دانلود نمونه تحقیق علمی - ارشددانلود

جمعه 17 شهریور 1396 ساعت 08:53
1-1 معرفی موضوع تحقیق امروزه رفتار سنجی سازههای بزرگ و حساس همچون سدها، نیروگاهها و برجها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد. بنابراین امروزه در کشورهای پیشرفته تقریباً هیچ سازه بزرگی را نمیتوان یافت که فاقد مشاهدات پایش پایداری باشد. در ایران نیز این موضوع همواره مَـد نظر قرار داشته، به طوریکه همه سدها و …

  

موضوع مقاله - دانلود مقاله

متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینید

-372745-37211000
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تفت
دانشکده فنی و مهندسی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی نقشه برداری
گرایش ژئودزی
عنوان
مقایسه روشهای نوین آنالیز پایداری در شبکه های میکروژئودزی
استاد راهنما :
دکتر بهزاد وثوقی
نگارنده :
پیمان جوادی
اسفند ماه 1393
leftcenter00
-372745-37211000
دانشگاه آزاد اسلامی
--------------------------------------------------- نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نمایش داده می شود ولی در سایت می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : elmyar.net --------------------------------------------------- واحد تفت
دانشکده فنی و مهندسی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی نقشه برداری
گرایش ژئودزی
عنوان
مقایسه روشهای نوین آنالیز پایداری در شبکه های میکروژئودزی
استاد راهنما :
دکتر بهزاد وثوقی
نگارنده :
پیمان جوادی
اسفند ماه 1393
یَرْفَعِ اللَّهُ الَّذِینَ آَمَنُوا مِنْکُمْ وَالَّذِینَ أُوتُوا الْعِلْمَ دَرَجَاتٍ [المجادله/۱۱]
« قرآن کریم »
-219075-89598500
فرم (20) – تأیید هیأت داوران
پایان نامه کارشناسی ارشد آقای پیمان جوادی با عنوان مقایسه روش های نوین آنالیز پایداری در شبکه های میکروژئودزی در جلسه مورخ 23/12/93 تحت نظارت شورای پایان نامه متشکل از استادان زیر با درجه عالی و نمره 83/17 مورد تأیید قرار گرفت .(نمره پایان نامه، بدون احتساب نمره مقاله میباشد)
1) استاد راهنما : دکتر بهزاد وثوقی امضاء
2) استاد مشاور: —– امضاء —-
3) داور داخل گروه: دکتر داوود زمزم امضاء
4) داور خارج از گروه: دکتر مرضیه جعفری امضاء
دکتر عباس نوری
معاون پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تفت
تاریخ امضاء
2375535-180340
به نام خدا
فرم شماره (21)
منشور اخلاق پژوهش
با استعانت از خدای سبحان و با اعتقاد راسخ به اینکه عالم محضر خداست و او همواره ناظر بر اعمال ماست
و به منظور انجام شایسته پژوهش های اصیل ، تولید دانش جدید و بهسازی زندگانی بشر ،
ما دانشجویان و اعضای هیأت علمی دانشگاه ها و پژوهشگاه های کشور :
تمام تلاش خود را برای کشف حقیقت و فقط حقیقت به کار خواهم بست و از هر گونه جعل و تحریف در فعالیت های علمی پرهیز می کنیم. حقوق پژوهشگران ، پژوهیدگان (انسان، حیوان، گیاه و اشیاء) ، سازمانها و سایر صاحبان حقوق را به رسمیت میشناسیم و در حفظ آن میکوشیم. به مالکیت مادی و معنوی آثار پژوهشی ارج مینهیم، برای انجام پژوهشی اصیل اهتمام ورزیده از سرقت علمی و ارجاع نامناسب اجتناب می کنیم. ضمن پایبندی به انصاف و اجتناب از هر گونه تبعیض و تعصب ، در کلیه فعالیتهای پژوهشی رهیافتی نقادانه اتخاذ خواهیم کرد. ضمن امانت داری ، از منابع و امکانات اقتصادی، انسانی و فنی موجود استفاده بهره ورانه خواهیم کرد. از انتشار غیراخلاقی نتایج پژوهش نظیر انتشار موازی همپوشان و چندگانه (تکهای) پرهیز میکنیم. اصل محرمانه بودن و راز داری را محور تمام فعالیتهای پژوهشی خود قرار میدهیم. در همه فعالیتهای پژوهشی به منافع ملی توجه کرده و برای تحقق آن می کوشیم. خویش را ملزم به رعایت کلیه هنجارهای علمی رشته خود، قوانین و مقررات، سیاستهای حرفهای، سازمانی، دولتی و راهبردهای ملی در همه مراحل پژوهش میدانیم. رعایت اصول اخلاق در پژوهش را اقدامی فرهنگی میدانیم و به منظور بالندگی این فرهنگ، به ترویج و اشاعه آن در جامعه اهتمام میورزیم.
امضاء استاد راهنما امضاء دانشجو
دکتر بهزاد وثوقی پیمان جوادی
تقدیم با بوسه بر دستان پدرم :
به او که نمی دانم از بزرگی اش بگویم یا مردانگی اش، سخاوتش، سکوتش، مهربانی اش و . . .
پدرم راه تمام زندگیست
پدرم دلخوشی همیشگیست
 
 
 
تقدیم به مادر عزیزتر از جانم :
مادرم هستی من ز هستی توست تا هستم و هستی دارمت دوست . . .
غمگسار جاودانی مادر است
چشم سار مهربانی مادر است
سپاس خدای مهربان را که اندیشه‌ام داد.
