武汉大学测绘学院GPS考试重点[五篇材料]

第一篇：武汉大学测绘学院GPS考试重点

基线向量：利用进行同步观测的GPS接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差。同步观测基线：利用同一时段的同步观测数据所确定出的基线向量被称为同步观测基线。复测基线：在某两个测站间，由多个时段的同步观测数据所获得的多个基线向量结果称为复测基线。SP3：是一种在卫星大地测量中广泛采用的数据格式，由美国国家大地测量委员会提出，专门用于储存GPS卫星的精密轨道数据。同步环闭合差：由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。坐标参照系：提供系统远点、尺度、方向及其时间演变的一组协议、算法和常数。确定：需要确定其原点、尺度和方向。参考框架：坐标参照系的具体实现，是一组具有相应坐标参照系下坐标及其时间演变的点，隐含了定义一个坐标参照系所必须的原点位置、一组正交坐标轴的指向、和一个尺度。GPS网基准设计：指定GPS网所采用的坐标参照系统，幷确定所采用的起算数据的工作。GPS网的设计准则：在保证质量的前提下，尽可能提高效率，努力降低成本。基线解算：利用2台或2台以上的GPS接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值，通过参数估计的方法来确定两两接收机之间的三维坐标差及其方差—协方差阵的过程。单基线解模式：在进行基线解算的过程中，一次仅同时提取2台GPS接收机的同步观测数据来解求他们之间的基线向量，当在该时段中有多台接收机进行了同步观测而需要解求多条基线时，这些基线是逐条在独立的解算过程中解求出来的。多基线解模式在进行基线解算时，一次提取一个观测时段所有进行同步观测的n台接收机所采集的同步观测数据，在一个单一的解算过程中，共同求解出所有n-1条相互函数独立的基线。整体解：在进行基线解算时，一次提取项目整个观测过程中的所有观测数据，在一个单一的解算过程中同时对它们进行处理，得到所有函数独立基线。RMS：RMS是一个内符合精度，RMS小内符合精度高。反应了观测值与参数估值之间的符合度，一定程度上也反应了观测值的优劣。质量不好时RMS大反过来不成立，仅作为参考。RATIO：为备选模糊度参数得到的单位权方差，RATIO1，越大越好。反应了确定出来的整周未知数的可靠性。RDOP指的是基线解算时待定参数的协因数阵的迹的平方根。RDOP值的大小与基线位置和卫星在空中的几何分布及运行轨迹有关。RDOP值反应了观测期间GPS卫星星座的状态对相对定位的影响，不受观测值质量的影响。

1、GPS网的网形设计：（1）三角形网：以三角形作为基本图形所构成的GPS网成为三角形网。优点：几何强度好，抗粗差能力强，可靠性高。缺点：工作量大（2）多边形网：以多边形（n≥4）作为基本图形所构成的GPS网成为多边形网。优点：效率高，工作量较小。缺点：图形强度不如三角形网（3）附和导线网：以附和导线作为基本图形所构成的GPS网称为附和导线网。优点：效率高，工作量小。缺点：图形强度不如前两个（4）星形网：从一个已知点上分别于各待定点进行相对定位所组成的图形。优点：作业效率高。缺点：抗差能力极差。适用RTK。同步图形的连接方式/扩展方式：（1）点连接：相邻的同步图形之间只通过一个公共点相连。优点：作业效率高，图形扩展快。缺点：图形强度差，如果连接点出问题，将影响到后面的同步图形

（2）边连接：相邻的同步图形间有一条边相连。优点：较高的作业效率和较高的图形强度（3）网连接：相邻图形之间有三个以上的公共点相连。优点：图形强度最强。缺点：作业效率很低（4）混连式：实际的GPS作业中，有选择的灵活的采用几种方式作业称为混连式。基线解算软件操作过程：（1）导入观测数据（2）检查和修改外业输入数据（3）设定基线解算的控制参数（星历类型、截止高度角、周跳处理方法……）（4）基线解算（5）基线质量控制（精细化处理，实际是修改控制参数）（6）得到最终的基线解算结果。基线解算：优点：模型简答，一次求解的参数较少，计算量小。缺点：解算结果无法反映同步观测基线之间的统计相关性；无法充分利用观测数据之间的关联性。适用：是一般的工程应用。优点：数学模型严密，能在结果中反应观测基线向量之间的统计相关性。缺点：数学模型和结算过程都比较复杂，并且计算量也极大。适用：对质量要求严格的应用。优点：数学模型严密，能反应同步观测基线之间的统计相关性；避免结果在几何上的不一致。缺点：数学模型和解算过程复杂，计算量很大。适用：高精度定轨、定位软件用。网平差类型：（根据网平差时所采用的观测量和已知条件的类型和数量）

（1）无约束平差/最小约束平差：观测值：GPS基线向量；约束条件：无或者只引入一个提供位置基准信息的起算点坐标；目的：判断是否存在粗差基线；调整各基线向量观测值的权；确定各点在地心坐标系下的相对位置关系。不影响尺度和方位发生变化。完全是观测值本身质量的真是反应（2）约束平差：观测量：GPS基线；约束条件：引入边长、方向或者两个以上的起算点的坐标，使GPS网的尺度和方位发生变化；目的：确定各点在指定坐标参考系中的坐标（3）联合平差：观测值：GPS基线和地面常规观测量如边长、角度、方向和高差；目的：确定各点在指定坐标参考系中的坐标。一般出现在工程应用中。GPS水准H精度→（1）使用双频接收机（2）使用相同类型的带有抑径板或抑径圈的大地型接收机天线（3）对每个点在不同卫星星座和大气条件下进行多次设站（4）进行基线解算时采用精密星历（5）进行基线解算时对天顶对流层延迟进行估计。

1、GPS测量（1）测量精度高（2）选点灵活，无需造标，布网成本低（3）可全天候作业（4）观测时间短，作业效率高（5）观测、处理自动化（6）可获得三维坐标。影响GPS网质量的因素：GPS基线向量的质量（依赖于观测数据和处理方法）；常规地面观测值的质量（观测方法）；起算数据的精度、数量和分布（网的设计及已有成果的质量）；GPS网的结构（网的设计和外业观测方案）；数据处理方法的完备性（数据处理软件及其解算方案）提高GPS网质量的方法:提高可靠性的方法：（1）增加观测期数（2）保证一定的重复设站次数（3）保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连（4）布网时要使网中所有最简异步环的边数不多于6条。提高精度的方法：（1）为提高GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得她们之间的直接观测基线（2）在全面网之上建立框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架（3）布网时要使网中所有最简异步环的边数不多于6条（4）引入高精度的激光测距边作为观测值进行联合平差（5）为提高GPS网的尺度精度，可在网中增设长时间、多时段的基线向量。野外检定场：遵循原则：（1）有……的基线（2）检定场地质条件好……（3）有强制对中装置，墩面上有正北方向（4）中长基线应该组成网形，以便进行环闭合差检验。GPS网平差的目的：（1）消除由观测量和已知条件中存在的误差所引起的GPS网在几何上的不一致。闭合条件，重复条件，符合条件。（2）改善GPS网质量，评定GPS网精度。得到诸如改正数、验后方差、单位权方差、相邻点距离中误差、点位中误差。（3）确定GPS网中点在指定参考系下的坐标以及其他所需要的参数的估值。通过引入起算数据，如已知点、已知边长、已知方向确定点在指定参考系下的坐标和其他的参数如转换参数。影响基线解算因素（1）基线解算时所设定的起点坐标不准确（导致基线向量偏差）处理：使用准确度高的起点坐标或者所有基线起点坐标都由一个点衍生出来然后出现系统偏差引入系统参数解决（2）少数卫星的观测时间太短影响这些卫星的整周未知数无法确定。处理：删除（3）周跳探测、修复不正确，存在未探测或正确修复的周跳。处理：增加新的模糊度参数或者删除（4）在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大。处理：缩小编辑因子的方法来删除残差较大的观测值，另外可以删除较大的观测值（5）对流层或者电离层折射影响过大。处理：a、提高截止高度角b、采用模型进行改正c、使用无电离层观测值。其他：卫星轨道数据误差，数学模型误差（没有考虑地固潮、地球自转等问题）。网平差的流程：（1）提取基线向量：（2）三维无约束平差目的：判断是否有粗差；调整权值（3）约束平差/联合平差（4）质量分析和控制：指标：基线向量的改正数；相邻点的中误差和相对中误差，单位权方差的开方检验。

