系统 53

思考题3 56

第4章　变形监测资料的预处理 57

4.1　监测资料检核的意义与方法 57

4.2　用一元线性回归进行资料的检核 59

4.3　监测网观测资料的数据筛选及算例 62

4.3.1　数据筛选原理 62

4.3.2　算例 66

4.4　监测资料奇异值的检验与插补 69

4.4.1　监测自动化系统中观测数据序列的奇异值检验 69

4.4.2　监测资料的插补 70

4.5　小波变换用于信噪分离 71

4.5.1　引言 71

4.5.2　小波变换的基本理论及方法 72

4.5.3　小波变换在变形分析中的应用 76

4.6　变形监测成果的整理 78

4.6.1　工作基点位移对变形值的影响 78

4.6.2　观测资料的整编 79

4.6.3　变形值的统计规律及其成因分析 81

4.7　监测资料管理 85

思考题4 87

第5章 变形监测网的参考系和参考点的稳定性分析 89

5.1　绝对网和相对网 89

5.2　监测网的参考系 91

5.2.1 自由网的约束平差解法 91

5.2.2 自由网的参考系方程 92

5.2.3 秩亏自由网平差参考系与拟稳平差参考系的特点 95

5.2.4　不同参考系之间平差结果的转换 96

5.2.5　参考系的选择对位移计算的影响 97

5.3　平均间隙法 99

5.3.1 整体检验 99

5.3.2　不稳定点搜索 100

5.3.3　算例 102

5.4　GPS变形监测网的数据处理 103

5.4.1　GPS监测网的经典自由网平差 103

5.4.2　GPS监测网的秩亏自由网平差 104

5.4.3　GPS监测网的拟稳平差 105

5.4.4　GPS监测网变形分析基准的统一 106

思考题5 106

第6章 变形分析与建模的基本理论与方法 108

6.1 回归分析法 108

6.1.1　曲线拟合 108

6.1.2　多元线性回归分析 110

6.1.3　逐步回归计算 113

6.2　时间序列分析模型 114

6.2.1　概述 114

6.2.2　ARMA模型建立的一般步骤 115

6.2.3　ARMA的Box建模方法 116

6.2.4　DDS建模法简介 121

6.2.5　三种建模方法的分析与比较 121

6.3　灰色系统分析模型 124

6.3.1　概述 124

6.3.2　灰色系统理论的基本概念 124

6.3.3　灰色关联分析 125

6.3.4　GM（1,N）模型 128

6.3.5　GM（1,1）模型 129

6.4　Kalman滤波模型 132

6.4.1　Kalman滤波的基本原理与公式 132

6.4.2　变形监测自动化系统中Kalman滤波的应用 133

6.4.3　递推式Kalman滤波的应用实例 135

6.5　人工神经网络模型 136

6.5.1　人工神经网络的基本概念 136

6.5.2　BP网络结构及算法 137

6.5.3　BP模型在滑坡及沉降预测中的应用 140

6.6　频谱分析及其应用 141

6.6.1　线性系统原理 141

6.6.2　频谱分析法 143

6.6.3　频谱分析算例 144

6.6.4　最小二乘响应分析 145

思考题6 146

第7章　变形的确定性模型和混合模型 148

7.1 弹性力学的有关内容简介 148

7.1.1　位移、应变、应力 148

7.1.2　弹性力学的基本方程 149

7.1.3　边界条件 150

7.1.4　弹性力学问题的求解 151

7.2　有限元法的基本概念 151

7.2.1　有限元网格和有限单元 152

7.2.2　有限元模拟范围 153

7.2.3　平面问题有限元求解方法 153

7.3　大坝位移确定性模型的建立 158

7.3.1　水压分量fH（t） 158

7.3.2　温度分量fγ（t） 161

7.3.3　时效分量fθ（t） 163

7.3.4　确定性模型的一般表达式 164

7.3.5　参数估计 164

7.4　混合模型的表达式 164

7.5　确定性模型和混合模型的应用实例 165

7.5.1　位移确定性模型应用实例 165

7.5.2　变形混合模型的应用实例 167

7.6　反分析理论及其应用 167

7.6.1　反演分析法及其应用 167

7.6.2　反馈分析法 168

思考题7 172

参考文献 173