حمد و ستایش بی‌قیاس خدای را سزاست ، که به لطف او توفیق تحصیل علم و کسب دانش را پیدا نمودم ، از خداوند متعال می‌خواهم که قدم‌ هایم را در راه خدمت به جامعه استوار گرداند تا بتوانم از آنچه در این سال‌ها آموخته‌ام در مسیر پیشرفت و آبادانی کشور عزیزم استفاده نمایم.
در پایان بر خود لازم می‌دانم از استاد گرانقدر جناب آقای دکتر بهزاد وثوقی صمیمانه سپاسگزاری نمایم ، که دلسوزانه مرا در امر کسب علم و دانش و نگارش آن یاری کردند.

فهرست مطالب
TOC \o “1-3” \h \z \u چکیده PAGEREF _Toc416177503 \h 1فصل اول مقدمه1-1 معرفی موضوع تحقیق PAGEREF _Toc416177505 \h 21-2 مروری بر مطالعات انجام شده PAGEREF _Toc416177506 \h 41-3 اهداف تحقیق PAGEREF _Toc416177507 \h 61-4 معرفی فصلهای بعدی PAGEREF _Toc416177508 \h 9فصل دوم روشهای سرشکنی مشاهدات در شبکههای ژئودزی PAGEREF _Toc416177510 \h 102-1 مبانی سرشکنی PAGEREF _Toc416177511 \h 102-1-1 خاصیت نا اریبی PAGEREF _Toc416177512 \h 112-1-2 خاصیت کمترین واریانس PAGEREF _Toc416177513 \h 112-1-3 خاصیت بیشترین درست نمایی PAGEREF _Toc416177514 \h 122-2 سرشکنی به روش کمترین مربعات PAGEREF _Toc416177515 \h 122-2-1 کمترین مربعات وزندار (WLSE) PAGEREF _Toc416177516 \h 142-2-2 کمترین مربعات ( BLUE ) PAGEREF _Toc416177517 \h 152-2-3 خصوصیات روش کمترین مربعات PAGEREF _Toc416177518 \h 162-3 تعریف دیتوم PAGEREF _Toc416177519 \h 162-3-1 حل مسائل منفرد و اضافه کردن قیود در معادلات PAGEREF _Toc416177520 \h 182-3-2 سرشکنی آزاد (سرشکنی با قیود داخلی) PAGEREF _Toc416177521 \h 192-4 آزمونهای آماری PAGEREF _Toc416177522 \h 212-5 آزمونهای بعد از سرشکنی PAGEREF _Toc416177523 \h 242-5-1 آزمون فاکتور واریانس ثانویه PAGEREF _Toc416177524 \h 242-5-2 آزمون باقیماندههای استاندارد شده PAGEREF _Toc416177525 \h 272-6 معیارهای طراحی شبکههای کنترل جابهجایی PAGEREF _Toc416177526 \h 282-6-1 معیارهای دقت PAGEREF _Toc416177527 \h 292-6-1-1 معیارهای عمومی ( کلی) دقت PAGEREF _Toc416177528 \h 292-6-1-2 معیارهای منطقهای (محلی) دقت PAGEREF _Toc416177529 \h 292-6-1-2-1 بیضی خطای مطلق PAGEREF _Toc416177530 \h 302-6-1-2-2 بیضی خطای نسبی PAGEREF _Toc416177531 \h 312-6-2 معیارهای اعتمادپذیری PAGEREF _Toc416177532 \h 312-6-2-1 اعتمادپذیری داخلی PAGEREF _Toc416177533 \h 312-6-2-2 اعتمادپذیری خارجی PAGEREF _Toc416177534 \h 322-6-3 معیار هزینه PAGEREF _Toc416177535 \h 342-6-4 معیار حساسیت شبکه PAGEREF _Toc416177536 \h 34فصل سوم روشهای تعیین میدان جابجایی در شبکه های کنترل جابجایی3-1 شبکههای کنترل جابجایی PAGEREF _Toc416177539 \h 363-2 روش تست ثبات کلی شبکه PAGEREF _Toc416177540 \h 383-3 روش مینیمم کردن نرم اول PAGEREF _Toc416177541 \h 453-4 روش آنالیز زیرشبکه PAGEREF _Toc416177542 \h 503-4-1 آنالیز زیرشبکه با روش تست ثبات کلی PAGEREF _Toc416177543 \h 523-4-2 آنالیز زیرشبکه با روش مینمیمکردن نرم اول PAGEREF _Toc416177544 \h 52فصل چهارم معرفی دادههای شبیه سازی شده و واقعی از یک شبکه کنترل جابجایی4-1 دادههای شبیهسازی شده PAGEREF _Toc416177547 \h 544-2 دادههای واقعی مورد استفاده در این تحقیق PAGEREF _Toc416177548 \h 554-2-1 آمادهسازی دستگاهها برای عملیات صحرایی PAGEREF _Toc416177549 \h 584-2-2 دریافت و ثبت دادهها PAGEREF _Toc416177550 \h 584-2-3 فاصله زمانی بین مشاهدات دو اپک PAGEREF _Toc416177551 \h 594-2-4 پردازش مشاهدات GPS PAGEREF _Toc416177552 \h 59فصل پنجم نتایج عددی و مقایسه روشهای تعیین میدان جابجایی5-1 شبکه کنترل جابجایی شبیه سازی شده PAGEREF _Toc416177555 \h 625-1-1 شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc416177556 \h 635-1-1-1 نتایج بدست آمده برای سناریوی اول PAGEREF _Toc416177557 \h 685-1-1-2 نتایج بدست آمده برای سناریوی دوم PAGEREF _Toc416177558 \h 695-1-1-3 نتایج بدست آمده برای سناریوی سوم PAGEREF _Toc416177559 \h 715-1-2 شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc416177560 \h 725-1-2-1 نتایج بدست آمده برای سناریوی اول PAGEREF _Toc416177561 \h 735-1-2-2 نتایج بدست آمده برای سناریوی دوم PAGEREF _Toc416177562 \h 755-1-2-3 نتایج بدست آمده برای سناریوی سوم PAGEREF _Toc416177563 \h 765-1-3 شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc416177564 \h 775-1-3-1 نتایج بدست آمده برای سناریوی اول PAGEREF _Toc416177565 \h 795-1-3-2 نتایج بدست آمده برای سناریوی دوم PAGEREF _Toc416177566 \h 805-1-3-3 نتایج بدست آمده برای سناریوی سوم PAGEREF _Toc416177567 \h 825-1-4 شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc416177568 \h 835-1-4-1 نتایج بدست آمده برای سناریوی اول PAGEREF _Toc416177569 \h 855-1-4-2 نتایج بدست آمده برای سناریوی دوم PAGEREF _Toc416177570 \h 865-1-4-3 نتایج بدست آمده برای سناریوی سوم PAGEREF _Toc416177571 \h 875-2 شبکه کنترل جابجایی واقعی PAGEREF _Toc416177572 \h 895-2-1 نتایج بدست آمده برای روشهای تست ثبات کلی و نرم اول PAGEREF _Toc416177573 \h 895-2-2 نتایج بدست آمده برای روش آنالیز زیرشبکه PAGEREF _Toc416177574 \h 905-2-3 تعیین میزان جابجایی نقاط ناپایدار PAGEREF _Toc416177575 \h 96فصل ششم نتیجهگیری و پیشنهادات6-1 خلاصه و نتیجهگیری PAGEREF _Toc416177578 \h 996-2 پیشنهادات PAGEREF _Toc416177579 \h 100فهرست مراجع PAGEREF _Toc416177580 \h 101پیوستها PAGEREF _Toc416177581 \h 104
فهرست جداول
TOC \h \z \t “فهرست جداول” \c جدول 2-1 حداکثر نیم قطر بزرگ بیضی خطای بردار جابهجایی نقاط PAGEREF _Toc409473045 \h 35جدول 4-1 حداکثر تنظیمات پارامترهای پردازش مشاهدات در نرمافزار LGO PAGEREF _Toc409473046 \h 60جدول 5-1 مختصات نقاط شبکه شبیه سازی شده PAGEREF _Toc409473047 \h 64جدول 5-2 جابجایی نقاط بر حسب متر در سناریوی اول PAGEREF _Toc409473048 \h 67جدول 5-3 جابجایی نقاط بر حسب متر در سناریوی دوم PAGEREF _Toc409473049 \h 67جدول 5-4 جابجایی نقاط بر حسب متر در سناریوی سوم PAGEREF _Toc409473050 \h 67جدول 5-5 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473051 \h 68جدول 5-6 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473052 \h 70جدول 5-7 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473053 \h 71جدول 5-8 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473054 \h 74جدول 5-9 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473055 \h 75جدول 5-10 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473056 \h 76جدول 5-11 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473057 \h 79جدول 5-12 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473058 \h 81جدول 5-13 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473059 \h 82جدول 5-14 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473060 \h 85جدول 5-15 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473061 \h 86جدول 5-16 کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473062 \h 88جدول 5-17 نتایج حاصل از دو روش تست ثبات کلی و مینیمم سازی نرم اول PAGEREF _Toc409473063 \h 90جدول 5-18 نتایج حاصل از آنالیز زیرشبکه اول PAGEREF _Toc409473064 \h 95جدول 5-19 نتایج حاصل از آنالیز زیرشبکه دوم PAGEREF _Toc409473065 \h 95جدول 5-20 نتایج حاصل از آنالیز زیرشبکه سوم PAGEREF _Toc409473066 \h 95جدول 5-21 جابجایی محاسبه شده برای نقاط ناپایدار PAGEREF _Toc409473067 \h 96جدول 5-22 جابجایی نقاط ناپایدار در جهت شمال، شرق و قائم PAGEREF _Toc409473068 \h 97جدول 5-23 ابعاد بیضی خطا نقاط ناپایدار PAGEREF _Toc409473069 \h 98
فهرست اَشکال
TOC \h \z \t “فهرست اشکال” \c شکل 2-1 (a) استفاده از یک برآوردگر دلخواه ، (b) استفاده از برآوردگر کمترین مربعات PAGEREF _Toc409473269 \h 14شکل 2-2 خطای نوع اول و دوم در آزمونهای آماری PAGEREF _Toc409473270 \h 23شکل 3-1 فلوچارت کشف نقاط ناپایدار با استفاده از روش تست ثبات کلی PAGEREF _Toc409473271 \h 44شکل 3-2 فلوچارت مربوط به الگوریتم کشف نقاط ناپایدار با استفاده از روش مینیمم سازی نرم اول PAGEREF _Toc409473272 \h 49شکل 4-1 نمای بالادست سد کبودوال PAGEREF _Toc409473273 \h 56شکل 4-2 موقعیت نقاط شبکه میکروژئودزی اطراف سد PAGEREF _Toc409473274 \h 57شکل 4-3 موقعیت نمایی از طولهای باز تشکیل داده شده در نرم افزار LGO PAGEREF _Toc409473275 \h 61شکل 5-1 شبکه شبیهسازی متشکل از 8 نقطه (5 نقطه به عنوان نقاط مرجع و 3 نقطه موضوع) PAGEREF _Toc409473276 \h 64شکل 5-2 زیرشبکه اول متشکل از نقطه موضوع OBJ 1 PAGEREF _Toc409473277 \h 65شکل 5-3 زیرشبکه دوم متشکل از نقطه موضوع OBJ 2 PAGEREF _Toc409473278 \h 