第二篇：武汉大学测绘学院GPS试卷

测绘学院2004—2005学年《GPS原理及其应用》

一、填空题

1.全球定位系统是由空间部分、地面监控部分和 ___部分组成的。其中地面监控部

分是由、__、__、和 __组成的。

2.GPS卫星信号是由、、和三部分组成的。

3.GPS卫星是采用 ____ 来进行信号调制的。

4.测码伪距观测值所受到的电离层延迟与 __ 成正比，与__ 成反比。

5.在软件控制下能依次对多个卫星进行观测，且循环观测一次的时间大于20ms的通

道称为 __ 通道。

6.在接收机间求一次差后可消除 ___参数，继续在卫星间求二次差后可消除 ___

参数，再在历元间求三次差后可消除 ___ 参数。

二、单项选择题

1.GPS卫星之所以要发射两个频率的信号，其主要目的是为了。

A、消除对流层延迟 B、消除电离层延迟

C、消除多路径误差 D、增加观测值个数

2.组成宽巷观测值（wide lane）的主要目的是为了。

A、消除电离层延迟 B、提高定位精度 C、便于确定整周模糊度 D、检核

3.未经美国政府特许的用户不能用来测定从卫星至接收机间的距离。

A、C/A码B、Ll 载波相位观测值

C、载波相位观测值D、Y码

4.利用广播星历进行单点定位时，所求得的站坐标属于。

A、1954北京坐标系B、1980年西安坐标系

C、WGS-84 D、ITRF

5.在一般的GPS 短基线测量中，应尽量采用。

A、单差解 B、三差解 C、双差固定解 D、双差浮点解

三、名词解释

1、整周跳变：

2、接收通道

3、导航电文

4、重建载波

5、相对论效应：

6、广域差分GPS7、天线平均相位中心偏差

四、问答题（要点）

1．在全球定位系统中为何要用测距码来测定伪距？

2．为什么说快速而准确地确定整周模糊度是载波相位测量中的关键问题

3．什么叫多路径误差？在GPS测量中可采用哪些方法来消除或消弱多路径误差？

4．怎样用双频观测值来消除电离层延迟？

第三篇：武汉大学测绘学院变形监测数据处理考试知识点总结

变形： 变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。变形监测：就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。

变形体：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建(构)筑物的块体，它包括自然和人工的构筑物。

变形监测对象： ①全球性的变形研究，如监测全球板块运动、地级移动、地球自转速率变化、地潮等；②区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等；③工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采引起的地表移动和下沉等。变形监测的内容

应根据变形体的性质与地基情况来定。要求有明确的针对性，既要有重点，又要作全面考虑，以便能正确反映出变形体的变化情况，达到监视变形体的安全、了解其变形规律之目的。有工业与民用建筑物，水工建筑物，地面沉降

(以水工建筑物为例)：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测；对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目为垂直位移(从而可以求得基础与坝体的转动)、水平位移(从而可以求得坝体的扭曲)以及伸缩缝的观测，这些内容通常称为外部变形观测。此外，为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。虽然内部观测一般不由测量人员进行，但在进行检测数据处理时，特别是对变形原因作物理解释时，则必须将内、外部观测的资料结合起来进行分析。

变形监测的目的和意义：对于工程建筑来说，确保安全，验证设计，灾害防治。①实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，即便及时发现问题并采取措施；②科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。

.变形监测的方法：取决于变形体的特征、变形监测的目的、变形大小和变形速度

全球性变形监测：空间大地测量(GPS,VLBI,SLR,LLR,卫星重力探测技术)。区域性变形监测：GPS,InSAR,精密水准测量。工程和局部性变形监测：地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以GPS为主的空间定位技术。传统的地表变形监测方法采用的是大地测量法和近景摄影测量法。

变形监测的特点：1）周期性重复观测；2）精度要求高；3）多种测绘技术的综合应用；4）监测网着重研究点位的变化。

1.随机现象：在同样条件下进行同样的观察或实验，却可能发生种种不同结果的现象，称为随机现象或偶然现象。2.统计规律性：表面上看来，随机现象的发生，完全是随机的、偶然的，没有什么规律可循。但是，如果我们在相同的条件下进行多次重复的实验或大量的观察，就会发现随机现象结果的出现，也具有一定的规律性。在自然界和人类社会中，这种现象是普遍存在的，看起来毫无规律的随机现象，却有着某种规律性的东西隐藏在它的后面。我们称这种规律性为随机现象的统计规律性。

3.偶然误差分布特点：①就误差的绝对值而言，小误差比大误差出现的机会多，故误差的概率与误差的大小有关；②大小相等，符号相反的正负误差的数目几乎相等，故误差的密度曲线是对称于误差为0 的纵轴；③极大的正误差与负误差的概率非常小，故绝对值很大的误差一般不会出现。

4.随机过程(函数)：在动态监测中，对某一个不断变化的监测点进行观察，每一个观察结果是一个确定的随时间或空间变化的函数(例如一条记录曲线)，对于观察时间间隔内的每一瞬时，这一函数都有一个确定的数值。但由于随机误差的存在，多次的重复观测会得到不完全相同的函数结果(例如一组记录曲线)。这种函数，对于自变量(时间或空间)的每一个给定值，它是一个随机变量，我们称这种函数为随机函数。通常把自变量为时间t的随机函数叫做随机过程。

5.研究随机过程的意义：随着现代变形监测自动化需求和科学研究的发展，越来越迫切地需要了解监测对象过程的变化，这时监测点可能是随时间或空间而连续变化的。因此，监测过程和监测结果也是随时间或空间而连续变化的。在近代物理学、无线电技术、自动控制、空间技术等学科中，都大量应用随机过程理论。变形的几何量和物理量的监测，过去以静态监测为主。如今，随着仪器设备的进步和自动监测要求提高，对几何量和物理量的动态实时监测日益增加。显然，用过去静态测量精度评定方法是不能正确地评定动态测量结果的，而且也不能进一步地分析动态监测中的特殊现象。因此，有必要研究随机过程理论。

6.假设检验的一般步骤：1.提出原假设H0；2.选择一个合适的检验统计量U，并从样本（子样观测值）求出统计量U的值u；3.对于给定的显著水平α，查U的分布表，求出临界值u0，用它划分接受域W0和拒绝域W1，使得当H0为真时，有P{U∈W1}=α；4.比较u（统计量U的值）和u0，若u落在拒绝域W1中，就拒绝H0，若u落在接受域W0中，就接受H0。

7.随机变量的特征量：概率分布函数、算数平均值、标准差。随机过程的特征量：①概率密度函数②均值、方差和均方值；③自相关函数；④谱密度函数。8.自相关函数：均值和方差是表征随机过程在各个孤立时刻的统计特性的重要特征量，但不能反映随机过程不同时刻之间的关系。因此，除均值和方差外，我们还要用另一个特征量来反映随机过程内不同时刻之间的相关程度，这种特征量叫相关函数或自相关函数。

9.频谱分析法：在实用上，我们不仅关心作为随机过程的数据的均值和相关函数，而且往往更关心随机数据的频率分布情况，也就是研究随机过程是由哪些频率成分所组成，不同频率的分量各占多大的比重等。这种分析方法就是所谓的频谱分析法。

10.各态历经随机过程：对于平稳过程，为求特征量，需作大量实验，获得多个随机过程的现实，然后在各t时刻上求特征量估计。而在测量实践中，对某一时刻t要取得大量的现实是十分困难的，甚至是不可能的。但是，可以从一个现实(即单个观测得到的时间历经)来求特征量。许多平稳随机过程都可以这样做，我们把这一类的平稳过程称为各态历经随机过程。

GPS的作业方式分为周期性和连续性：周期性变形监测：因为有的变形体的变形极为缓慢，在局部时间域内可以认为是稳定的，其监测频率有的是几个月，有的甚至长达几年，此时，采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都是事后的。连续性变形监测：指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据序列。虽然连续性监测模式也是对测点进行重复性的观测，但其观测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。

变形分析的内涵：透过现象看本质，从杂乱无章中找出其内在规律，然后遵循规律办事。变形分析的研究内容：变形的几何分析和变形的物理解释。几何分析是对变形体的形状和大小的变形作几何描述，其任务在于描述变形体变形的空间状态和事件特性。变形物理解释的任务是确定变形体的变形和变形原因之间的关系，解释变形的原因。

几何分析：参考点的稳定性分析、观测值的平差处理和质量评定以及变形模型参数估计等.变形物理解释的方法可分为统计分析法、确定函数法和混合模型法。

统计分析法：以回归分析模型为主，是通过分析所观测的变形（效用量）和外因（原因量）之间的相关性，来建立荷载-变形之间的关系的数学模型，它具有后验的性质，是目前应用比较广泛的变形成因分析法。

确定函数法：以有限元法为主，它是在一定的假设条件下，利用变形体的力学性质和无力相知，通过应力与应变关系建立荷载与变形的函数模型，然后利用确定函数模型预报在荷载作用下变形体可能的变形。具有先验的性质，比统计模型物理意义明确，但计算工作量较大，并对用作计算的基本资料有一定的要求。混合模型法：对于那些与效用量关系比较明确的原因量（如水质分量）用有限元法德计算值，而对于另一些与效用量关系不是很明确或采用相应的物理理论计算成果难以确定他们之间函数关系的原因量则仍采用统计模型，然后与实际值进行拟合而建立的模型

