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[硕士论文] 闫晶
控制科学与工程;导航、制导与控制 东南大学 2017(学位年度)
摘要:不动产实地调查以不动产单元为对象,对不动产的权属、界限、面积等进行调查与测量。全站仪、卫星定位等常规不动产测量方法存在环境依赖度高、效率低等缺点,本文将自主性强、不受外界干扰的捷联惯性测量系统用于不动产测量。初始对准是捷联惯性测量系统工作的前提和关键,初始对准的精度决定着捷联惯性测量系统的定位精度。本文对用于不动产测量的初始对准方法进行讨论,引入自适应卡尔曼滤波算法,对初始对准过程中的姿态角误差和惯性传感器误差进行估计和补偿,提高初始对准的精度,从而提高系统的定位精度。
  本文的主要研究工作包括以下三个方面:
  1、对捷联惯性测量系统的四位置对准技术进行了研究。分析比较了水平状态下的多位置对准方案,综合对准时间和精度,对倾斜状态下的四位置对准方案进行重点研究,提出了改进的四位置对准方案和水平面内双陀螺对准方案;研究了初始方位角、水平倾角、纬度等影响因子与光纤陀螺随机漂移、转位误差、水平倾角测量误差及纬度误差等影响四位置对准精度的误差影响系数的关系。
  2、对捷联惯性测量系统的单位置对准技术进行了研究。分析了传统与改进的解析粗对准算法及其误差特性;在推导捷联惯性系统误差方程的基础上,结合外部辅助信息,详细推导了位置已知点和位置未知点处的系统状态方程和观测方程,采用基于奇异值分解的可观测度分析方法对系统状态变量进行可观测性分析,应用卡尔曼滤波算法进行了单位置对准仿真分析。
  3、对自适应卡尔曼滤波在单位置对准中的应用进行了研究。针对不动产测量中诸多随机影响因素导致系统模型及噪声统计特性精确度降低的问题,引入了自适应卡尔曼滤波算法。为避免滤波发散,采用了简化的Sage-Husa自适应滤波算法对观测噪声协方差阵进行自适应,通过遗忘因子加大对当前观测数据的使用,提高了单位置对准的精度和稳定性;为了自适应系统噪声协方差阵,引入了模糊自适应卡尔曼滤波算法,通过模糊规则确定自适应因子,对增益矩阵和系统噪声协方差阵进行自适应调节,提高了单位置对准的稳定性。
  通过转台实验和定位实验,验证了本文给出的初始对准方案及滤波方法的有效性,定位精度可满足不动产实地调查的要求。
[硕士论文] 刘博
计算机软件与理论 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着手机等移动通信设备的普及到现在物联网时代的来临,移动通信技术在过去十几年得到了快速的发展。通信技术不断地发展不仅促进了社会的进步,国民经济的发展,也很大程度地改变了人们传统的生活方式。随着5g通信技术的到来,需要使用新型的基站对信号进行传播,这种基站被称为微基站。因为微基站功率较小,基站周围的建筑物会对信号传播产生影响。为了减小建筑物对信号传播的影响,我们需要选择一个好的位置安装基站。所以快速地对基站周围的建筑物的高度、面积进行统计受到越来越多的关注。
  由于城市中建筑物密集,人工测量的方法低效并且更新不够及时。随着互联网的发展,电子地图越来越普及,人们可以随时通过网站获取某一建筑物的高分辨率卫星照片,因此通过电子地图对建筑物属性提取的方法越来越受到欢迎。本文主要基于市面上的电子地图,通过对电子地图中建筑物轮廓以及建筑物阴影的提取,进而确定建筑物的大小等信息,为微基站的选址以及改善通信质量提供数据支持。
  在对建筑物面积进行估算时,首先要提取建筑物的轮廓,通过聚类方法对建筑物进行平滑,去除小的噪声点,并且将前景与背景的颜色进行增强。然后将彩色图像转化为灰度图像计算最优分割阈值,利用最优分割阈值对图像进行分割,得到了想要提取的建筑物前景图像,然后利用图像形态学技术以及孔洞填充算法对图像进行优化,剔除噪声,然后利用轮廓跟踪算法对建筑物的轮廓进行提取,并且利用面积阈值以及长宽比阈值对提取的轮廓进行筛选,最后得到建筑物的轮廓。使用漫水算法对建筑物的轮廓进行填充计算面积,得到了准确率为94.16%的面积估算效果。对建筑物的高度进行估算时,我们要提取建筑物的阴影轮廓,首先利用阴影的灰度值较小的特点提出一种动态计算阴影分割阈值的方法,对建筑物的阴影进行提取,其次通过对阴影周围的地物进行提取,通过判断该地物是否是建筑物来对提取的阴影轮廓进行筛选,然后通过改进的角点距离法计算阴影长度,利用建筑物阴影长度与建筑物高度以及卫星方位角,太阳方位角等参数对建筑物的高度进行计算,通过该方法对建筑物高度进行估算,得到了准确率为90.40%的高度估算效果。
[硕士论文] 李鹏元
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:彩钢棚因其材质的特殊性,已成为城市快速建设、发展的标志之一,广泛分布于工业园区、新技术开发区、城中村、城乡结合部、城市边缘等城市地块。彩钢棚在促进城市发展的同时,数量巨大的临时性彩钢棚聚集区已成为典型的城市脆弱区,成为火灾、违章建筑和环境污染监测的重点。
  高分辨率遥感影像具有高的空间分辨率,能够有效地获取地面的彩钢棚信息。但是文献分析表明,尚未有关彩钢棚遥感提取的报道。国产高分系列影像具有精度、时间和成本方面的优势。因此,本文以国产高分系列影像为数据源,在研究彩钢棚信息提取的基础上,研究了彩钢棚的空间分布特征,并尝试分析了其与城市空间结构的关系。
  论文主要研究成果如下:
  (1)提出了面向对象的彩钢棚识别与提取模型。彩钢棚大小差异悬殊,确立较优的影像分割尺度是较小初始分割尺度与较大分块合并尺度的组合。并规定,当影像分割后被正确分割的最大彩钢棚与最小彩钢棚面积比达到最大时的分割尺度为最优分割尺度。目标特征提取是影像分割后的重要步骤,本文挖掘了彩钢棚的色彩、光谱、空间等特征,并基于知识规则的决策树模型提取了GF-1影像中的彩钢棚信息。实验结果表明,此方法有较高的彩钢棚识别率。
  (2)研究了彩钢棚空间分布特征。论文以兰州市安宁区彩钢棚为目标,采用平均最近邻方法,分析研究了小型、大型彩钢棚在空间中的聚集性分布特征,结果表明小型彩钢棚的聚集性特征更为明显;采用标准差椭圆方法,分析研究了彩钢棚的分布方向,结果显示安宁区彩钢棚呈东南—西北轴向扩散,其中,大型彩钢棚的扩散趋势更加显著;采用核密度方法,分析了彩钢棚在不同区域的分布密度,结果表明小型彩钢棚集中分布于城市次中心区域,而大型彩钢棚聚集于城市次边缘区域,且在城市边缘地带,两类彩钢棚都有沿道路两侧分布的趋势;
  (3)研究了彩钢棚空间特征与城市空间结构的关系。通过相关性计算,表明安宁区各行政街道小型彩钢棚总面积与农业人口数量存在中度正相关关系,大型彩钢棚总面积与规模以上企业数量和产值分别呈高度正相关和中度正相关;采用半变异函数分析彩钢棚的空间自相关特征,结果从侧面反映出安宁区是沿长轴方向渐进式的扩展模式;采用Voronoi图构建、分析彩钢棚点集边界和分散特性,结果表明彩钢棚点集边界与安宁区建成区边界有一定程度的吻合性。
[硕士论文] 汪安
农业电气化与自动化 安徽农业大学 2017(学位年度)
摘要:城市化进程的推进和大规模基础设施建设带来了人们对地下空间开发的高潮,大规模深层基坑的开发急需对施工安全提供实时可靠的监测与预报。长期以来,基坑水平位移数据的采集却主要依靠人工测量或者固定安装的测斜仪测量,这些都难以满足当前大规模的基建领域对于基坑水平位移信息的测量需求,前者测量的稳定性较差、速度较慢且不可能做到实时测量,后者设备昂贵,安装不便难以实现大规模的推广应用。因此,研究如何精确、实时、低成本地获取基坑水平位移信息,在工程应用领域具有十分重要的意义。
  本文研究的对象,基坑水平位移量指的是基坑周围土体在各个不同深度的变形量,其是衡量基坑稳定性最直接、最重要的参数;针对目前的基坑水平位移测量技术在实时性、经济性和系统化等方面并不能满足现在和未来的行业需求,本文提出了一套实现基坑水平位移精确、实时、低成本、网络化监测的良好解决方案。
  文章首先对基坑水平位移测量技术的发展进行了回顾,详细叙述了当前国内外的研究成果,并分析了当前技术的优点和不足之处,充分挖掘国内外文献中所提及测量思路的价值。随后,本文从水平位移自动监测的实现和测量数据的优化处理两个维度出发,对整个系统的运行原理、设计细节以及数据处理算法的优化方案展开了详细的论述。自动监测的实现以水平位移数据的采集、传输和显示为主线,分别介绍了基坑水平位移测量的原理、测斜传感器结构的优化、小型化主机的结构设计、传感器部分和主机的软硬件电路设计、基于Zigbee的现场组网方案以及自动监测系统服务软件的设计。测量数据的优化处理部分,第一、针对测量数据噪声问题提出了基于限幅平均值滤波和卡尔曼滤波相结合的处理方案;第二、为了充分挖掘测量数据中潜藏的基坑变形信息,论证选取三次样条插值作为数据处理方案。最后,通过对处于珠江入海口地区一处复杂基坑长时间、高密度的测量,检验了整套系统的可靠性;同时,通过与手动测量方式和传统的数据处理方案的对比实验,进一步从量化的角度验证了系统测量数据的有效性。
[硕士论文] 张珩
测绘工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,遥感技术得到快速发展,高空间分辨率遥感影像以直观准确、更新迅速等优点在动态监测、数据采集等方面运用广泛。阴影在高分辨率遥感影像中普遍存在,主要原因是太阳光的辐射能量被遮挡,阴影的存在会使影像灰度值局部发生较大变化,影响图像判读、目标提取、变化检测等的正确性。此外,阴影又是高分辨率遥感影像的基本特征之一,可利用阴影反演建筑物的高度、形状并获取其相对位置等信息。
  论文实验数据是Quickbird影像。为了提高阴影检测效果,使检测结果更加准确有效,本文改进了一种基于多波段光谱差异的阴影自动检测方法。依据Quickbird遥感影像的波段特征,考虑到阴影与非阴影在不同波段的光谱差异,利用Quickbird的蓝、绿、近红外波段用于阴影的检测,构造多波段阴影指数以增强阴影信息得到疑似阴影区域;在此基础上构造水体指数加大水体与其他地物的差异性,得到非阴影区域,通过逻辑非运算去除疑似阴影区域中的非阴影区域,结合数学形态学的腐蚀、膨胀等图像处理方法,得到较好的阴影区域,实现建筑物阴影自动化的检测。
  分析了建筑物阴影长度与建筑物高度之间的几何关系,使用像元个数法测定阴影长度,进而求出建筑物的高度,使用C#+AE编程实现了实现一体化较高精度的多栋建筑物高度计算。
[硕士论文] 苏传行
建筑与土木工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:瑞利面波广泛的被用于工程质量检测和工程勘察领域,得益于它的速度与横波速度相近且具有频散的运动学特性,除此之外瑞利面波还具有椭圆极化的动力学特性,它与速度频散具有一定的相似性,都会随着介质的变化而变化。
  瑞利面波在均匀半空间中速度频散和椭圆极化频散研究已经取得了一定成果,但起伏地形下瑞利面波的速度频散研究相对较少,相比之下椭圆极化频散则少之更少。本论文采用数值模拟的方法,针对起伏地形进行地震波场数值模拟,进而对速度频散和椭圆极化频散分析,本文主要从以下三个方面着手:
  1.以地震波传播理论为基础展开瑞利面波速度频散和椭圆极化频散的论述,对瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的提取方法进行了相关阐述。
  2.建立均匀半空间模型考察瑞利面波波场传播特征,验证理论分析结果的正确性与数值模拟方法的合理性,进而展开起伏地形条件下地震波的波场模拟,考察地形隆起高度和凹陷深度对瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的影响。
  3.建立存在局部异常体空洞的隆起和凹陷地形数值模型,分析该条件下地震波波场传播特征,与单纯地形数值模型作比较,深入研究局部异常体的存在对瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的影响。
  通过以上研究,取得了以下主要研究成果:
  1.与均匀半空间模型相比,单纯地形条件下数值模型的地震波波场较为复杂,不仅有震源激发时产生的体波和面波,还有地形效应产生的转波。由于地形效应的作用还会导致瑞利面波出现速度频散,具体表现为隆起地形的近源端区域瑞利面波速度降低而远源端区域速度增加,当为凹陷地形时则相反。并且这种变化趋势随着起伏程度的增加变得愈加明显。类似的地形效应还会导致瑞利面波出现椭圆极化率频散,具体表现如下:当为隆起地形时近源端区域瑞利面波椭圆极化率值变大而远源端区域变小,当为凹陷地形时则相反,并且随着地形起伏程度增加这种异常趋势变的愈加明显。
  2.对于存在局部异常体的地形模型而言,与单纯地形数值模型地震波波场具有一定的相似性,但也有区别,具体表现在地震波的传播不仅受到地形效应的影响还要受异常体的干扰,当地震波经过异常体时,异常体相当于一个震源会引起波场的转换,经对比研究发现,地形效应对瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的影响更为深刻,局部异常体只是在其周围区域加深了这种频散效应。
  通过本论文的研究深化了瑞利面波在起伏地形条件下波场传播的认识,强化了对瑞利面波速度频散与椭圆极化率频散的认知,完善了瑞利面波在起伏地形中探测方面的理论基础,对于完善学科理论,促进学科发展,具有极大的帮助。
[硕士论文] 姚兰飞
建筑与土木工程 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:中巴公路是连接中国和巴基斯坦的唯一陆路通道,在国家战略布局上具有重要地位。G314线奥依塔克—布伦口段作为中巴公路的重要组成部分,地处塔里木盆地西缘,西昆仑山腹地之中,自然地理环境极其恶劣,自中巴公路建成通车后,多年来,该段公路一直饱受泥石流灾害的影响。在国家重点推进“一带一路”战略的影响下,对该段公路的通行提出了更高的要求,治理泥石流灾害迫在眉睫。
  为了给G314线奥布段泥石流灾害治理和公路改扩建选线提供合理的科学依据,本课题组于2015年5月至9月及2016年9月至10月先后两次进入研究区,进行详细调查。本文根据现场调查情况,收集大量资料,重点对研究区公路泥石流灾害类型及治理现状、成灾环境及时空分布规律、危险性评价及危险范围预测、重点沟谷泥石流成因机制及动力特征参数进行研究,主要有以下结论:
  (1)通过现场调查和公路养护资料分析,得出G314线奥布段公路遭受泥石流灾害的主要类型有淤埋、撞击、掏蚀和水毁,其中淤埋和水毁是最主要的两种类型。防治工程主要有桥梁、隧道、涵洞、挡墙、拦渣网、导流墙、排导槽和过水路面等,其中高架桥和隧道防治效果显著,其他防治措施效果不理想。
  (2)分析了泥石流成灾环境的各个因素,并揭示了不同区段、不同类型的泥石流成灾的关键性控制因子,即K1548-K1587段受降雨控制,K1597-K1619段受冰川融水控制,K1587-K1597段受降雨和冰川融雪的综合影响。
  (3)通过对往年泥石流灾害统计分析研究,揭示了泥石流时空分布规律。在时间上,泥石流的活动规律体现在日时段的夜发性、月时段的集中性和年时段的周期性,即泥石流集中在5-9月份16:00-24:00爆发,小规模泥石流1-2年为一个爆发周期,中型规模泥石流周期为3-5年,大规模泥石流周期5-10年。在空间上,泥石流沟谷密度、类型、危害程度在不同区段有所差异;坡向不同,泥石流分布不同,阳坡泥石流比阴坡更为发育。根据区域环境变化分析,得出未来3-5年内泥石流灾害会有所加重,之后趋于稳定。
  (4)在现场调查的基础上,从泥石流成灾背景出发,结合前人研究成果,构建了泥石流危险性评价指标体系,并分别建立基于灰色聚类评估理论和集对联系隶属度理论的危险性评价模型,对区域内27条重点沟谷进行危险性评价,计算结果表明:灰色聚类模型评价结果与现场调查结果的符合率为88.9%,其余11.1%均比现场调查结果偏小一个危险等级;联系隶属度模型评价结果与现场调查结果的一致率为92.6%,其余7.4%均比现场调查结果偏大一个等级;对比结果说明了从准确率和风险防范的角度考虑,集对联系隶属度危险性评价模型更为合理,更适宜区域内泥石流危险性评价。在理论模型评价的基础上,结合实地调查情况,制作了G314线奥布段泥石流危险性区划图。
  (5)基于MATLAB软件编程,建立了危险范围参数(最大堆积长度、最大堆积宽度)与预测因子(爆发规模、流域面积、流域相对高差、主沟长度)之间的多元非线性回归方程,得到区域内泥石流危险范围预测模型。应用结果表明:其预测值相对误差在15%以内,满足初步预测精度的要求,且误差具有客观性和合理性。预测模型可以对研究区或与其地质背景相似的其他地区的泥石流危险范围进行初步预测。