66شکل 5-4 زیرشبکه سوم متشکل از نقطه موضوع OBJ 3 PAGEREF _Toc409473279 \h 66شکل 5-5 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473280 \h 69شکل 5-6 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473281 \h 70شکل 5-7 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه منظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473282 \h 72شکل 5-8 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473283 \h 74شکل 5-9 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473284 \h 76شکل 5-10 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه منظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473285 \h 77شکل 5-11 شبکه نامنظم شبیه سازی شده PAGEREF _Toc409473286 \h 78شکل 5-12 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473287 \h 80شکل 5-13 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473288 \h 82شکل 5-14 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه نامنظم با جابجاییهای مشخص PAGEREF _Toc409473289 \h 83شکل 5-15 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی اول در شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473290 \h 86شکل 5-16 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی دوم در شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473291 \h 87شکل 5-17 نمودار میلهای درصد کشف صحیح نقاط ناپایدار برای سناریوی سوم در شبکه نامنظم با جابجاییهای تصادفی PAGEREF _Toc409473292 \h 88شکل 5-18 زیرشبکه اول شامل نقطه KL1 و نقاط مبنای KL2, KR1, KR2 PAGEREF _Toc409473293 \h 92شکل 5-19 زیرشبکه اول شامل نقطه KL3 و نقاط مبنای KL2, KR1, KR2 PAGEREF _Toc409473294 \h 93شکل 5-20 زیر شبکه سوم شامل نقطه KR3 و نقاط مبنای KL2, KR1, KR2 PAGEREF _Toc409473295 \h 94شکل 5-21 بیضی خطای نقاط ناپایدار کشف شده PAGEREF _Toc409473296 \h 98
چکیده
یکی از مسائل مهم در سازههای مهندسی و بررسی تغییر شکل زمین، کنترل جابجایی میباشد. بدین منظور لازم است در منطقه مورد بررسی شبکههای میکروژئودزی ایجاد گردند. این شبکهها متشکل از چندین نقطه مبنا و نقطه موضوع میباشد که موقعیت دقیق این نقاط در چندین اپک میبایست تعیین گردند. در مرحله بعدی باید نقاط پایدار شبکه با استفاده از روشهای موجود آشکارسازی از نقاط ناپایدار مشخص شوند. از جمله روشهای کلاسیک آشکارسازی نقاط ناپایدار میتوان به روش تست ثبات کلی و روش مینیمم سازی نرم اول اشاره نمود.
با توجه به خاصیت پخش کنندگی خطاها در روش کمترین مربعات، نقاط ناپایدار مانند مشاهدات اشتباه عمل کرده و میتواند موجب کشف ناصحیح نقاط ناپایدار شود که این موضوع نیز بر روی جابجاییهای برآورد شده تاثیر مستقیمی خواهد گذاشت. ایدهای که به منظور مقابله با این محدودیت مطرح میشود استفاده از آنالیز زیرشبکه میباشد. هر زیرشبکه تنها شامل یک نقطه موضوع و نقاط مبنا میباشد. هر زیرشبکه بطور جداگانه سرشکن شده و نقاط ناپایدار آن کشف خواهد شد.
در این تحقیق روشهای مختلف کشف نقاط پایدار در شبکههای میکروژئودزی شامل روشهای معمول تست ثبات کلی و مینیممسازی نرم اول و روش پیشنهادی این تحقیق، آنالیز زیرشبکه بررسی میشوند. کارایی و عملکرد این روشها در شبکه شبیه سازی شده و یک شبکه واقعی کنترل جابهجایی مورد ارزیابی قرار گرفت. در ابتدا به منظور بررسی کارایی این روشهای آشکارسازی کشف نقاط پایدار در شبکههای کنترل جابجایی از چندین نمونه دادههای شبیهسازی شده استفاده شد. مشاهدات شبیهسازی شده، مشاهدات طول مبنای GPS در نظر گرفته شدهاند. نتایج نشان میدهد که استفاده از روش آنالیز زیرشبکه بجای روش تست ثبات کلی باعث بهبود نتایج خواهد شد. در روش آنالیز زیرشبکه در تمام حالتهای شبیهسازی شده (شبکه منظم و نامنظم با جابجاییهای مشخص و تصادفی)، بهبود نتایج صحیح کشف نقاط، درصد قابل ملاحظهای است. این بهبود در همه حالتهای شبیه سازی شده به طور متوسط حدود 35 درصد است. بهبود نتایج روش زیرشبکه نسبت به روش مینیمم سازی نرم اول در حد یک درصد است. در ادامه الگوریتمهای کشف نقاط ناپایدار روشهای رایج و روش آنالیز زیرشبکه بر روی مشاهدات یک شبکه واقعی در اطراف سد کبودوال واقع در استان گلستان پیادهسازی شد که نتایج حاصل، در تطابق با نتایج شبکه شبیهسازی شده میباشد و حاکی از برتری روش آنالیز زیرشبکه نسبت به روشهای رایج است. در خاتمه میزان جابجایی نقاط ناپایدار کشف شده محاسبه گردید.