变形体：对可能产生变形的各种自然或人工的建筑物或构筑体我们可以统称为变形体。变形观测：对变形体在运动中的空间和时间域内进行周期性的重复观测，就称为变形观测。地面监测方法：主要是指用高精度测量仪器(如经纬仪、测距仪、水准仪、全站仪等)测量角度、边长和高程的变化来测定变形，它们是目前变形监测的主要手段。常用的地面监测方法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、极坐标法、自由设站法、视准线法、小角法、测距法及几何水准测量法，以及精密三角高程测量法等。常用前方交会法、距离交会法监测变形体的二维(X,Y方向)水平位移；用视准线法、小角法、测距法观测变形体的水平单向位移；用几何水准测量法、精密三角高程测量法观测变形体的垂直(Z方向)位移。

地面监测方法的优点：①能够提供变形体的变形状态，监控面积大，可以有效地监测确定变形体的变形范围和绝对位移量；②观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度评定；③灵活性大，能适用于不同的精度要求、不同形式的变形体和不同的外界条件。测量机器人：是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。

固定式变形监测优缺点：优点 高效、全自动、准确、实时性强、结构简单、操作简便等特点，特别适用于小区域内的变形监测，可实现全自动的无人守值的形变监测。缺点①没有多余的观测量，测量的精度随着距离的增长而显著地降低，且不易检查发现粗差；②系统所需的测量机器人、棱镜、计算机等设备因长期固定而需要采取特殊的措施保护起来；③这种方式需要有雄厚的资金作保证，测量机器人等昂贵的仪器设备只能在一个变形监测项目中专用。

移动式半自动监测：在各观测墩上安置整平仪器，输入测站点号，进行必要的测站设置，后视之后测量机器人会按照预置在机内的观测点顺序、测回数，全自动地寻找目标，精确照准目标、记录观测数据，计算各种限差，作超限重测或等待人工干预等。完成一个测点的工作之后，人工将仪器搬到下一个施测的点上，重复上述的工作，直至所有外业工作完成。这种移动式网观测模式可大大减轻观测者的劳动强度，所获得的成果精度更好。8.根据摄影时摄影机内外方位元素是否已知，摄影测量的数据处理方式分为空间前方交会发，空间后交-前交法，严密解法以及直接现行变换法

地面摄影测量方法：就是在变形体周围选择稳定的点，在这些点上安置摄影机，并对变形体进行摄影，然后通过内业量测和数据处理得到变形体上目标点的二维或三维坐标，比较不同时刻目标点的坐标得到它们的位移。

优点：① 可以同时测定变形体上任意点的变形；②提供完全和瞬时的三维空间信息；③大量减少野外的测量工作量；④可以不需要接触被测物体；⑤有了摄影底片，可以观测到变形体以前的状态。

方式：①固定摄站的时间基线法；②立体摄影测量法。时间基线法是把两个不同时刻所拍的像片作为立体像对，量测同一目标像点的左右和上下视差，这些视差乘以像片比例尺即为目标点的位移。立体摄影测量分为正直摄影、等偏摄影、交向摄影和等倾摄影。

GPS变形监测的特点：①测站间无须通视；②可同时提供监测点的三维位移信息；③全天候监测；④监测精度高；⑤操作简便，易于实现监测自动化；⑥GPS大地高用于垂直位移测量。GPS变形监测分为：周期性监测模式和连续性监测模式。

GPS变形监测自动化系统组成：数据采集，数据传输，数据处理、分析和管理等部分。地面三维激光扫描仪组成：扫描仪、控制器(计算机)、电源供应系统。

三维激光特点：快速、不接触、穿透、实时、动态、主动性、高密度、高精度、数字化、自动化

三维激光优点：①速度快，密度高，精度高，特别适合大面积或者表面复杂的物体测量及其物体局部细节测量；②不需要接触物体，昏暗和夜间都不影响外业测量；③快速和准确地获取表面、体积、断面、截面、等值线等；④方便将3D模型转换到CAD系统中，直接供工程设计。

数据处理：数据采集、数据预处理、几何模型重建和模型可视化。.特殊的测量手段：应变测量、准直测量、倾斜测量。

特点：①测量过程简单；②容易实现自动化观测和连续监测；③提供的是局部的变形信息。25.测量机器人三大改正：距离的差分改正（大气条件的变化对距离测量的影响）、球气差的改正（在极坐标的单向测量中必须考虑球气差对高程测量的影响）、方位角的差分改正（因水平度盘零方向的变化对水平方位角的影响）。

.垂线测量：垂线有两种形式：正垂线和倒垂线。正垂线一般用于建筑物各高程面处的水平位移监测、挠度观测和倾斜测量等。倒垂线大多用于岩层错动监测、挠度监测，或用作水平位移的基准点。正垂线观测中的误差主要有夹线误差、照准误差、读数误差、对中误差、垂线仪的零位漂移和螺杆与滑块间的隙动误差等。倒垂线测量的误差主要来源于浮体产生的误差、垂线观测仪产生的误差、外界条件变化产生的误差。倒垂测量中，还会因仪器的对中、调平、读数和零位漂移等因素使测量结果产生误差。怎样指定变形监测方案：变形监测方案的制定必须建立在对工程场地的地质条件、施工方案、施工周围环境详尽的调查了解基础之上，同时还需与工程建设单位、施工单位、监理单位、设计单位以及有关部门进行协调。由于变形监测方案的制定将影响到观测的成本、成果的精度和可靠性，因此，应当认真、全面地考虑。

变形监测方案制定的主要内容：监测内容的确定；监测方法、仪器和监测精度的确定；施测部位和测点布置的确定；监测周期的确定。

五固定：观测点位（测站)；观测人员；观测设备；观测方法和路线；观测环境条件 监测内容的确定：监测内容的确定主要根据监测工程的性质和要求，在收集和阅读工程地质勘察报告、施工组织计划的基础上，根据工程周围和环境确定变形监测的内容。变形监测方法和仪器的选择主要取决于工程地质条件以及工程周围的环境条件，根据监测内容的不同可以选择不同的方法和仪器。

变形监测精度的确定：制定变形监测的精度取决于变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度，以及观察的目的等。和其他测量工作相比，变形观测要求的精度高，典型精度是1mm或相对精度为10的-6次方。确定合理的测量精度是很重要的，过高的精度要求使测量工作复杂，增加费用和时间；而精度定得太低又会增加变形分析的困难，使所估计的变形参数误差大，甚至会得出不正确的结论。一般来说，如果变形观测是为了使变形值不超过某一允许的数值，以确保建筑物的安全，则其观测的误差应小于允许变形值的1/10-1/20；如果是为了研究变形的过程，则其误差应比上面这个数值小得多，甚至应采用目前测量手段和仪器所能达到的最高精度。

监测点位布置：必须安全、可靠，布局合理，突出重点，并能满足监测设计及精度要求，便于长期监测。

沉降观测工作点的布设：1）沉降监测工作点应布设在最有代表性的部位，还要考虑到建筑物基础的地质条件，建筑物特征，建筑物内部应力分布状况等。2）工作点应与建筑物连接牢固，使工作点的高程变化能真正反映建筑物的沉降变化情况。3）工作点的点位应便于观测。

变形监测的频率取决于变形的大小、速度以及观测的目的。变形监测频率的大小应能反映出变形体的变形规律，并可随单位时间内变形量的大小而定。变形量较大时，应增大监测频率；变形量减小或建筑物趋于稳定时，则可减小监测频率。建筑物变形监测内容有哪些。

（1）建筑物沉降监测,水平位移监测,倾斜位移监测,裂缝监测,挠度监测 观测值的误差分类： ①粗差（也称错误），它是由于观测中的错误所引起的，例如，GPS观测中的周跳现象，水准观测时的读错、记错等；②系统误差。它是在相同的观测条件下作一系列的观测，而观测误差在大小、符号上表现出系统性，③偶然误差（也称随机误差），它是在相同的观测条件下作一系列的观测，而观测误差在大小、符号上表现出偶然性。监测资料检核的意义：

如果在监测资料中存在错误或系统误差，就会对后续的变形分析和解释带来困难，甚至得出错误的结论。同时，在变形监测中，由于变形量本身较小，临近于测量误差的边缘，为了区分变形与误差，提取变形特征，必须设法消除较大误差（超限误差），提高测量精度，从而尽可能地减少观测误差对变形分析的影响。变形监测资料处理的首要工作是分析变形观测值的质量，包括观测值的精度和可靠性。这里所指的观测值既可以是原始观测值，也可以是经一定处理后的观测值（如GPS测量所得到的基线向量、坐标等）。.变形监测检核的方法：

变形监测检核的方法很多，应根据实际观测情况而定。包括野外检核和室内检核。室内检核工作，具体有:①原始记录的校核；②原始资料的统计分析，如粗差检验法；③原始资料的逻辑分析：根据监测点的内在物力意义来分析原始实测值的可靠性。包括：一致性分析：时间---效应量、原因---效应量；相关性分析：空间点位的相关性。逻辑分析，若存在大的偏差，则有两种可能： ①误差引起（大误差或粗差）；②真实变形（突变），是险情的萌芽。监测资料管理系统分为：