  (6)重点研究了K1558+800、K1561+952、K1564+520三条泥石流沟的成因机制及动力特征参数分布,可以为防治工程的尺寸设计和承载力设计参数选取提供重要的科学依据,同时对路基路面的材料选择、强度设计以及桥墩、涵洞的强度设计具有重要的参考意义。
  本文的研究成果对研究区内泥石流灾害治理、防治工程设计及路线改扩建方案选择具有重要的现实指导意义。
[硕士论文] 谭屹
建筑与土木工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:瑞利面波的速度频散早已在工程上获得了广泛的应用,而椭圆极化率频散虽然在场地卓越频率测试方面取得了一定的应用效果,但是在工程勘探领域的应用仍处于起始阶段,相关的正演数值模拟和理论研究仍不完备。深入展开水平层状介质瑞利面波波场传播特征的研究,对于该方法的发展和其理论的完善具有重要的工程价值和理论意义。
  论文采用数值模拟方法,针对水平层状介质,从速度频散与椭圆极化率频散两个方面展开系统的研究,主要包括以下几方面研究内容:
  (1)瑞利面波速度频散与椭圆极化率频散的基础理论研究。首先对瑞利面波的速度频散与椭圆极化率频散的解析计算方法展开详细论述,然后对瑞利面波频散分析中的傅里叶变换、F-K域变换分离波场、速度频散曲线的提取方法、椭圆极化率频散的提取方法等进行了相关论述。
  (2)均匀介质中瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的数值模拟研究。对于均匀半空间,分别使用点震源和平面波震源进行全波场数值模拟,结合理论研究结果,对波场传播特征进行观察与分析,验证理论分析结果的正确性与数值模拟方法的准确性。
  (3)水平层状介质中瑞利面波速度频散和椭圆极化率频散的数值模拟研究。选取低速覆盖和高速覆盖两种不同情况的二层水平层状介质,以及不同层厚与上层面波波长比值的数值模型,分别研究速度频散与椭圆极化率频散对水平分层介质的响应特征。
  (4)分层界面上的波型转换和能量分配分析。讨论面波在分层界面上发生的波型转换和能量分配,进而分析转换波对面波速度频散和椭圆极化率频散的影响。
  通过以上研究,主要取得以下研究成果:
  (1)对于水平二层介质并且覆盖层为低速介质的模型,由于分层界面发生面波与体波的转换,体波大部分能量传播至地表重新生成面波,对上层介质中波的传播影响较大,导致依据传统单一面波模式传播发展的速度频散和椭圆极化率频散分析方法的结果失真,但对速度频散的影响较小,对椭圆极化率频散的影响很大。
  (2)对于水平二层介质并且覆盖层为高速介质的模型,尽管分层界面仍发生面波与体波的转换,但体波大部分能量传播下层低速介质中,对上层介质中波的传播影响较小,对频散分析方法的结果影响不大。
  本论文的研究内容深化了瑞利面波在分层界面上与体波之间相互转换的认识,加强了对瑞利面波速度频散与椭圆极化率频散的理解,完善了瑞利面波在分层介质中探测方面的理论基础,为瑞利面波在工程中的应用提供更加完备的理论依据,对于完善该学科理论,促进学科发展,指导应用实践有极大帮助。
[硕士论文] 谢晓姣
电子与通信工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:由于建筑物的长期使用以及受外界的影响,促使建筑物在时间域与空间域上移动,产生位移量。当位移量达到甚至超过了建筑物的承受临界,往往带来灾难性的后果,如矿井、桥梁、高楼的坍塌,水坝的决堤等等,而精密位移监测是预防建筑物因变形而产生灾难性后果的重要手段之一。多点位移同步测量系统应用于高楼大坝等大型建筑物的精密位移监测,对建筑物产生的位移量进行实时采集、运算以及显示。
  首先,本文分别对微波比相位移监测系统以及基于码分多址位移监测系统进行了理论分析,受上述两个系统的启发提出了多点位移同步测量系统。在建筑物上选择一个固定点安装参考点信标机,并在建筑物其他位置安装多个观测点信标机。使用不同频率的基带正弦波实现多个信标机的识别;各个信标机共用一个中频本振,保证中频载波的相干性;采用双边带调幅的调制方法,通过后期运算抵消基带正弦波的随机相位;使用 FFT算法对接收的混合信号进行转换,得到相位谱和幅度谱,通过计算得到观测点相对于参考点信标机的位移量。
  仿真结果表明:多点位移同步测量系统能够有效的从混合信号中识别出每个信标机发射的信号,通过 FFT转换以及后期运算后能够精确的得到观测点相对于参考点信标机的位移量。然后对信噪比、FFT点数、以及频偏进行了参数分析。
  其次,本文介绍了多点位移同步测量系统的开发平台。接收机主要由ZedBoard开发板以及AD6645组成。AD6645将模拟信号数字化,将数字信号送给ZedBoard开发板进行处理、显示。Zynq-7000系列芯片集成了ARM以及FPGA,FPGA实现硬件电路的设计,ARM实现设备调用以及GUI界面显示。
  最后,重点介绍了多点位移同步测量系统的实现。系统分为发射机和接收机。发射机包括AD9959和Spartan-6,Spartan-6控制AD9959产生参考点和观测点信标机信号。接收机的硬件电路主要由数字下变频模块和 FFT运算模块组成,数字下变频模块保证频偏在允许的范围之内,FFT运算模块实现时域向频域的转换,计算出参考点信标机相位以及观测点信标机的上边带和下边带相位。接收机的软件设计主要包括了驱动程序和GUI界面。驱动程序实现ARM和FPGA的通信, GUI界面通过调用外设的方式读取信标机的相位值,并显示计算得到观测点相对于参考点信标机的位移量。
[硕士论文] 杜希建
大地测量学与测量工程 长安大学 2016(学位年度)