کلمات کلیدی: کنترل جابهجایی، تست ثبات کلی، مینیممسازی نرم اول، آنالیز زیرشبکه
فصل اول مقدمه
1-1 معرفی موضوع تحقیق
امروزه رفتار سنجی سازههای بزرگ و حساس همچون سدها، نیروگاهها و برجها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد. بنابراین امروزه در کشورهای پیشرفته تقریباً هیچ سازه بزرگی را نمیتوان یافت که فاقد مشاهدات پایش پایداری باشد. در ایران نیز این موضوع همواره مَـد نظر قرار داشته، به طوریکه همه سدها و سازههای عظیم صنعتی و مهندسی دارای ابزارهای دقیق کنترل و مشاهدات ژئودزی مهندسی برای رفتارسنجی میباشند. رفتارسنجی این گونه سازهها معمولاً به دو صورت ژئوتکنیکی و ژئودتیکی انجام میگیرد. در روش ژئوتکنیکی، ابزارهای سنجنده کشش، بُـرش و انحراف در داخل سازه در حین ساخت نصب گردیده و اطلاعات حاصل از این سنجنده ها به طور مستمر در حین و پس از بهره برداری از سازه به منظور کنترل پایداری مورد مطالعه قرار میگیرد. این ابزارها امکان کنترل درونی سازه را فراهم میسازد.
در روش ژئودتیکی، شبکهای از نقاط بر روی بدنه و محیط اطراف سازه ایجاد شده و از طریق مشاهدات ژئودتیکی عمدتاً طول، زاویه و مختصات در اپکهای زمانی متفاوت، رفتار سازه مورد پایش و کنترل قرار میگیرد. این گونه مشاهدات امکان کنترل تغییر شکل بیرونی سازه را مهیا میسازند.
یکی از مهمترین کاربردهای شبکههای ژئودتیک، شبکههای کنترل جابجایی یا شبکههای میکروژئودزی است. شبکههای میکروژئودزی را میتوان به دو دسته شبکههای مطلق و نسبی تقسیمبندی نمود. این شبکهها بسیار پر کاربرد هستند و در موارد بسیاری کاربرد دارند، از جمله آنها میتوان حداقل به موارد زیر اشاره کرد:
1) تعیین جابجایی پوسته زمین در اطراف بدنه سدها
2) مطالعه تغییر شکل سازههای مهندسی نظیر سدها و پلها و تأسیسات و نیروگاههای هستهای
3) کنترل نشست زمین در مناطقی که استخراج معادن صورت میگیرد
4) حرکات ناشی از پدیده زمین لغزش مخصوصاً در مناطق کوهستانی
5) تعیین جابجایی فلاتها و ساختارهای تکتونیکی درپروژههای مربوط به ژئوفیزیک و زمین شناسی
6) تأثیرات جزر و مدی که در آن پوسته زمین در اثر این تأثیرات تا حداکثر نیم متر تغییر شکل پیدا میکند.
در شبکههای مطلق، بحث جابجایی مطلق نقاط مطرح است، بنابراین در این شبکهها میبایست تعدادی نقطه پایدار وجود داشته باشد. انتخاب نقاط پایدار از اهمیت بالایی برخوردار است که در فصلهای بعدی به تفصیل شرح داده خواهد شد. بر خلاف شبکههای مطلق، در شبکههای نسبی بحث جابجایی نسبی نقاط مطرح است.
بکارگیری مشاهدات میکروژئودزی به جهت رفتارسنجی خارجی سازهها در سالهای اخیر خصوصاً با افزایش دقت وسایل اندازهگیری، به ویژه GPS از اهمیت و توجهی بیش از پیش برخوردار گردیده است. در رفتارسنجی سازهها به کمک مشاهدات ژئودتیکی، نوعاً کار با ارائه بردارهای جابجایی خاتمه یافته و مهندسین از طریق تفسیر این بردارهای جابجایی رفتار سازه را تحلیل میکنند. برای تعیین میزان جابجاییها تعدادی نقطه روی سازه و اطراف آن در نظر گرفته میشوند؛ دو یا چندین سری مشاهده در اپکهای زمانی متفاوت برای مطالعه تغییر شکل و حرکت سازه صورت میگیرد. در این گونه شبکهها لازم است یک سری نقاط پایدار، سیستم مختصات را تشکیل دهند تا بتوان جابجاییها را نسبت به آنها محاسبه کرد. در صورت نبود این نقاط جابجاییهای محاسبه شده بین نقاط کاذب خواهد بود. اما باید در نظر گرفت که احتمال دارد تعدادی از نقاط پایدار نیز در عمل، در فاصله زمانی بین مشاهدات دو اپک از جای خود حرکت نمایند. پس لازم است نقاطی که جابجا شدهاند قبل از انجام مشاهدات و محاسبه میزان جابجایی، شناسایی شوند و از فهرست نقاط پایدار که سیستم مختصات را تشکیل میدهند حذف شوند. چنانچه این نقاط را حذف کنیم به یک سیستم مختصات بدون جابجایی دست مییابیم. این کار به ما کمک میکند تا میزان جابجایی هر نقطه را به صورت دقیق و بدون تأثیر جابجایی نقاط مبنا بر آنها محاسبه کنیم. در بخش بعدی به مروری بر کارهای انجام شده در گذشته در زمینه کشف و تعیین میزان جابجایی خواهیم پرداخت.
1-2 مروری بر مطالعات انجام شده در زمینه بکارگیری روشهای مختلف برای بررسی میزان جابجایی به کمک مشاهدات انجام شده توسط دستگاههای دقیق اندازهگیری موجود در علم نقشهبرداری، تحقیقات زیادی انجام شده است. این روشها به دو نوع روشهای کلاسیک بر پایه مشاهدات زمینی و روشها نوین بر پایه مشاهدات ماهوارهای تقسیمبندی میشوند.
روش تست ثبات کلی شبکه و تبدیل همانندی وزن دار تکراری (IWST) ، برای یافتن نقاط پایدار در شبکهها از جمله موارد بکارگیری روش کلاسیک است. تبدیل همانندی وزن دار تکراری (IWST) ، خود به دو روش انجام میگیرد: الف) مینیمم کردن نرم اول بردار جابجایی (LAS – L1) . ب) مینیمم کردن نرم دوم بردار جابجایی (LAS – L2). مینیمم سازی نرم اول یک ابزار ریاضی قوی برای مشخص کردن اشتباهات در اطلاعات نقشه برداری است. محاسبات روش مینیممسازی نرم اول نتایج قابل قبولی داشت (جزایری، 1387).