①人工管理处理。②计算机辅助人工处理。③数据库管理系统。

.数据筛选步骤：①组成误差方程与法方程式；②解法方程式并作整体检验，求Qvv；③计算局部检验统计量与假设检验。

监测资料的插补：由于各种主、客观条件的限制，当实测资料出现漏测时，或在数据处理时需要利用等间隔观测时，则可利用已有的相邻测次或相邻测点的可靠资料进行插补工作。插补方法:①按内在物力联系进行插补；②按数学方法进行插补：(线性内插法、拉格朗日内插计算、用多项式进行曲线拟合、周期函数的曲线拟合、多面函数拟合法)。小波变换的基本思想是用一族函数去表示或逼近一信号或函数

小波变换在变形分析中的作用：①观测数据滤波。对于变形体的变形监测，观测数据序列中的有用信号和噪声的时频特特性通常是不一样的。有用信号在时域和频域上是局部化的，表现为低频特性；而噪声在时频空间中的分布是全局性的，它在整个观测的时域内处处存在，在频域上表现为高频特性。因此，小波滤波可有效地分离有用信号s(t)和噪声n(t)，实现消噪的目的；②变形特征提取。借助于小波变换的局部时频分析特征，可以聚焦到信号的任意细节，在很强的背景噪声下，可有效地提取反映变形的特征信息。尤其对于非平稳突变(或非线性)变形、非等时间间隔观测以及弱信号等特征提取，将会是一种很好的方法。另外，在高层和高耸建筑的动态监测中，可以高精度地实现振动特征提取。③不同变形频率的分离。对于复杂周期或多种频率混杂的变形特征可进行有效分离，这对变形的物理解释是十分有用的。④观测精度估计，进行小波滤波后，一方面实现了消噪的目的，另一方面所分离出的噪声实质上反映了变形监测系统的观测精度，由噪声量可以更为客观地评定监测系统的精度。消噪的步骤：①小波分解。比如，根据问题的性质，选择一组Daubechies小波滤波系数构造变换矩阵W，并确定其分解层次J，然后对观测数据x(t)进行J层小波分解。②小波分解高频系数的阈值量化处理。选择阈值的规则有多种，其意义在于从高频信息中提取弱小的有用信号，而不至于在消噪过程中将有用的高频特征信号当做噪声信号而消除。:③小波重构。用小波分解的第J层的低频系数和经过阈值量化处理后的第1层至第J层的高频系数进行重构，可得到消噪后的观测数据序列估计值。若将阈值量化处理后的小波分解高频系数进行重构，便可得到观测精度的估计值。

.变形监测成果的整理：便于应用分析，方便对监测数据的分析、决策和反馈向需用单位提供资料或归档保存整编基础平时资料计算、分析的基础上，按规定对整编年份的监测资料进行整编。

观测资料的整编常用的图表:观测点变形过程线与建筑物变形分布图。

变形过程线：是以时间为横坐标，以累积变形值(位移、沉陷、倾斜和挠度等)为纵坐标绘制成的曲线。观测点变形过程线可明显地反映出变形的趋势、规律和幅度，对于初步判断建筑物的工作情况是否正常是非常有用的。

变形过程线的绘制：①根据观测记录填写变形数值表；②绘制观测点实测变形过程线；③实测变形过程线的修匀。

建筑物变形分布图：能够全面地反映建筑物的变形状况。有：①变形值剖面分布图；②建筑物(或基础)沉陷等值线。

.参考网：在测量中，当观测量是未知量的相对观测量而不是绝对观测量时，要由相对观测量求得未知量的值必须有初始值作为参考。比如在水准测量中，高差是两个点高程的相对观测量，而不是某一个点高程的绝对观测量，一个水准网中各点的高程计算必须有一个高程已知点，这个已知点就是该网的基准点。必要的基准参数构成网的基准，或称参考系。

.变形监测网：在变形观测中，为了采集变形体的变形信息需要布设变形监测网。通过在不同时间对变形监测网进行重复观测，来获取布设在变形体上目标点的位移。变形监测网是控制网在变形监测中的一种形式。它可能是水准网、三角网、边角网或GPS网。所以变形监测网的观测量都是坐标的相对观测量，需要给定参考系才能计算各观测周期网点的坐标。变形监测网：分为绝对网、相对网。绝对网：有部分点布设在变形体外的监测网； 相对网：网的全部点都在变形体上的监测网。变形监测网的布设原则：1）变形监测控制网的起算点或终点要有稳定的点位，应布设在牢靠的非变形区，为了减少观测点误差的积累，距观测区又不能过远。2）为了便于迅速获得观测成果，变形监测控制网的图形结构应尽可能的简单。3）在确保变形监测控制网具有足够精度的条件下，控制网应尽量布设一次全面网；在特殊条件下，才允许分层控制。4）实测原则：测量仪器、设备和测量方法的选择，要量力而行，不能超越现有的经济、技术条件，不能提出过高的要求。5）控制网设计时，应尽量采用先进技术，尽可能多地获取建筑物变形数据，特别是绝对位移数据和时间信息。控制点便于长期保存。6）变形监测控制网应与建筑施工采用相同的坐标系统

.参考点(基准点)：对于绝对网，那些布设在变形体外的全部点或部分点是作为位移测量和计算的参考对象的点，称为参考点或基准点。绝对位移：如果参考点是稳定不动的，变形监测网以它们为参考所测量的目标点的位移就是真实的位移，也叫绝对位移。

.参考系亏损(基准亏损):相对网由于没有参考点，以坐标为参数的间接平差模型的系数矩阵出现秩亏，这种现象叫做参考系亏损或基准亏损。

GPS变形监测网数据处理：GPS变形监测网平差方法分为静态平差和动态平差。

静态平差：是把各期的观察数据分别进行平差处理，而不考虑两期之间的动态参数，通过统一基准来进行变形分析。

动态平差：是将监测网作为动态系统，纳入监测点的变形参数，将各期观测数据联合进行平差处理。

平均间隙法基本思想：先进行两周期图形一致性检验（或集体检验），如果检验通过，则确认所有参考点是稳定的。否则，就要找出不稳定点。寻找不稳定点的方法是“尝试法”，一次去掉每一点，计算图形不一致性减少的程度，使得图形不一致性减少最大的那一点是不稳定的点。排除不稳定点后再重复上述过程，直到图形一致性（指去掉不稳定点后的图形）通过检验为止。

GPS监测网变形分析基准的统一：GPS监测网是在相隔一定时间后分期进行观测的，由于GPS卫星星历、电离层折射等误差的影响，各期基线向量间之间可能存在系统性的尺度差异和方位差异，若不顾及这种系统性的偏差，则可能导致将系统性偏差当作变形值来处理，从而影响变形分析结果的正确性。所以，对GPS监测网的各期观测资料，除了保持其位置基准的统一之外，还必须消除各期观测值之间的尺度偏差和方位偏差，实现位置基准、尺度基准和方位基准的统一。

.多元线性回归分析：多元线性回归的中心问题是：确定对变量影响的因子及它们之间的关系，运用最小二乘法求回归方程中的回归系数

它是研究一个变量(因变量)与多个因子(自变量)之间非确定关系(相关关系)的最基本方法。该方法通过分析所观测的变形(效应量)和外因(原因)之间的相关性，来建立荷载-变形之间关系的数学模型。其数学模型为：(1)具体分析步骤：①建立多元线性回归方程。多元线性回归数学模型用矩阵表示为y=xβ+ε；由最小二乘原理可求得β的估值为(2)事实上，这只是我们对问题初步分析所得的一种假设，所以，在求得多元线性回归方程后，还需要对其进行统计检验。②回归方程显著性检验。如果因变量y与自变量x1,x2,„,xp之间不存在线性关系，则模型(1)中的β为零向量，即有原假设：H0:β1=0，β2，„，βp=0 将此原假设作为模型(1)的约束条件，求得统计量(3).在原假设成立时，统计量F应服从F(p,n-p-1)分布，故在选择显著水平α后，可用下式检验原假设：(4).对回归方程的有效性(显著性)进行检验。若上式成立，即认为在显著水平α下，y对x1,x2,„,xp有显著的线性关系，回归方程是显著的。③回归系数显著性检验。回归方程显著，并不意味着每个自变量x1,x2,„,xp对因变量y的影响都显著，我们总想从回归方程中剔除那些可有可无的变量，重新建立更为简单的线性回归方程。检验因子xj是否显著的原假设为：H0:βj=0.原假设的统计量(5)，若统计量(6)，则认为回归系数(7)在1-α的置信度下是显著的，否则是不显著的。对回归系数进行一次检验后，只能剔除其中的一个因子，然后重新建立新的回归方程，再对新的回归系数逐个进行检验，重复以上过程，直到余下的回归系数都显著为止。.逐步回归计算：

逐步回归计算是建立在F检验的基础上逐个接纳显著因子进入回归方程。当回归方程中接纳一个因子后，由于因子之间的相关性，可使原先已在回归方程中的其他因子变成不显著，这需要从回归方程中剔除。所以在接纳一个因子后，必须对已在回归方程中的所有因子的显著性进行F检验，剔除不显著的因子，直到没有不显著因子后，再对未选入回归方程的其他因子用F检验来考虑是否接纳进入回归方程(一次只接纳一个)。反复运用F检验，进行剔除和接纳，直到得到所需的最佳回归方程。逐步回归计算步骤：

