1、城市内涝监管项目解决方案南方测绘监测部智能监测智能监测2016.09.29CONTENTS目录论文概述1研究方法2成果分析3总结与展望4内容提要智能监测智能监测（II）设计原则）设计原则IIIIII平台概述平台概述智能监测智能监测（I）项目背景）项目背景 随着随着城市排水管网系统庞大化、复杂化，对排水管网应急防汛的要求城市排水管网系统庞大化、复杂化，对排水管网应急防汛的要求越来越高，依靠传统的管理手段越来越难以满足城市排水管网的现代化管越来越高，依靠传统的管理手段越来越难以满足城市排水管网的现代化管理需求，同时缺乏行之有效的长效管理机制理需求，同时缺乏行之有效的长效管理机制。因此，因此，采用采
2、用现代化手段，建立市政降水及排水设施实时监控系统，动现代化手段，建立市政降水及排水设施实时监控系统，动态掌握区域降水量及排水情况，最大限度的调控排水效率，是促进智慧城态掌握区域降水量及排水情况，最大限度的调控排水效率，是促进智慧城市、海绵城市建设的迫切需要市、海绵城市建设的迫切需要。智能监测智能监测数据采集模块安装原则智能监测智能监测4G通讯网水量数据 其他数据CDMA/GPRS通讯卫星通讯网Click to addClick to add Title数据管理数据管理数据维护数据维护数据更新数据更新Text in hereText in here这里输入文本这里输入文本专线骨干网络这里输入文本
3、数据采集通讯网络通讯网络监测数据库监测数据库水温数据水位数据Sub DepartmentSub DepartmentSub DepartmentSub 01DepartmentSub 01DepartmentSub DepartmentSub 02DepartmentSub 02DepartmentSub 03DepartmentSub 03DepartmentDepartment在此处输入标题内容（II）研究方法）研究方法智能监测智能监测 Taylor多项式模型 Legendre多项式模型 样条曲面法 计算原理 程序实现 计算原理 程序实现（II）区域地磁研究方法）区域地磁研究方法智能监测智
4、能监测计算原理：程序实现：第一步，第一步，根据所选取经纬度范围和原始地磁场测量数据矩阵的取值，代入Taylor多项式公式反演，求得不同截断阶数下的公式系数矩阵;第二步，第二步，根据相应的系数矩阵和己知的经纬度数组以及中心点反代回公式，求出地磁场的总场强数据矩阵，绘出截断阶数N（max）取值不同时青藏高原所选经纬度区域范围内地磁参考场等值线图;第三步，第三步，将上述根据测量数据拟合得到的地磁场区域模型计算得出的总场强数据矩阵和测量数据矩阵之间，根据均方偏差公式计算均方差，对各均方差值进行对比，选取最为合适的截断阶数;第四步，第四步，根据所选取的截断阶数，建立起Taylor多项式的青藏区域的地磁参
5、考场模型;（II）研究方法）研究方法智能监测智能监测计算原理：程序实现：第一步，第一步，根据所选取经纬度范围和原始地磁场测量数据矩阵的取值，代入Legendre多项式公式进行反演，求得不同截断阶数下的公式系数矩阵;第二步，第二步，根据相应的系数矩阵和己知的经纬度数组反代回公式，求出地磁场的总场强数据矩阵,绘出截断阶数N取值不同时青藏高原所选经纬度区域范围内地磁参考场等值线图;第三步第三步，将上述计算得到的总场强数据矩阵与测量数据矩阵之间计算均方差，对各均方差值进行对比，选取最为合适的截断阶数;第四步，第四步，根据所选取的截断阶数，建立起Legendre多项式的青藏高原区域的地磁参考场模型;（I
6、I）研究方法）研究方法智能监测智能监测（II）研究方法）研究方法智能监测智能监测（II）研究方法）研究方法智能监测智能监测（III）成果分析成果分析05010015020025030012345678910RMSm(nT)截断系数NTaylorTaylor多项式模型多项式模型RMSm与阶段截断系数N的关系（一）X_mY_mZ_m05101520251234567891011RMSu(nT)截断系数NTaylorTaylor多项式模型多项式模型RMSu与截断系数N的关系（二）ZuYuXu 模型误差RMSm显然大于RMSu,说明了数据处理前有较大的外源场带来的异常，经过数据的各类改正和提取之后，模
7、型精度显著提高，侧面反映了前期数据处理的重要性。截断阶数N=7之前，模型精度不断提高，拟合效果逐渐变小。自N=8开始，矩阵开始奇异，Z分量均方偏差变大，说明多项式模型在N=8时开始达到精确上限。故取截断系数N=7作为最佳截断阶数。智能监测智能监测（III）成果分析成果分析 建模所用X分量数据等值线图 建模所用Z分量数据等值线图（III）成果分析成果分析 不同截断阶数N时X分量磁异常模型等值线图（III）成果分析成果分析 不同截断阶数N时Z分量磁异常模型等值线图（III）成果分析成果分析024681012123456789101112RMSt(nT)截断系数NTaylorTaylor多项式模型精