摘要:由于我国三维激光扫描技术起步比较晚,所以在国内的发展还处于探索阶段,不论是在理论还是实际应用方面。国内的应用主要还偏向于逆向工程,而三维激光被称为测绘领域的第二次革命,主要是要应用于测绘领域,但由于各种预处理方法和建模形式都比较零散,大多数国外的仪器和软件都是各为一家,而且数据格式之间存在差异,导致三维技术适用面比较窄。本论文就点云配准模块的方法加以综述,对多视点建筑物点云数据的配准予以快速高精度实现,并对配准结果进行精度评定,最后结合实际外业数据进行模型构建。同时论文结合实际案例说明三维技术在各个领域的应用方向和趋势,为建筑物快速建模提供一套更加实用的方案,并探讨了配准算法的改进方向及意义所在。
  点云数据配准是三维建模非常关键的一个环节,配准精度的高低直接决定了建模精度的高低,也决定了三维技术的发展方向和领域。论文主要完成了以下三项工作:
  1、对三维激光扫描技术在国内外的发展现状进行总结,并分析了三维激光扫描技术在国内外的前沿应用领域以及趋势。同时论文阐述了地面三维激光扫描点云配准方法,探讨了三维激光扫描技术在实际应用中的误差来源以及对误差进行处理的方法。
  2、应用ICP配准算法和罗德里格矩阵配准算法,分别对两组扫描的点云数据进行了初始配准和精确配准,并进行精度分析,获得较好的配准效果。同时借助对所使用的Z+F扫描仪和所获得实例数据配准精度的分析,探讨了影响实验点云数据高精度配准的误差所在,并予以解决,并实现高精度点云配准结果。
  3、采用陕西工院崇文楼和敦煌古塔的三维激光扫描点云数据,分别用不同的方法实现了三维建模工作,即根据线画图建模和直接对点云进行捕捉建模,最后对所建模型进行室外效果渲染,从而完成了地面三维激光扫描点云建模技术从原始数据获取到出结果的整个作业流程。
[硕士论文] 汪晓晓
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2016(学位年度)
摘要:在工程测绘中,土方量的测量方法和计算精度是工程测量的研究内容之一,土方量工程在整个工程的前期进展中占有很大比例,而CAD在计算土方量方面具有很强的优势。随着计算机技术的飞速发展,CAD技术在如今的各种工程应用中越来越显现出其强大的功能优势。因此,基于CAD平台开发出一款高精度计算土方量的DEM软件就变得很有必要。
  Visual LISP依托于CAD平台,且具有良好的移植性、拓展性和工程计算可视化优势。本文基于CAD的Visual LISP语言并结合VBA的强大功能,实现了任意离散点的不规则三角网绘制以及规则格网的绘制功能,并依据不规则三角网实现了等值线的绘制,在绘制出的等值线的基础上,实现了任意方向剖面线的剖面图绘制,解决了不规则三角网和规则格网的土方量计算问题。
  以九江平原离散点数据为例,针对影响土方量精度的规则格网插值问题,引入薄板样条函数插值法,并对规则格网的分隔间距和平场面积进行分析,给出了合理的分隔间距,从而获得了精确的土方量结果;并将该计算结果与传统计算方法进行了比较。结果表明,开发的规则格网计算土方量程序满足实际工程中对精度的需求,精度高于传统计算方法,该研究成果对于不规则三角网和规则格网的相关应用具有一定实际的指导意义。
[硕士论文] 罗姣
地球探测与信息技术 长安大学 2016(学位年度)
摘要:既有建筑物的地基检测已成为当今社会急需解决的技术难题之一。传统的地基检测方法大都需要在建筑物地基下开挖、取样。地震面波检测和探地雷达检测则是结合地球物理手段对既有建筑物地基进行的一种无损检测。这两种方法多是对待建建筑物地基基础质量及安全性能检测。利用物探技术对建筑进行无损检测也成为目前建筑业内的热门研究话题,已建建筑的安全性能与人民生活息息相关,但是目前国内外对于已建建筑物地基安全隐患检测较少。本文拟研究赤道偶极直流电阻率法探测已建建筑地基隐患的可行性。
  建筑地基下伏异常,当外在条件变化时,异常体坍塌造成建筑物倾斜或者倒塌。既有建筑物的地基隐患在地球物理表现形态主要体现在电阻率差异上,地基电阻率受温度,水文条件,压力等各种因素影响。研究既有建筑物的地基电阻率的变化,可有效的探测隐患的存在,预防灾害的发生。本文主要研究隐患含水与不含水的探测可行性。
  由于已建建筑物的存在,地基上方无法布线布点,只能通过旁侧布设来达到探测地基隐患的目的。依据偶极剖面法的工作原理,通过在建筑物两侧布设供电电极AB和接收电极MN来完成建筑物地基隐患探测,有效避开了已有建建筑的影响。
  结合已建建筑物地基类型建立地球物理地电模型,基于直流电法勘探的基本理论及三维有限元数值模拟程序,计算了赤道偶极装置下不同地电模型的视电阻率值,绘制剖面断面图及测深曲线。研究了赤道偶极装置探测地基隐患的可行性;分析了空洞、裂隙、断层、倾斜板状体和多个异常体的异常形态;分析了低阻隐患、高阻隐患的异常特征及可探测性。
  计算结果表明,利用赤道偶极直流电阻率法可直接对天然地基下伏隐患进行无损探测,对人工地基可通过去除地基屏蔽效应来达到探测的目的。
[硕士论文] 柳新强
大地测量学与测量工程 长安大学 2016(学位年度)
摘要:变形分析是形变监测中非常重要的环节,它是通过对变形观测资料的分析处理,建立合适的数学模型来评判变形体的安全状况,对于保障建筑物的安全运营和人民生命财产安全具有重要的意义。
  通常变形分析中主要是针对各测点建立各自的时序模型,并没有考虑到测点之间的空间相关关系,而大部分变形体作为一个整体结构,其观测序列存在时间相关性以及空间相关性,因此有必要将空间分析的内容引入到时间序列分析中建模,即对时间序列进行时空序列(Space-Time Series)建模,本文主要针对时空建模进行了分析和研究,完成的工作如下:
  1.详细介绍了时空序列数据的性质,探讨了时空平稳性、时空相关性;
  2.在时序分析的基础上,通过引入空间邻接性和空间权重矩阵,重点研究了时空序列模型的建模原理以及步骤。
  3.文中以建筑物沉降为例,通过模型识别、参数估计以及模型检验对时间序列数据建立STARMA模型,研究并分析了考虑空间相关性的时空序列建模在变形监测中的适用性。
  4.由于大部分的变形数据序列是非平稳的,而多次差分可能会消除有用的信息,因而提出了BP神经网络和STARMA混合建模非平稳序列,即BP神经网络用于提取序列中的时空趋势项,STARMA建模残差序列,并通过实例验证混合模型是否在建模非平稳序列上具有优势。
[硕士论文] 孙欣
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2016(学位年度)
摘要:我国是一个多山国家,随着国家经济建设飞速发展,自然以及人工边坡失稳发生频繁,致使人员伤亡及财产损失严重。正确认识边坡灾害发生、发展并且竭尽全力减小因此造成的危害,已经成为全世界共同关注研究的问题。岩土体的不确定性使边坡稳定性分析也成为复杂的不确定问题,模糊综合评价法结合模糊层次分析法在解决不确定性问题具有优越性。并且边坡工程数据存在数据量庞大,重复利用率低,数据信息难以充分利用,而GIS具有强大的数据存储、管理和分析功能。因此,本文将GIS技术和模糊综合评价法相互结合引入到边坡稳定性评价中。主要研宄内容如下:
  (1)收集国内外常用边坡稳定性评价方法,并详细介绍了模糊综合评价法、模糊层次分析法基本理论及步骤。
  (2)分析综合国内外关于边坡稳定性影响因素的研究成果,边坡稳定性影响因素可分为地质因素和非地质因素两大类。选出十六个影响边坡稳定性的作用因子,既包括定量因子也包括定性因子。
  (3)评价单元常用的有规则网格单元和斜坡单元,为了更能体现边坡真实性,论文采用斜坡单元,通过平面曲率与坡形组合法提取斜坡单元更符合研究区实际情况。
  (4)收集研究区指标数据,完成图形数据库和属性数据库的建立。
  (5)利用模糊综合评价法,以斜坡单元作为评价单元,定量指标采用梯形函数确定隶属度,定性指标采用工程地质类比法及专家经验法直接绘出。将指标进行稳定性等级划分,分为稳定、基本稳定、欠稳定、不稳定四个等级,划分标准参考各工程规范及前人研究成果,其权重由模糊层次分析法确定。
  (6)对该边坡的稳定性评价结果进行验证,采用理正边坡稳定性分析软件进行数值分析。结果表明,模糊综合评价法进行边坡稳定性评价与数值分析结果一致,具有一定的工程应用价值。
  (7)在建立数据库、评价指标体系、确定权重的基础之上,通过对ArcGIS中属性表的各个相关字段进行分析完成基于矢量数据及斜坡单元的边坡稳定性模糊综合评价。
[硕士论文] 高山
测绘工程 安徽理工大学 2016(学位年度)
摘要:随着都市的发展,其建设向空间发展已成为都市进步的主要方向之一。随着当代社会进程持续不断的加快,大型桥梁以及水利工程建设也将随之增加。这些大型工程和建设项目给我们生活带来了很多便利,促进了社会的发展,与此同时也存在者很多潜在的安全隐患。高层建筑的更大的尺寸和高度,要求其稳定性和安全性,所以需要增加基础和开挖深度的承载能力,以保证各种管道以及邻近建筑物的稳定性和安全性。按照设计的要求以一定的频率定期对高层建筑物沉降进行监测,根据对这些观测数据的处理分析,正确估计建筑物沉降变形的趋势,以便能够及时采取措施,防止灾害事故的发生,以此来保证建筑物和人员的安全。
  本文利用小波变换阈值降噪的方法,处理建筑物沉降变形监测数据以及对观测数据进行预测研宄。本文结合某市名流印象2期建筑物沉降观测实例,选取有代表性的监测点进行分析研究。首先,根据实际观测数据利用不同的模型分别计算,根据不同预测模型的预测结果,比较分析其各自的优缺点;其次,选用软阈值小波降噪的方法,对工程实例中原始观测数据进行预处理;最后,利用时间一灰色组合预测、单纯的灰色预测和时间序列预测分别对原始观测数据和经过小波降噪后得到的新数据进行预测计算,对其预测结果进行比较分析得出结论。对比结果表明,利用组合预测模型预测得到的结果要优于单一的模型预测的结果,经过小波降噪后的数据使原始观测数据的光滑度有所提高,这能在一定程度上提高预测模型的预测的精度及可靠性。
[硕士论文] 宣腾
建筑与土木工程 哈尔滨工业大学 2016(学位年度)
摘要:在岩土工程领域中,地质资料的研究为基础设计、地基处理、地基加固等方面提供了重要依据。一般,在建筑区域内都会做原位试验和实验室试验,从而得到所需的地质资料,但得到的地质数据都是离散的。土体是地表岩石表面风化后沉积而成的沉淀物,由其形成过程可知土体参数具有空间相关性和变异性。而克里金法不仅可以利用已知数据得到这些数据的空间相关性,还可以根据得到的数据空间相关性对未知区域处的值进行预测,从而得到连续的数据曲面。因此,本文采用克里金法对未钻孔区域进行地质信息预测。当在原有地质勘探资料的基础上新增地质勘探点时,新增勘探点的位置不同得到的新增地质信息量不同。因此,存在最优新增勘探点位置,即利用相同数量的地质勘探点得到更详细的地质信息。
  自然过程中形成的土体多存在较强的各向异性,而目前的空间内插法大多只适用于各向同性土体,克里金法可利用已知地质信息预测各向同性土体中未知区域的土体参数分布。但对于土体剖面而言,其水平方向和垂直方向上的空间变异性明显不同,因此在预测剖面上未知区域处的土体参数分布时不能用各向同性克里金法,而需要发展适用于各向异性土体中的克里金法。本文主要研究各向异性克里金法。