①由定性分析得到对因变量y的影响因子有t个，分别由每一因子建立1个一元线性回归方程，求相应的残差平方和S剩，选其最小的S剩对应的因子作为第一个因子入选回归方程。对该因子进行F检验，当其影响显著时，接纳该因子进入回归方程。②对余下的t-1个因子，再分别依次选一个，建立二元线性方程(共有t-1个)，计算它们的残差平方和及各因子的偏回归平方和，选择与max(β(倒v)j平方/cjj)j都为下标

对应的因子为预选因子，作F检验，若影响显著，则接纳此因子进入回归方程。③选第三个因子，方法同②，则共可建立t-2个三元线性回归方程，计算它们的残差平方和及各因子的偏回归平方和，同样，选择 max(β(倒v)j平方/cjj)j都为下标的因子为预选因子，作F检验，若影响显著，则接纳此因子进入回归方程。在选入第三个因子后，对原先已入选的回归方程的因子应重新进行显著性检验，在检验出不显著因子后，应将它剔除出回归方程，然后继续检验已入选的回归方程因子的显著性。④在确认选入回归方程的因子均为显著因子后，则继续开始从未选入方程的因子中挑选显著因子进行回归方程，其方法与步骤③相同。反复运用F检验进行因子的剔除与接纳，直至得到所需的回归方程。

1.选第一个因子。由分析结果，对每一影响因子x与因变量y建立一元线性回归方程。由显著性检验来接纳因子进入回归方程。

2.选第二个因子。对一元回归方程中已选入的因子，加入另外一个因子，建立二元线性回归方程进行检验。

3.选第三个因子。根据已选入的二个因子，依次与未选入每一因子，用多元回归模型建立三元线性回归方程，进行检验来接纳因子。在选入第三个因子后，应对原先已选入回归方程的因子重新进行显著性检验。4.继续选因子。

多元线性回归分析的应用：

①变形的成因分析，当式yt=β0+β1xt1+β2xt2+„+βpxtp+εt中的自变量xt1,xt2,„,xtp为因变量的各个不同影响因子时，则上述方程可用来分析与解释变形与变形原因之间的因果关系；②变形的预测预报，当式。。中的自变量xt1,xt2,„,xtp在t时刻的值为已知值或可观测值时，则方程可预测变形体在同一时刻的变形大小。4.时间序列分析特点：

逐次的观测值通常是不独立的，且分析必须考虑到观测资料的时间顺序，当逐次观测值相关时，未来数值可以由过去观测资料来预测，可以利用观测数据之间的自相关性建立相应的数学模型来描述客观现象的动态特征。时间序列的基本思想：

对于平稳、正态、零均值的时间序列{xt},若xt的取值不仅与其前n步的各个取值xt-1,xt-2,„,xt-n有关，而且还与前m步的各个干扰at-1,at-2,„,at-m有关(n,m=1,2,„)，则按多元线性回归的思想，可得到最一般的ARMA模型：。。

5.ARMA模型建立的一般步骤：A数据获取与预处理；B模型结构选择；C模型结构调整；D模型参数估计；E模型适用性检验

6.偏相关函数对AR模型具有截尾性，而对MA模型具有拖尾性

.ARMA模型与回归模型的区别：根本区别在于回归模型可以描述随机变量与其他变量之间的相关关系。但是，对于一组随机观测数据x1,x2,„,即一个时间序列{xt}，它却不能描述其内部的相关关系；另一方面，实际上，某些随机过程与另一些变量取值之间的随机关系往往根本无法用任何函数关系式来描述。这时，需要采用这个随机过程本身的观测数据之间的依赖关系来揭示这个随机过程的规律性。xt和xt-1,xt-2,„同属于时间序列{xt},是序列中不同时刻的随机变量，彼此相互关联，带有记忆性和继续性，是一种动态数据模型。.灰色系统理论：

灰色系统理论研究的是贫信息建模，它提供了贫信息情况下解决系统问题的新途径。它把一切随机过程看做是在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程，对灰色量不是从寻找统计规律的角度，通过大样本进行研究，而是用数据生成的方法，将杂乱无章的原始数据整理成规律性较强的生成数列后再作研究。灰色理论认为系统的行为现象尽管是朦胧的，数据是杂乱无章的，但它毕竟是有序的，有整体功能的，在杂乱无章的数据后面，必然潜藏着某种规律，灰数的生成，是从杂乱无章的原始数据中去开拓、发现、寻找这种内在规律。变形监测中灰色建模的基本思路：

对离散的带有随机性的变形监测数据进行“生成”处理, 达到弱化随机性、增强规律性的作用然后由微分方程建立数学模型；建模后经过“逆生成”还原后得到结果数据

灰色系统:信息不完全的系统称为灰色系统。信息不完全一般指：①系统因素不完全明确；②因素关系不完全清楚；③系统结构不完全知道；④系统的作用原理不完全明了。

灰数、灰元、灰关系：灰数是指信息不完全的数，即只知大概范围而不知其确切值的数，灰数是一个数集，灰元是指信息不完全的元素；灰关系是指信息不完全的关系。

灰数的白化值：是指，令a为区间，ai为a中的数，若(一个○，里面一个×)在a中取值，则称ai为(一个○，里面一个×)的一个可能的白化值。

累加生成：即对原始数据列中各时刻的数据依次累加，从而形成新的序列。累减生成：即对生成序列的前后两数据进行差值运算。递推式Kalman滤波步骤：

①由变形系统的数学模型关系式(状态方程和观测方程)，确定系统状态转移矩阵Φk/k-

1、动态噪声矩阵Γk-1和观测矩阵Hk。②利用m组观测数据中的第一组观测数据，确定滤波的初值，包括：状态向量的初值X0及其相应的协方差阵P0、观测噪声的协方差阵Rk和动态噪声的协方差阵Qk。③读取m组观测数据，实施Kalman滤波。④存储滤波结果中最后一组的状态向量估计X和相应的协方差阵P。⑤等待当前观测时段的数据。⑥将上述m组观测数据中的第一组观测数据去掉，把当前新的一组观测数据放在其最后位置，重新构成m组观测数据，回到步骤①，重新进行Kalman滤波。如此递推下去，达到自动滤波的目的。人工神经网络的特点:①以分布方式存储知识，知识不是存储在特定的存储单元中，而是分布在整个系统中；②以并行方式进行处理，即神经网络的计算功能分布在多个处理单元中，大大提高了信息处理和运算的速度；③有很强的容错能力，它可以从不完善的数据和图形中通过学习作出判断；④可以用来逼近任意复杂的非线性系统；⑤有良好的自学习、自适应、联想等智能，能适应系统复杂多变的动态特性。

神经元只模拟了3个功能：对每个输入信号进行处理，以确定其强度（权值）；确定所有输入信号组合的效果（加权和）；确定其输出（转移特性）BP网络：BP网络即误差反向传播神经网络，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。BP神经网络模型拓扑结构包括输入层、隐层和输出层。BP网络算法：

把输入模式从输入层传到隐含层节点，经隐含层节点逐层处理后，产生一个输出模式传至输出层，这一过程成为正向传播；如果经正向传播在输出层没有得到所期望的输出模式，则转为误差反向传播过程，即把误差信号沿原连接路径返回，并通过修改各层神经元的连接权值，使误差信号为最小；重复正向传播和反向传播过程，直至得到所期望的输出模式为止。

13.变形按其时间特性可分为静态模式、运动模式和动态模式。动态模式分为几何分析和物理解释两部分。几何分析主要是找出变形的频率和振幅，而无力解释是寻找变形体对作用荷载的幅度响应和相位响应，即动态响应。

频谱分析是将时域内的观测数据序列通过傅里叶级数转换到频域内进行分析，它有助于确定时间序列的准确周期并判别隐蔽性和复杂性的周期数据。统计模型存在的问题：

①当观测资料序列较短或工程建筑物未经历荷载极值工况时，由这些资料建立的数学模型不能用于监控建筑物的安全状况；②统计模型主要依赖于数学处理，没有联系工程或建筑物的结构状态，因此，对建筑物的变形状态难以作出力学意义上的解释。

位移(位移分量)：弹性体内任一点的位移，用它在坐标轴x,y,z上的投影u,v,w来表示，以沿坐标轴正方向为正，负方向为负，这3个投影称为在该点的位移分量。

正应变：弹性体受力后，任一点P将产生形变，线段每单位长度的伸缩称为正应变,线段之间的直角的改变称为剪应变。有限单元：有限元法分析工程力学问题的基本特点是将结构物进行离散，即将连续体离散为有限多个在节点上互相连接的单元，这些单元简称为有限单元。.在划分网格和布置节点时需注意以下几个问题： ①单元形态一般取等参单元，每个单元的节点数依据建筑物及其地基的复杂程度以及变形和温度测点的位置来确定，其中变形和温度测点一般应作为单元的节点，以减小计算内插所产生的误差；②为了使单元的形函数比较合理，要求单元的最小二面角应大于30°，单元的最长和最短边的比值要小于5。另外，在建筑物的某些部位，单元的尺寸与坝高之比要大于临界尺寸。