حساسیت نرم اول نسبت به دوم به جابجایی بیشتر است و جابجاییها در این نرم مشخصتر هستند. خاصیت این روش در آن است که در مقابل خطاهای فاحش نسبت به روش معمول کمترین مربعات حساسیت کمتری از خود نشان میدهد. محققینی نظیر Caspary منکر کارایی نرم دوم در کارهای دقیقی نظیر آنالیز تغییر شکل هستند (Caspary, 1987). چرا که این نرم تحت شرایط خاص آماری دارای جواب است و اصولاً دارای حساسیت زیادی نسبت به خطاهای فاحش میباشد. از طرفی حساسیت این نرم نسبت به جابجایی ها کمتر است. در نرم اول تأثیر نقاط در دیتوم شبکه وزن دار میشود و این وزن متناسب با عکس اختلاف مختصات هر نقطه خواهد بود. این عملیات به دلیل تکراری بودن آنقدر ادامه مییابد که دیتوم ثابت گردد و با انجام آزمون های آماری میتوان پی بُـرد که کدام نقاط در فواصل زمانی اپک ها جابجا شدهاند (Chen.et al. 1990) . در نوع دیگر روش کلاسیکی یعنی تست ثبات کلی شبکه، ابتدا سرشکنی مشاهدات دو اپک شبکه به صورت جداگانه انجام میشود. سپس با حذف کردن تأثیر تک تک نقاط در دیتوم دو اپک شبکه و انجام آزمون آماری تعیین میشود که وجود کدام نقاط در دیتوم باعث پایداری بیشتری میگردد. این نتیجه با تست کردن ثبات کلی شبکه حاصل میشود (Van Mierlo,1978).
مقایسه دو روش تست ثبات کلی شبکه و مینیممسازی نرماول که توسط (جزایری، 1387) انجام شد، نشان داد که مینیمسازی نرماول بردار جابجایی، قدرت بیشتری در کشف نقاط جابجا شده نسبت به روش ثبات کلی شبکه دارد.
از جمله تحقیقات جدید انجام شده در زمینه میکروژئودزی میتوان به تحقیقات، (Hekimoglu, et al., 2002)، Hekimoglu et al (2010) و Erdogan, and Hekimoglu, 2014 اشاره نمود. نتایج شبیه سازیهای انجام شده در این تحقیقات نشان میدهد که نقاط کشف شده توسط روشهای قراردادی آنالیز جابجایی (CDA) همواره درست تشخیص داده نمیشوند (Hekimoglu et al, 2010) که علت آن می تواند همان خاصیت پخش کنندگی خطاها در کمترین مربعات باشد. همچنین نتایج مطالعه Hekimoglu et al (2010) نشان داده است که چنانچه شبکه فقط شامل یک نقطهی ناپایدار باشد، نتایج بسیار خوبی حاصل میگردد و تاثیر پخش کنندگی خطاها در برآورد کمترین مربعات مینیمم میگردد. بنابراین این محققان ایده آنالیز زیرشبکه را ارائه نمودند که هر زیرشبکه شامل یک نقطه موضوع و سایر نقاط مرجع باشد. سپس هر کدام از زیرشبکهها به طور جداگانه آنالیز میشود. این ایده مطرح شده علاوه بر مشاهدات شبیه سازی شده بر روی یک شبکه واقعی نیز پیاده شده است (Erdogan, and Hekimoglu, 2014). شبکه واقعی مورد استفاده در تحقیق Erdogan, and Hekimoglu, (2014) شبکهای متشکل از شش ایستگاه دائم GPS به عنوان نقاط مرجع یا ثابت و همچنین شامل سه نقطهی موضوع میباشد. ایستگاههای دائم مورد استفاده عبارتند از SARY, KABR, SLEE, ISTN, TUBI و ISTA. که دو ایستگاه TUBI و ISTA از شبکه دائم IGS و چهار ایستگاه دائم دیگر متعلق به شبکه CORS-TR (شبکه دائم کشور ترکیه) میباشند. همچنین سه نقطهی موضوع با نامهای OBC1, OBC2 و OBS3 سه نقطه پیلار زمینی (در بالای ساختمانهای یک دانشگاه در ترکیه) میباشند. همچنین جهت امکان ایجاد جابجایی واقعی در نقاط موضوع شبکه نیز وسیلهای طراحی و ساخته شده است. این وسیله قادر است آنتن ایستگاه را روی صفحه افقی با دقت 1 میلیمتر جابجا نماید و بدین صورت جابجاییهای دلخواه را میتوان بر روی نقاط موضوع اعمال نمود. شبکه کلی شامل 9 نقطه میباشد، که جهت افزایش اعتمادپذیری و استفاده از ایدهی مدنظر، این شبکه کلی به سه زیرشبکه تقسیم شده است. هریک از این سه زیرشبکه فقط شامل یکی از نقاط موضوع میباشند. آنچه که از نتایج بدست آمده مشخص است این که در تقسیم شبکه به زیرشبکهها نتایج بهتری حاصل گردیده است. لازم به ذکر است در پژوهش حاضر از ایده مطرح شده در این تحیققات استفاده شده است که در بخشهای بعدی به تفصیل توضیح داده خواهد شد.