8、度检验多项式模型精度检验XtYt N=7时，X分量的均方偏差为8.3945nT，相对于磁异常的数据大小，模型拟合较为一般；Y分量的均方偏差大致为0.2039nT，相对于磁异常的数据大小，模型拟合极好。模型拟合在截断系数N=10以后呈上升态势，说明正演矩阵开始奇异。（III）成果分析成果分析 青藏高原二维地形图建立数据点投影 青藏高原高程等值线图（左）和青藏高原地块划分图示（右）在加州大学圣地亚哥分校数据网站下载包含青藏高原区域的高程数据，通过sufer软件绘制青藏高原二维等值线地形图 塔里木地块、柴达木地块、祁连地块、巴颜喀拉地块、羌塘地块、拉萨地块、喜马拉雅地块、印度地块、川滇地块八大地块（
9、III）成果分析成果分析u 总体来看：磁异常形态简单，强度较小，地壳磁异常均呈现较大范围带状分布，整体呈现为负磁异常。u 明显的异常主要分为四个区域：（III）成果分析成果分析u 磁异常形态简单，强度较小，地壳磁异常均呈现大范围带状分布，整体呈现为左侧正磁异常，占据约三分之二的区域，右侧为负磁异常，占据右侧约三分之一的区域，异常分布尺度较大，呈东西走向，左侧正地磁异常数值较大，右侧负磁异常较小，除了细微的波动之外，没有明显的异常构造。可能是数据处理与原始数据选取问题，模型建立的较为失败，不能用于地磁异常对地质构造进行反演及对比分析。（III）成果分析成果分析u 总体来看，磁异常形态简单，强度较
10、小，地壳磁异常均呈现较大范围带状、环装分布，整体亦呈现负磁异常，u 主要分为五个地质异常构造：CONTENTS目录论文概述1参考文献阅读进度2现阶段存在的问题3结论4内容提要（II）框架构建）框架构建第一章第一章 绪论绪论 主要介绍论文的选题背景、研究目的与意义，进而对青藏高原区域磁异常的建立与解释方法进行针对性地阐述，最后介绍论文的研究内容与研究方法及主要成果。第二章第二章 正反演方法研究正反演方法研究（数学理论基础）（数学理论基础）首先，阐述反演的基本思想；然后，构建基于球坐标系的三维磁化率成像正反演方法及其实现理论。第三章第三章 中国及其邻区岩石圈区域三维磁化率分布的地球物理建模中国及其
11、邻区岩石圈区域三维磁化率分布的地球物理建模（研究方法）（研究方法）首先，交代相关数据及其处理过程；然后，介绍反演相关参数及对应的反演结果，即三维磁化率分布模型；最后，统计分析区域磁性模型的分布特征即幅值范围、深度范围等，并且对反演模型的可靠性进行综合分析。第四章第四章 青藏高原区域磁性分布的地质与地球动力学初步解释青藏高原区域磁性分布的地质与地球动力学初步解释（算例分析）（算例分析）首先，简要介绍青藏高原现今的大地构造格局及其地质演化历史；然后，在整体上，分析岩石圈区域磁性分布与其它岩石圈地球物理属性之间的相关关系、分析岩石圈磁性底界面与居里面之间的关系以及磁性底界面对岩石圈温度状态的启示作用
12、，进一步为后续地质与地球动力学解释提供支撑；最后，结合地质学、地球物理学、地球化学与大地测量学等其它资料与结论，对三维反演的岩石圈区域磁性分布蕴含的大地构造与岩石圈动力学特征与信息进行分析与讨论。第五章第五章 总结与展望总结与展望I.I.根据研究区域，选择球冠坐标系的极点以及球冠半角；根据研究区域，选择球冠坐标系的极点以及球冠半角；II.II.将测点地理坐标转换到球冠坐标；将测点地理坐标转换到球冠坐标；III.III.转换球面上测站坐标系下地磁三分量为球冠坐标系下的三分量；转换球面上测站坐标系下地磁三分量为球冠坐标系下的三分量；IV.IV.构建地磁场模型，并利用最小二乘法确定系数；构建地磁场模
13、型，并利用最小二乘法确定系数；V.V.计算不同位置的地磁三分量时，重复步骤计算不同位置的地磁三分量时，重复步骤IIII中的转换过程，将待求点的球冠坐标代入步骤中的转换过程，将待求点的球冠坐标代入步骤IVIV构建的地磁场模型中，计算在球冠坐标系下的地磁三分量，并将之转换到地理坐标系下。构建的地磁场模型中，计算在球冠坐标系下的地磁三分量，并将之转换到地理坐标系下。（III）研究方法确认）研究方法确认青藏高原区域范围球冠半角及算法纬度弧长：经度弧长：球冠半角：新冠范围：（三）（三）现阶段存在的问题程序的获取参考论文的查找(四)学长的建议 最终的确认 选取现阶段能够完成的模型（多项式模型选取现阶段能够
14、完成的模型（多项式模型oror球谐模型）球谐模型）严格做好所选取模型的每一步严格做好所选取模型的每一步 确定初稿并提交确定初稿并提交（III）研究方法确认）研究方法确认球冠谐分析球冠谐分析SCHASCHA 利用球冠在局域实现与地磁场的最大逼近；利用球冠在局域实现与地磁场的最大逼近；不同于全球地磁场球谐分析，不同于全球地磁场球谐分析，SCHASCHA模型描述的仅为地模型描述的仅为地球表而的一个有限区域，满足了地磁场位势理论；球表而的一个有限区域，满足了地磁场位势理论；不同于不同于TaylorTaylor多项式、多项式、LegendreLegendre多项式和样条曲面法，多项式和样条曲面法，SCHASCHA顾及了地磁场的三维结构；顾及了地磁场的三维结构；因此因此SCHASCHA具有理论上的完备性。具有理论上的完备性。