有限元法基本思路：首先对分析域进行单元剖分，对每一个单元建立以单元节点位移为参数的位移插值函数，使得单元内任意一点处的位移可由单元节点位移内插求得。根据几何方程和物理方程，可由位移插值函数求得单元内任意一点处的应变和应力。整个弹性体的应变位能可表示成节点位移的函数，外力(包括体积力和边界力)所做的功也可表示成外力在节点上的等效力与节点位移的乘积。这样，整个弹性体的变形可表示成节点位移和等效节点力(荷载)的函数。按照最小位能原理得到求节点平衡方程。在位移边界条件的约束下，求得节点位移，继而求得各个单元内的任意一点的位移、应变和应力。

变形的确定性模型：是利用变形体的结构、物理性质所建立起来的变形-荷载的关系模型。变形量有不同类型，相应的有不同类型的变形确定性模型，具体而言，有位移确定性模型、应力确定性模型等。

大坝位移确定性模型思路：

首先假设坝体和基岩的物理参数，用有限元法计算不同外荷载(水位或温度)下的位移，通过对位移计算值的拟合，得到水位分量和温度分量的表达式，由于采用假设的物理参数，须对拟合的表达式施加调整参数，调整参数修正假设的物理参数与实际的物理参数的偏差所引起的模型系数的误差。由于时效分量的产生原因复杂，它综合反映了坝体和基岩在多种因素影响下的不可逆变形，难以用确定性方法得到其表达式，因而它仍采用统计模式。

反分析：如果效仿系统识别理论，将正分析成果作为依据，通过一定的理论分析，借以反求建筑物及其周围的材料参数，以及寻找某些规律和信息，及时反馈到设计、施工和运行中去，统称为反分析。它包括反演分析和反馈分析两个部分。反演分析是将正分析的成果作为依据，通过相应的理论分析，借以反求大坝等水工建筑物和地基的材料参数及其某些结构特征等

反馈分析是综合应用正分析与反演分析的成果，并通过相应的理论分析，从中寻找某些规律和信息，及时反馈到设计、施工和运行中去，达到馈控的目的，另一方面还为未建坝的设计、施工反馈信息，达到优化设计、施工的目的，从而最大限度地从观测资料中提取信息。

变形监测网优化设计

1.测量控制网有:测图控制网、施工控制网、变形监测网。测量控制网的优化设计的含义:①在布设控制网时，希望在现有的人力、物力和财力条件下，使控制网具备最高的精度、灵敏度和可靠性；②控制网在满足精度、灵敏度和可靠性要求的前提下，使控制网的成本（费用）最低。控制网优化设计问题分类：

①零类设计问题(基准选择)。即对一个已知图形结构和观测计划的自由网，为控制网点的坐标及其方差阵选择一个最优的坐标系。这就是在已知设计矩阵A和观测值的权阵P的条件下，确定网点的坐标向量X和其协因数阵Qxx，使X得某个目标函数达到极值。因此，零阶段设计问题也就是一个平差问题。已知量：A,P，设计变量：X,Qxx ②Ⅰ类设计问题（结构图形设计问题）。即在已知观测值的权阵P的条件下，确定设计矩阵A，使网中某些元素的精度达到预定值或最高精度，或者使坐标的协因数阵最佳逼近一个给定的矩阵Q′xx（准则矩阵）。已知量：P,Qxx，设计变量：A ③Ⅱ类设计问题（观测值权的分配问题）。即已知设计矩阵A，确定观测值的权阵P，使某些元素达到预定的精度或精度最高，或者使坐标的协因数阵最佳逼近一个给定的矩阵Q′xx。已知量：A,Qxx。设计变量：P ④Ⅲ类设计问题（网的改造或加密方案的设计问题）。通过增加新点和新的观测值，以改善原网的质量。在给定的改善质量的前提下，使改造测量工作量最小，或者在改造费用一定的条件下，使改造方案的效果最佳。已知量：Qxx，设计变量：A,P 控制网优化设计的方法：

①解析设计法：是通过建立优化设计问题的数学模型，包括目标函数和约束条件，选择一种恰当的寻优算法，求出问题的严格最优解。

优点：所需机时一般较少，理论上比较严密，其最终结果是严格最优的。

缺点：优化设计问题的数学模型比较复杂，有时难以建立，最终的结果有时是理想化的，在实际中实施起来比较困难或者不可行。②机助设计法：是将电子计算机的计算能力和判别能力同设计者的知识和经验结合起来，通过对一个凭经验拟定的初始设计方案，进行分析、计算，求出各项质量指标，并对设计方案进行不断地修改，直到设计者满意的一种设计方法。

解析法优缺点：优点是所需机时一般较少，理论上比较严密，其最终的结果是严格最有的：缺点是优化设计问题的数学模型比较复杂，有事难以建立，最终的结果有时是理想化的，在实际中实施起来比较困难或者不可行：

机助法优点：⑴适应性广，可用于除零阶段设计问题外的任何一阶段设计，特别是Ⅰ类、Ⅱ类和各种混合的设计问题；⑵设计结果的合理性和切实可行性。由于设计过程中融入了设计者的知识和经验，是最终结果一定是实际的，切实可行的。⑶计算模型简单，可直接利用平差模型和分析模型，一般无需建立优化设计的数学模型，有利于一般人员掌握和在生产单位的推广使用。缺点：所需的机时一般较多，最终结果相对于解析法而言，在严格的数学意义上可能并非最优，只是一种近似最优解，但是这种差别在实用上并不太重要。.优化设计步骤： ①分析实际问题，结合各种设计要求，建立优化设计问题的数学模型②选择适当的求解方法，编制电算程序，在计算机上进行求解；③分析解算的合理性，可行性，并对成果作出评价。.控制网优化设计的质量标准：

⑴精度—描述误差分布离散程度的一种度量（精度指标有方差或均方根差）；

⑵可靠性—发现和抵抗模型误差的能力大小的一种度量（内部可靠性，外部可靠性）； ⑶灵敏度—监测网发现某一变形的能力大小的一种度量（变形监测网的总体灵敏度、监测网的局部灵敏度与单点灵敏度）； ⑷经济—建网费用。.机助法优化设计系统：

原理：对一个根据经验设计的初始网，利用平差模型和网的分析模型，对各项质量指标进行评估。若质量指标未达到或高于设计要求，则根据分析结果，采用人机对话的形式适当改变原设计方案，再进行分析评估。如此多次修改，直到各项指标都满足设计要求，设计者感到满足为止。

1、如基准线两端点确有位移，则对观测点偏离值有何影响，推导公式并分析其精度。

对于基准线观测，如图所示，当端点Ａ、Ｂ由于本身位移而变动到了Ａ’、Ｂ’

时，则对P点进行观测所得到的偏离值不再是Li’，而变成了Li。

由图不难看出，端点位移对偏离值的影响为:

iLiLi

SiBabbSAB

LiLiiLibabSiBSAB

P点实际偏离AB基准线的偏离值为:

假设Pi点首次观测时，偏离基准线的偏离值为L’0i，则所求该点的实际位移值为 :

abiLibidiLiiL0SiBL0SAB

Ki

因观测点至基准线端点距离为一常数，令

故上式写成：

SiBSAB

idiLiKia1KibL0

Pi点位移值的精度计算公式 :

2222md2m2K2K1mii测端i

Ki

对上述中误差计算公式进行分析：（1）当观测点在基准线中点时，取

SiB1SAB2

1222md2mm端测i2

（2）当观测点靠近任一端点时，取近似值 ：

Ki0或Ki1

222md2mm测端i

对基准线法的精度进行分析：

1222md2mm端测i2

（1）当观测点在基准线中点时：

（2）当观测点靠近任一端点时：

222md2mm测端i

由此可见，观测点越靠近基准线端点，则端点位移对变形观测的影响越大。

但此时，实际测定观测点偏离值的精度较高，因此，在实际变形观测工作中，仍认为在整条基准线上测定观测点位移值的精度均匀一致，即整条测线上任意点位移值的精度比 较接近。

第四篇：武汉大学测绘学院-大学生科研项目立项-项目指南

“云南丽江地球物理野外实践教育基地”项目

武汉大学测绘学院 大学生科研项目申请指南

一、项目简介

为了充分发挥大地测量学与地球物理学的学科优势，增强两个学科的综合、交叉与融合，培养具有坚实的数理基础知识和地球物理专业知识的优秀人才，国家教育部批准“云南丽江地球物理野外实践教育基地”项目（后简称“野外实践项目”），以开展教学方式改革，强化实践教学环节。为了培养大学生的自主学习能力、实践动手能力和科技创新能力，现从野外实践项目中提出部分经费，用于鼓励和支持大学生积极参加科技创新研究。

二、资助对象

武汉大学测绘学院地球物理专业和大地测量专业（A方向）的全日制在校二年级和三年级本科生均可申报。

三、资助方向

重点资助以下研究方向：

（1）地球重力场理论、方法与应用；

（2）大地测量地球物理反演理论、方法及应用；（3）地球自转、自由震荡、内部物理及地球动力学；（4）空间大地测量理论、技术及应用；（5）地震波理论及应用、层析成像、地震成因；（6）勘探及应用地球物理；