1-3 اهداف تحقیق
در این تحقیق هدف مقایسه روشهای نوین آنالیز پایداری در شبکههای میکروژئودزی میباشد. همانطور که گفته شد برای محاسبه جابجایی در شبکههای میکروژئودزی کشف نقاط پایدار و ناپایدار از اهمیت بسیاری برخوردار است. با تشخیص نقاط پایدار، میتوان اولاً به تعریف واحدی از سیستم مختصات در دو اپک زمانی رسید و ثانیاً میزان جایجایی نقاط ناپایدار را محاسبه کرد. در صورتی که نقاط پایدار به درستی شناسایی نشوند، جابجاییهای محاسبه شده برای نقاط ناپایدار اعتباری نخواهند داشت. به همین دلیل ضرورت استفاده از روشی مناسب، کارا و موثر برای کشف نقاط پایدار و ناپایدار احساس میشود. متاسفانه این موضوع در بسیاری از پروژههای میکروژئودزی لحاظ نمیشود و بدلیل عدم تشخیص صحیح نقاط پایدار، جابجاییهای تعیین شده برای سایر نقاط شبکه به درستی تعیین نمیگردد. در واقع جابجاییهای محاسبه شده برای نقاط شبکه به واسطه جابجایی سیستم مختصات شبکه است و به واسطه جابجایی واقعی این نقاط نمیباشد، در نتیجه به جابجاییهای محاسبه شده نمیتوان اطمینان کرد. در روشهایی که امروزه در عمل از آنها استفاده میشود، سرشکنی اپک اول و محاسبه مختصات برای نقاط در آن اپک و سرشکنی اپک دوم و محاسبه مختصات برای نقاط در آن اپک صورت میگیرد و تفاوت مختصات حاصل شده در دو اپک را به عنوان جابجایی در نظر میگیرند. واضح است که این روش بدون یافتن نقاط پایدار شبکه، روش مناسبی نخواهد بود.
به طور کلی برای بررسی جابجایی نقاط یک شبکه، آگاهی از موقعیت نقاط در دو مقطع زمانی و مقایسه آنها مورد نیاز است. به منظور برآورد مختصات نقاط شبکه در هر اپک از روش کمترین مربعات استفاده میشود. برآوردگر کمترین مربعات (LSE) یک برآوردگر بهینه است، اما به شرطیکه مشاهدات از تابع توزیع نرمال تبعیت نمایند. به عبارتی هیچ دادهی اشتباهی در مجموعهی دادهها حضور نداشته باشد. چراکه LSE اثر دادهی اشتباه را بر روی باقیماندههای سایر مشاهدات پخش میکند. بنابراین نتایج حاصل صحیح نخواهد بود، متاسفانه نقطهی ناپایدار در بحث میکروژئودزی نیز، در این روش، همانند دادهی اشتباه عمل میکند. بنابراین تاثیر جابجایی نقطهی ناپایدار روی بقیه نقاط پایدار پخش شده و جابجایی برآورد شده منطبق بر واقعیت نخواهد بود. به بیان دیگر زمانی که نقطهای جابجا میشود، در سرشکنی به روش کمترین مربعات اثر جابجا شدن آن نقطه نه تنها بر روی خود نقطه بلکه بر روی سایر نقاط نیز تاثیر میگذارد که این به علت خاصیت پخش کنندگی خطا در LSE میباشد (Chen et al. 1987; Schwarz and Kok 1993; Kuang 1996; Prószyñski 2000). روشهای قراردادی آنالیز جابجایی (CDA)، اختلاف مختصات در شبکه بین دو اپک مختلف را با استفاده از آزمونهای آماری مقایسه میکند. اگر اختلاف مختصات از نظر آماری معنی دار باشد، آنگاه این اختلاف مختصات، عنوان جابجایی را نشان میدهد.در این تحقیق ابتدا دو روش رایج CDA توضیح داده خواهد شد. نتایج شبیه سازیهای انجام شده در تحقیقات انجام شده نشان میدهد که نقاط کشف شده توسط CDA همواره درست تشخیص داده نمیشوند (Hekimoglu et al, 2010) که علت آن می تواند همان خاصیت پخش کنندگی LSE باشد. همچنین نتایج مطالعه Hekimoglu et al (2010) نشان داده است که چنانچه شبکه فقط شامل یک نقطهی ناپایدار باشد، نتایج بسیار خوبی حاصل میگردد و تاثیر پخش کنندگی LSE مینیمم میگردد. بنابراین با توجه به این نکته، ایدهای که در این مقاله ارائه شده است، تقسیمبندی شبکهی کلی به چند زیرشبکه است، به نحوی که هر نقطه ناپایدار در یک زیرشبکه جداگانه قرار گرفته و سپس بررسی گردد. در واقع هر زیرشبکه شامل یک نقطه موضوع و سایر نقاط مرجع باشد. در این روش ارتباط بین نقاط ناپایدار از یکدیگر قطع شده و در نتیجه اثر پخش کنندگی کمترین مربعات از بین میرود. بدین روش میتوان از اثر پخش کنندگی کمترین مربعات کاست. به عنوان مثال اگر در شبکهای سه نقطه موضوع A و B و C داشته باشیم، بنابراین به تعداد نقاط موضوع، زیرشبکه خواهیم داشت. زیرشبکه I، زیرشبکهای است که تنها شامل A و سایر نقاط مرجع است (شامل نقاط B و C نیست). بطریق مشابه زیرشبکه II شامل نقطه B و سایر نقاط مرجع و زیرشبکه III شامل نقطه C و سایر نقاط است. هر کدام از زیرشبکهها به طور جداگانه آنالیز میشود. این ایده مطرح شده علاوه بر مشاهدات شبیه سازی شده بر روی یک شبکه واقعی نیز پیاده شده است (Erdogan, and Hekimoglu, 2014). آنچه که از نتایج بدست آمده مشخص است این که در تقسیم شبکه به زیرشبکهها نتایج بهتری حاصل گردیده است. بنابراین روش زیرشبکه به جای شبکهی کلی توصیه میگردد.