  首先,本文基于普通克里金法的基本原理和等效椭圆套合法,研究了各向异性普通克里金法,并编制了相应的程序,验证了此程序的正确性。其次,当待估场地内勘探数据不足时,不能用普通克里金法预测未知区域处的值。但当相邻场地(或相似场地)有较多的勘探数据时,可以利用贝叶斯克里金法对未知区域的值进行估算。因此,本文又根据贝叶斯克里金法的基本原理和等效椭圆套合法,发展了各向异性贝叶斯克里金法并编写了程序。本文还利用两个已知、稳定、相似的二维随机场对该程序的正确性进行了验证。所提出的各向异性贝叶斯克里金程序可以用来预测土体剖面上的参数分布。最后,本文利用普通克里金法和贝叶斯克里金法,结合实际工程试验数据,研究了优化新增勘探点位置的方法,并确立了其优化准则。研究结果表明新增勘探点的位置应该是克里金标准差最大处所对应的位置。优化新增钻孔位不仅可以用较少的勘探点得到较多的地质信息,还有利于节约工程建设的总成本。因此,本文的研究对实际工程具有重要意义。
[硕士论文] 葛天媛
力学 东南大学 2016(学位年度)
摘要:近年来,人们对建筑结构的质量提出越来越高的要求,促使土木工程学科迅速发展,对土木工程实验技术也提出了更高的要求。传统的测量方法,如位移计、百分表和应变片等,常受测点数、空间、量程与试件表面相互干扰、电磁干扰和安装条件等制约,测量结果多为单点、单方向的近似相对变形量,在反映试样变形方面存在先天不足。数字图像相关技术可以实现全场非接触测量。但针对土木工程实验中典型的长形、环形、柱形构件,常见的二维数字图像相关技术和三维数字图像相关技术均很难实现高精度、全场变形测量。因而,本文采用了基于3D-DIC的多相机数字图像相关系统,并对其精度进行了研究评估,可很好的符合土木工程实验的测量要求。将多相机数字图像相关系统分别应用到长梁、圆柱、方柱的实验中,其中包含了对该系统面内位移测量、应变测量、离面位移测量及裂纹记录的应用。本文针对多相机数字图像相关技术在土木工程实验中的应用展开,论文的内容和成果主要包括以下几个方面:
  (1)介绍了多相机数字图像相关系统两种不同的布置方式。连续型系统中,相邻的相机有至少1/2视场以上的重叠,在三维数字图像相关技术和图像拼接技术的共同作用下获得完整连续的变形信息;离散型系统的多个3D-DIC子系统没有或有很少的重叠部分,获得的是相互独立离散的变形信息,其实质为多个3D-DIC系统的同时应用。
  (2)设计精度校对实验,以加载位移为参照,得到的面内位移相对测试精度可达到0.01%,离面位移相对精度可达到0.1%,优于同时进行测量的3D-DIC系统的测试结果;应变精度校对实验中,以应变片结果为参照,当试件的横向应变超过实验中最大应变的20%时,八相机-DIC与应变片的相对误差在时间轴上的平均值为8.67%。
  (3)进行BFRP-珊瑚礁混凝土梁抗弯性能研究实验,测量获得长梁的全场变形信息,挠度测量结果与位移计测试吻合,并得到其荷载位移曲线,通过应变场得到裂纹的发展情况。
  (4)采用八相机-DIC系统对在低周疲劳荷载下的BFRP增强HRBF500钢筋混凝土圆柱进行变形监测,从应变场、裂缝发展情况、柱脚位移响应情况研究其疲劳损伤性能。
  (5)采用离散型多相机数字图像相关系统测量FRP-钢组合方柱在受压作用下的变形,获得其离面位移场,观察其破坏过程及面外变形情况。
[硕士论文] 武光伟
大地测量学与测量工程 西安科技大学 2016(学位年度)
摘要:近年来随着城镇化速率的加速,城市中出现越来越多的高层建筑物。为了保证建筑物的安全使用,及时掌握建筑物的变形情况,需要进行长期精密形变监测,并对变形体的变形趋势做出准确的分析和判断,为建筑物不同阶段的施工运行提供依据。
  本文以某小区沉降监测工程项目为依托,以实测数据为变形预测的基础数据,对建筑物的变形预测进行了分析研究,本文研究内容有:
  1、针对高层建筑物沉降数据具有确定性趋势的非平稳时间序列的特点,提出了非等间距灰色GM(1,1)-AR组合模型来预测高层建筑物的变形沉降值。主要思想是利用非等间距灰色GM(1,1)模型拟合沉降量中具有确定性的趋势项;利用AR模型拟合具有不确定性的随机残差项,最后将两者的预测值求和作为最终的预测结果。
  2、选取实测数据和经去噪平滑处理的数据为建模数据,选用不同维度、不同时间间隔的数据进行预测比对,分析去噪处理、插值周期、数据维度这三方面对预测精度的影响。
  3、论文等间距选取了7天、8天、9天、10天、11天、12天的时间间隔,分析插值周期对非等间距序列预测精度的影响;并且选取维度为8维、9维、10维数列,分析数列维度对新陈代谢模型预测精度的影响。
  4、论文采用MATLAB软件编制了灰色GM(1,1)-AR组合模型程序,能够对参数较灵活的改变,并分析这些参数对模型精度的影响。
[硕士论文] 吴昊天
工程力学 中国地震局工程力学研究所 2016(学位年度)
摘要:瑞利面波方法在地质勘测以及工程检验领域得到了广泛应用。虽然在实践中也大量用于经验性的勘测非均匀地质问题,但应用瑞利面波法对介质的水平以及倾斜界面的识别能力尚未有明确认识。研究瑞利波探测层状介质分界面的影响,对提高瑞利波法的精度和扩展其应用具有重要的意义。
  通过在简单易制备的场地模型上进行小尺寸稳态瑞利波试验,为研究这一问题提供了新思路。利用数值模拟方法,可以弥补现场试验受测试设备、测试环境、测试时间等限制而引起试验样本不足。对照数值模拟结果与现场试验结果,有利于更好总结相关特征和规律。本文利用谱元分析软件Specfem2D对不同场地上的小尺寸稳态瑞利面波试验进行了数值模拟,着重探讨了利用稳态瑞利波法识别成层场地水平和倾斜分界面的可行性。主要完成了的如下工作:
  1、分别利用 Specfem2D软件对砂土和混凝土两类均匀场地上的小尺寸稳态瑞利波法试验进行了数值模拟。讨论了模型尺寸、网格大小以及计算时间步长等模型参数的选取,通过与理论解析解的对比,检验了数值模拟方法的可行性与精度;通过与现场测试结果对照,研究了不同道间距、偏移距对频散曲线的影响,为小尺寸瑞利波法现场测试提供了参考。
  2、数值模拟了水平双层场地上的小尺寸稳态瑞利波法试验。通过对比现场测试结果、数值模拟结果以及理论解析解,分析了低频段、高频段的相位差谱和频散曲线特征以及道间距对测试与模拟结果的影响。探讨了不同底层剪切波速下频散曲线首个“拐点”对应的瑞利波波长与分界面深度的关系,指出了在传统应用测试中通过降低激振频率、增加道间距以探测分界面做法的不足。
  3、介绍了倾斜界面双层场地上的小尺寸稳态瑞利波法试验,详细分析了不同测试方向、激振方向和道间距下获得的相位差谱特征;对其中道间距为0.5m的工况进行了数值模拟并细致分析。研究表明,在垂直于倾斜横截面方向测试可简化为水平成层场地;而在顺倾斜界面方向测试,浅端激振与深端激振下的结果存在明显差别,深端激振时的相位差整体上大于浅端激振下的相位差,可以据此来判别层状介质分界面是否倾斜,且相速度值相对较大的一侧其首层厚度较薄。
[硕士论文] 郭小军
土木工程 东南大学 2016(学位年度)
摘要:众所周知,结构从投入使用开始,就面临着环境的侵蚀、材料的老化、荷载的长期作用、突变效应以及疲劳效应等因素的耦合作用,这将难以避免地引发结构的抗力衰减和损伤累积,最终导致结构损伤和破坏。中国建筑科学院关于我国建筑结构的调查研究表明,由于建筑结构的设计、施工和管理方面的原因,对于绝大多数的既有建筑结构来说均存在着不同程度的损伤。另外,我国早期的工业民用建筑、办公楼以及一些桥梁,已经接近设计基准年限。这些结构物在复杂的服役环境下,也已经受到了不同程度的损伤。准确判断结构的损伤部位和损伤程度,既可以确保结构的安全性和完整性,对结构的可靠度进行实时评定、避免灾难性的悲剧发生,也可以对既有建筑结构做出科学合理的维修和加固方案、减少维护费用、提高维护效率、对保障社会和人民的财产免受不必要的损失、加深对结构的性能的理解和研究,同时对促进工程结构实践领域的进一步发展研究均具有重要的现实意义。
  随着结构健康监测越来越受到人们的重视,对基于结构激励和响应识别结构参数的方法进行了深入研究。目前的结构损伤识别很多都是基于结构参数识别的基础上进行的,即工程结构发生损伤时,结构的参数不可避免地要发生改变。此时,如果能很好地识别结构的参数变化,便可以发现结构损伤的特征。
  贝叶斯模型修正法就是利用统计学里面的贝叶斯原理,将确定性的结构模型嵌入到一组可能的概率性模型中,使结构模型能够量化模型预测和观测的不确定性。贝叶斯识别方法的基本思路就是将所要估计的结构参数看作随机变量,通过观测和分析与该参数相关的其他变量,以此来推断这个参数值。对于线性高斯状态空间模型,卡尔曼滤波方法可以得到后验概率密度的解析表达式。而实际情况中的数据通常比较复杂,包含有非高斯和非线性的情况。对于这一问题的解决,学者们做了大量的研究,提出了扩展卡尔曼滤波和高斯求和滤波的方法。但是这两种方法均没有考虑过程中的全部统计特性,而产生较差的识别结果。而对于非线性非高斯的情况,问题的解决将变得更加复杂。粒子滤波算法以其对线性和非线性结构参数识别的适用性和有效性脱颖而出,得到人们的广泛关注。
  本文对粒子滤波在结构参数识别和结构损伤识别方面进行了分析研究,主要研究内容如下:
  (1)本文首先介绍了结构损伤识别的发展历程以及粒子滤波的主要应用领域和研究现状;其次,对粒子滤波在结构参数识别领域的优势进行了归纳性介绍,指出粒子滤波在结构参数识别领域具有突出的优势。再则,对目前人们在粒子滤波应用研究当中碰到的一些难点问题进行了总结归纳;最后阐明了本文的主要研究内容。
  (2)提出并介绍了一种基于最大似然值的结构参数识别方法。在不同高斯和非高斯噪声水平下,对单自由度结构的参数识别进行了数值仿真分析,并归纳总结了基于最大似然值的结构参数识别方法的优劣性。
  (3)介绍说明了粒子滤波算法在结构参数和损伤识别中的基本原理。同时,对粒子滤波算法在单自由度结构参数和损伤识别中的过程进行了详细的说明和系统的讨论。在不同高斯和非高斯噪声水平下,基于粒子滤波算法对单自由度结构的参数和损伤识别进行了数值仿真分析,并归纳总结基于粒子滤波器的结构参数和损伤识别方法的优劣性。另外,基于单自由度结构参数和损伤识别的数值仿真结果,对参数和损伤识别结果的可靠度进行了简要的分析。
  (4)在单自由度结构参数和损伤识别的研究基础上,将基于粒子滤波器的结构参数和损伤识别方法拓展至多自由度结构。分别对在不同高斯和非高斯噪声水平下,多自由度结构参数和损伤识别进行了数值仿真,分析结构参数和损伤的识别结果,总结归纳基于粒子滤波算法的多自由度结构参数和损伤识别的性能。并且通过一个4层铝框架的实验结构模型对该算法的参数和损伤识别性能进行了实验验证分析,对比实验识别结果与结构层间刚度的测量值,通过实验证实了粒子滤波算法在多自由度结构刚度损伤识别中的有效性。
  (5)总结了粒子滤波算法在结构参数和损伤识别领域的优越性,并对粒子滤波算法的应用前景进行展望。粒子滤波算法作为结构健康监测领域比较新颖的方法,作者根据自身的研究工作对粒子滤波算法中存在的问题和不足进行了归纳总结。最后,对粒子滤波算法下一步的研究工作进行了一些讨论和展望。
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