（7）地磁、地电、地热理论及应用。

四、资助额度及期限

每个立项项目资助强度为2000-4000元。执行年限为1～2年，其中二年级学生可以申请2年期限(4000元)，三年级学生只能申请1年期限(2000元)。每个项目参 1 与人数：2～4人。共设立20个项目：二年级学生，10个项目，三年级学生，10个项目。

五、申请规定

项目属于自由申请，建议申请者咨询专业老师，详细了解项目规定和要求，且必须选择测绘学院一名在职老师作为项目的指导老师。申请者必须填写《武汉大学测绘学院大学生科研项目立项申请书》，申请结果待组织有关专家进行评审确定后公布。

六、成果管理

项目研究成果，包括：1）研究报告；2）研究论文；3）数据；4）软件；5）专利；6）其他形式（申报时请注明）。成果如果公开发表，需在显著位置标注“教育部武汉大学-云南丽江地球物理野外实践教育基地”项目资助。项目完成后，将组织有关老师对研究成果进行考核评定。考核形式：提交研究成果（至少包括前面所列的前四项成果）纸质文档三份，电子文档一份，并进行现场答辩。

七、申请截止日期

2014年启动项目的申请截止日期：2015年3月15日。请在申报书截止日期之前，将申报书一式两份纸质本及电子文档提交给曹黎老师。

八、联系人

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武汉大学测绘学院

2014年12月26日

第五篇：武汉纺织大学水污染控制工程考试重点

问答题

四、问答题（每题6分，共30分）

1、请从运行费用、运行管理、处理水质、适用场合等方面比较传统推流式活性污泥法工艺与完全混合活性污泥法工

4.说明什么是活性污泥，其组成和评价指标有哪些？

答：污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的黄褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。

组成：①具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）；②微生物内源代谢，自身氧化的残留物（Me）：③由原污水夹入的难为细菌降解的惰性有机物质（Mi）；④由污水夹入的无机物质（Mii）。评价指标：（1）混合液悬浮固体浓度(MLSS)，也称为污泥浓度；（2）混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)；（3）污泥沉降比(SV)；（4）污泥体积指数(SVI)；（5）泥龄（θc）。

8、理想沉淀池的三个假设条件是什么？

答：①污水在池内沿水平方向做等速流动，水平流速为V，从入口到出口的流动时间为t；②在流入区，颗粒沿垂直截面均匀分布并处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速V；③颗粒沉到底即认为被去除。

12、什么是厌氧生物处理？厌氧生物处理的优点优缺点？

答：利用厌氧微生物在缺氧条件下降解废水中有机污染物的一种废水处理方法。

优点：能耗低，运行费用低：污泥量少；营养盐需要少；产生甲烷，可作为潜在的能源；可消除气体排放的污染；处理高浓度的有机废水；可承受较高的有机负荷和容积负荷；厌氧污泥可长期保存，添加底物后可实现快速响应。

主要缺点：（1）反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程；（2）对温度、pH等环境因素较敏感；（3）出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；（4）气味较大；（5）对氨氮的去除效果不好；

13、传统的活性污泥法优缺点？如何改进？

15、说明两级厌氧处理和两相厌氧处理的区别？

17、试述与活性污泥法相比，生物膜法的特点体现在哪些方面？

答：①微生物相方面的特征⑴生物膜中的微生物多样化，能够存活世代时间较长的微生物⑵生物的食物链长⑶分段运行与优势菌属② 处理工艺方面的特征⑴耐冲击负荷，对水质，水量变动有较强的适应性⑵微生物量多，处理能力大，净化能力强⑶污泥沉降性能良好，易于沉降分离⑷能够处理低浓度的污水⑸易于运行管理，节能，无污泥膨胀问题。试简单说明活性污泥法净化污水的基本原理。

答：向生活污水中不断注入空气，维持水中足够的溶解氧，一段时间后污水中形成一种絮凝体—活性污泥，其由大量繁殖的微生物构成，易于沉淀分离，使污水澄清。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化。其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入压缩空气曝气，使污水与活性污泥充分混合，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液进入二沉池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥回到曝气池，继续进行净化过程，澄清的水排放。由于处理过程中活性污泥不断增长，部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统稳定。

进水→曝气池(空气)→二沉池(剩余污泥排除，回流污泥至曝气池前)→出水 31稳定塘有哪几方面的净化作用？影响稳定塘净化过程的因素有哪些？

答：（1）净化作用：稀释作用；沉淀和絮凝作用；微生物的代谢作用；浮游微生物的作用；水生维管束植物的作用。

（2）影响稳定塘净化过程的因素：温度、光照、混合、营养物质、有毒物质、蒸发量和降雨量等。37.污泥厌氧消化的影响因素？

污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段（目前公认的），即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。答：温度；酸碱度；有毒物质浓度。38.稳定塘有哪些优缺点？

答：稳定塘的优点：(1)基建投资低 当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘时，稳定塘系统的基建投资低；(2)运行管理简单经济，稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/3～1/5；(3)可进行综合利用 实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生态系统。稳定塘的缺点：(1)占地面积大，没有空闲余地时不宜采用；(2)处理效果受气候影响，如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果；(3)设计运行不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。

45.污水土地处理系统由哪几部分组成？

答：污水的收集与预处理设备；污水的调节、贮存设备，配水与布水系统；土地净化系统；净化水的收集、利用系统；监测系统。

六、论述题（10分）

4画出A2O法的工艺流程图，并说明其工艺特点（包括优点与缺点）？

11、活性污泥法系统（1）传统活性污泥法

特征：有机污染物沿池长浓度降低，前段混合液中溶解氧浓度低，甚至不足，但池末溶解氧含氧量很充足。

优点：对污水处理效果好，BOD去除率可达90%以上，适于处理进化程度和稳定程度要求高的污水。缺点：①曝气池容积大，占地多，基建费用高②供氧速度难以与耗氧速度相吻合、适应③对水质水量变化适应性差，运行效果易受水质水量变化影响。

（2）阶段曝气活性污泥系统，与传统活性污泥法的不同点是污水沿曝气池的长度分散的均衡的进入 优点：①有机污染物负荷以及需氧率得到均衡，缩小耗氧速度与充氧速度的差距

②污水分散注入，提高曝气池对水质水量冲击负荷的适应能力

③混合液中的活性污泥沿池长逐步降低，出流混合液的污泥浓度较低，有利于提高二沉池的固液分离效果。

（3）再生曝气活性污泥法

特征：二沉池排出的污泥进入再生池内进行曝气，活性恢复后在进入曝气池与污水混合接触，降解有机污染物，一般将曝气池的容积的1/4作为再生池。

优点：BOD去除率达到90%以上，由于回流污泥活性完全恢复，在曝气池内的反应迅速而充分。（4）吸附-再生活性污泥法，特征：将活性污泥对有机物降解的吸附于代谢两个过程分别在各自的反应器内进行。优点：①污水与活性污泥接触时间短，吸附池与曝气池容积之和小

②对于水质水量的冲击负荷具有一定的承受能力。

问题：处理效果低于传统法，不宜处理溶解性有机物含量多的污水。

12、氧化沟

（1）工作原理与特征：

在构造方面的特征：①环形沟渠状，平面多为椭圆形或圆形;②进水装置简单。

在水流混合方面的特征：流态上介于完全混合和推流之间，有利于活性污泥的生物聚凝作用，将其分为富氧区和缺氧区，可以进行硝化反硝化，取得脱氮效应。

在工艺方面的特征：①可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到较好的好氧稳定程度；②可考虑使氧化沟与二沉池合建，省去回流装置；③BOD负荷低，对水温水质水量有较强的适应能力，污泥龄高，污泥产率低。

（2）常用氧化沟：卡罗赛氧化沟，交替工作氧化沟，二沉池交替运行氧化沟系统，奥巴勒型氧化沟系统，曝气-沉淀一体化氧化沟，13、间歇式活性污泥处理系统（SBR工艺）

特征：①不用设置调节池；②SVI值低，不发生污泥膨胀；③通过对运行方式调节，能脱氮除磷；④应用自控仪表，实现全自动化；⑤运行管理得当，水质优于连续式；⑥采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器-间歇曝气曝气池，系统组成简单。

工作原理：流入，反应，沉淀，排放，待机（闲置）五个工序在同一个曝气池内进行、实施，有机污染物是随着时间的推移而降解。（连续式推流曝气池内有机污染物是随着空间降解）。

14、AB法污水处理工艺（吸附-生物降解工艺）

主要特征：①全系统分为预处理段，A段，B段等3段，不设初沉池；②A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和二沉池组成③A、B段各自拥有独立的污泥回流系统，两端完全分开，每段有适于本段水质特征的微生物种群。

A段：负荷高，产泥率高，主要依靠微生物吸附作用，对负荷、温度、pH值以及毒性有一定适应能力 B段：以生物降解为主，冲击负荷不影响，污泥龄长，曝气池容积可以减小40%，以A段为首要条件。

dC15、提高的方法：（1）提高KLa值，加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面dt的更新，增大气、液接触面积等；（2）提高Cs值，提高气相中的氧分压。