بنابر نتایج بدست آمده پیشنهاد میشود که جهت افزایش کارآیی روشهای کلاسیک موجود در میکروژئودزی از جمله روش تست ثبات کلی و مینمم سازی نرم اول، از تقسیم شبکه به چندین زیرشبکه استفاده شود. این ایده در مقاله (Hekimoglu et al, 2010) ، شبیه سازی شده است. منتهی در تحقیق مزبور تنها از روش تست ثبات کلی استفاده شده است. اما در پژوهش حاضر، این ایده علاوه بر دادههای شبیه سازی شده بر روی یک شبکه واقعی نیز پیاده شده است. بعلاوه استفاده از روش مینمم سازی نرم اول در آنالیز زیرشبکه نیز بررسی میشود. همچپنین روشهای رایج (آنالیز کلی شبکه) به همراه روش آنالیز زیرشبکه به صورت مقایسهای و مجزا از هم بکار گرفته میشود و برتری هر کدام مطرح میگردد.
1-4 معرفی فصلهای بعدی این تحقیق در شش فصل ارائه میشود:
فصل دوم مروری بر مفاهیم نظری سرشکنی و آزمونهای آماری خواهیم داشت. همچنین این فصل شامل مراحل طراحی شبکههای کنترل جابجایی میباشد.
فصل سوم شامل توضیح روشهای رایج کشف نقاط پایدار و ناپایدار در شبکههای کنترل جابجایی میباشد. در پایان این فصل مشکلات روشهای کلاسیک و ایده استفاده از آنالیز زیرشبکه بجای آنالیز کلی شبکه ارائه خواهد شد.
فصل چهارم به معرفی دادههای مورد استفاده در این تحقیق میپردازد.
فصل پنجم شامل نتایج عددی میباشد. در این فصل با استفاده از مشاهدات شبیهسازی شده کارایی دو روش مذکور در کشف نقاط ناپایدار و روش آنالیز زیرشبکه بررسی خواهد شد. در این فصل استفاده از زیرشبکه بجای دو روش رایج تست ثبات کلی و مینیمم سازی نرم اول بررسی شود. برای این کار از مشاهدات شبیه سازی شده یک شبکه سه بعدی GPS استفاده شده است. با تکرار شبیه سازی دو روش را با یکدیگر مقایسه نمودیم. همچنین در این فصل با استفاده از مشاهدات یک شبکه واقعی، به تعیین میزان جابجایی احتمالی با استفاده از مشاهدات GPS خواهیم پرداخت.
فصل آخر نیز شامل نتیجهگیری کلی و پیشنهادات ادامه کار میباشد.
فصل دومروشهای سرشکنی مشاهدات در شبکههای ژئودزی در این فصل مروری کوتاه بر مبانی نظری مورد استفاده در این پایاننامه خواهیم داشت. این فصل شامل توضیحاتی در مورد مبانی سرشکنی، مفاهیم پایه در آزمونهای آماری، معیارهای طراحی یک شبکه ژئودتیک و روشهای کشف نقاط ناپایدار شامل (تست ثبات کلی و مینیمم سازی نرم اول) میباشد.
2-1 مبانی سرشکنی
علوم ژئوماتیک همواره با دو کمیت مهم مجهولات و مشاهدات سر و کار دارد. مجهولات، کمیتهایی هستند که به طور مستقیم قابل اندازه گیری نمیباشند. اما مشاهدات، کمیتهایی هستند که قابل مشاهده و اندازه گیری مستقیم میباشند. از این مشاهدات در تخمین و برآورد مجهولات استفاده میشود. مجهولات با بردار xn×1 و مشاهدات با بردار ym×1 نمایش داده میشود. از طرفی همواره نیاز به یک تابع (مدل ریاضی) برای ایجاد ارتباط بین فضای مشاهدات و فضای مجهولات میباشد. بنابراین مساله اساسی در برآورد، یافتن تابعی مانند G میباشد که . بنابراین برآوردی از مجهولات x خواهیم داشت که مجهولات برآوردشده با x نمایش داده میشود و . اختلاف بین مقدار واقعی مجهولات با مقدار برآورد شده آن را خطای برآورد گویند. از خواص یک برآوردگر خوب، میتوان به خاصیت نااریبی، خاصیت کمترین واریانس، خاصیت بیشترین درستنمایی اشاره نمود که در ادامه توضیح داده خواهند شد. خوانندهی محترم میتواند جهت اطلاعات و جزییات بیشتر در زمینه مبانی سرشکنی به مراجع و کتابهای موجود از جمله (2005) Teunissen et al. مراجعه نماید.
2-1-1 خاصیت نا اریبی را یک برآوردگر نااریب از گویند، اگر و تنها اگر امید ریاضی خطای برآورد برابر صفر گردد. به عبارت دیگر:
(2-1)
به برآوردگری که نااریب نباشد، برآوردگر اریب گفته میشود و اختلاف بایاس برآوردگر نام دارد. در حقیقت اندازهی این بایاس نشاندهندهی میزان نزدیکی برآوردشده به مقدار واقعی میباشد.
2-1-2 خاصیت کمترین واریانس معیار دیگری که برای میزان نزدیکی برآوردگر به مقدار واقعی آن به کار می رود، خطای MSE نامیده میشود که به صورت زیر تعریف می شود:
(2-2)
که نرم بردار می باشد. بنابراین برآوردگری که دارای کمترین مقدار MSE باشد، بهترین برآوردگر میباشد، به عبارت دیگر دارای کمترین واریانس میباشد.

نظرات (0)
امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.