18、活性污泥的培养与驯化（城市污水一般使用同步陪驯法）（1）异步陪驯法：先培养后驯化

（2）同步陪驯法：培养与驯化同时进行或交替进行;（3）接种法，利用其他取水处理厂的剩余污泥，在进行适当培驯。

19、活性污泥系统运行效果的检测项目：

（1）反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质;（2）反映污泥情况的项目：污泥沉降比SV%，MLSS，MLVSS，SVI，溶解氧，微生物观察等（3）反映污泥营养和环境条件的项目，氮、磷、pH、水温等。20、活性污泥法系统运行中的异常情况

（1）污泥膨胀，主要是由丝状菌大量繁殖引起的，也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。（2）污泥解体，导致这种异常现象的原因有运行中的问题，也可能是由于污水中混入了有毒物质。（3）污泥腐化，二沉池中有可能由于污泥长期滞留而产生厌气发酵生成气体H2S,CH4.，从而使大块污泥上浮，腐化变黑，产生恶臭。

（4）污泥上浮，不是由于腐败造成的，而是由于在曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程高，在沉淀池底部产生反硝化，氮脱出附于污泥上，污泥比重降低，整块上浮。

泡沫问题，主要原因是污水中存在大量合成洗涤剂或其他起泡物质。

1、生物膜处理法的主要特征

（1）微生物相方面的特征：①参与净化反应微生物多样化②

生物食物链长③能存活世代时间较长的微生物④分段运行与优占种属

（2）处理工艺方面的特征：①对水质水量变动有较强的适应性②污泥沉降性能好，宜于固液分离③能够处理低浓度废水④易于维护运行、节能。

2、生物滤池

（1）概念：生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。

（2）类型：普通生物滤池，高负荷生物滤池，塔式生物滤池，曝气生物滤池，3、生物转盘

原理：生物转盘由盘片，接触反应槽，转轴，以及驱动装置所组成。传动装置驱动转盘以较低的线速度在反应槽内转动，转盘交替的和空气与污水接触一段时间后，转盘上附着一层栖息着大量微生物的生物膜，微生物种属逐渐稳定，新陈代谢功能也逐步发挥出来，达到稳定的程度，污水中的有机污染物微生物膜所吸附降解。转盘转动离开污水与空气接触，生物膜上的固着水层从空气中吸收氧，传递到生物膜和污水中，使溶解氧含量达到一定浓度，甚至饱和。

特征：①微生物浓度高；②生物相分级，对有机污染物降解非常有利；③污泥龄长，有硝化反硝化功能；④耐冲击负荷；⑤在生物膜上的微生物的食物链较长；⑥不需要曝气，污泥也无需回流，节能；⑦不存在产生污泥膨胀的麻烦，便于维护管理；⑧不产生池蝇，不出现泡沫产生噪音，不存在二次污染现象；⑨是完全混合型的。

缺点：受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；

所需的场地面积一般较大，建设投资较高

5、对填料的要求：

（1）、比表面积大、空隙率高；

（2）、应当有一定的生物膜附着性，形状规则、表面粗糙度、亲水性等要求；

（3）、经久耐用，不溶出有害物质，不产生二次污染

（4）、货源充足、价格便宜，便于安装

第六章 污水的自然生物处理

1、菌藻共生体系是稳定塘内最基本的生态系统，其他水生植物和水生动物的作用则是辅助性的，它们的活动从不同的途径强化了污水的进化过程。

2、稳定塘对污水的净化作用：

（1）稀释作用；（2）沉淀和絮凝作用；（3）好氧微生物的代谢作用；

（4）厌氧微生物的代谢作用；（5）浮游生物作用；（6）水生维管束植物作用。

3、好氧塘、厌氧塘、兼性塘的差异（因水的深度，阳光照射而异）

好氧塘：（1）定义：全塘皆为好氧区；为使阳光能达到塘底，好氧塘的深度较浅。（2）应用：好氧塘多应用于串联在其他稳定塘后做进一步处理，不用于单独处理。

兼性塘：（1）定义：兼性塘的上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用而含有较多溶解氧，为好氧区；中层则溶解氧逐渐减少，为过渡区或兼性区；塘水的下层则为厌氧层；塘的最底层则为厌氧污泥层。（2）应用：如果兼性塘作为第一级，则要求一定的预处理措施(与厌氧塘相同)；兼性塘要求BOD:N:P=100:5:1 厌氧塘：（1）定义：有机负荷高，整个塘无好氧区；（2）应用：常置于塘系统的首端，以承担较高的BOD 负荷。

4、污水土地处理系统

涵义：污水土地处理系统是属于污水自然处理范畴，在人工控制条件下，将污水投配在土地上，通过土壤-植物系统，进行一系列的物理、化学、物理化学和生物化学的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺。工艺类型：慢速渗滤处理系统，快速渗滤系统，地表漫流处理系统，湿地处理系统，人工替流湿地处理系统

第七章 污水的深度处理与回用

1、生物脱氮原理 1）氨化与硝化

含氮化合物在水中的转化可分为两个阶段；

第一阶段是氨化反应，即有机氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮的过程； 第二阶段的硝化反应，是指在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化。

硝化过程分两个步骤进行，首先在亚硝化菌的作用下，使氨（NH4）转化为亚硝酸氮。继之，亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。

2）反硝化，反硝化反应是指硝酸氮（NO3-N）和亚硝酸氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮（N2）的过程。

2、硝化反应的条件与各项指标（1）好氧状态：DO≥2mg/L；

（2）消耗废水中的碱度：废水中应有足够的碱度，以维持PH值不变。

（3）污泥龄θC≥（10-15）d。必须大于自养型硝化菌最小的世代时间，否则硝化菌的流失率将大于净增殖率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。（4）BOD5≤20mg/L。

（5）适宜温度是20~30°C。

3、反硝化反应的条件（即影响反硝化反应的环境因素）

（1）溶解氧：DO<0.5mg/L。反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的环境中生活为宜。

（2）碳源：BOD5/TN≥3－5，否则需另投加有机碳源，目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。

（3）在缺氧-好氧中，反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度的一半左右。

4、缺氧-好氧活性污泥法脱氮系统（A/O法脱氮工艺）

目前，A/O 工艺是实际工程中较常见的一种生物脱氮工艺，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首。

1）A/O法的流程：硝化反应器内的硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOX中的氧作为电子受体，将NOX-—N还原成N2，不需外加碳源。2）A/O法的特征：（1）设内循环系统，向前置的反硝化池回流硝化液。（2）反硝化池还原1gNOX—-N产生碱度，可补偿硝化池中氧化1gNH3—N所需碱度的一半，所以对含N浓度不高的废水，不必另行投碱调PH值。（3）反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。

5、生物除磷原理

1）聚磷菌：该菌在好氧环境中竞争能力很差，然而它却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸（PHB）和聚磷酸菌（Ploy-P）。

2）聚磷菌在厌氧环境中，它可成为优势菌种，吸收低分子的有机酸，并将贮存于细胞中的聚合磷酸盐中的磷水解释放出来。

3）聚磷酸菌在其后的好氧池中，它将吸收的有机物氧化分解，同时能从污水中变本加厉地过量地摄取磷，在数量上远远超过其细胞合成所需磷量，降磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥，通过剩余污泥排出。所以除磷效果较好。

6、A-A-O法同步脱氮除磷工艺原理

在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NH3-N浓度没有变化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降，NO3--N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，NO3--N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。

4、厌氧消化理论，1979年，伯力特等人根据微生物的生理种群，提出了厌氧消化的三阶段理论，是当前较为公认的理论模式。

第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、甘油及二氧化碳、氢等。

第二阶段，是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化为氢、二氧化碳和乙酸。由乙酸形成的CH4约占总量的2/3，由CO2还原形成的CH4约占总量的1/3.第三阶段，菌种是产甲烷菌，属于绝对的厌氧菌，主要代谢产物是甲烷。

5、厌氧消化的影响因素：（1）温度因素，甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类，中温甲烷菌（30~36°C），高温甲烷菌（50~53°C），两区之间的温度，反应速度反而减退。

（2）生物固体停留时间（污泥龄）与负荷，其中，消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。（3）搅拌和混合（4）营养与C/N比（5）氮的守恒与转化

（6）有毒物质，其中有毒性作用的阴离子是S2，消化液中过多的H2S降低CH4产率

（7）酸碱度和pH值和消化液的缓冲作用

6、两级厌氧消化：是根据消化过程沼气产生的规律进行设计，目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。

1.什么是污泥膨胀？污泥膨胀的原因是什么？控制方法

答：当污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少，颜色也有异变，这就是“污泥膨胀”。污泥膨胀主要是丝状菌大量繁殖所引起，也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。此外，超负荷，污泥龄过长或有机物浓度梯度小等，也会引起污泥膨胀。控制方法：一类是临时控制措施，另一类是工艺运行调节控制措施，第三类是环境调控控制法。(2)污泥解体(3)污泥腐化(4)污泥上浮：缺氧状态下，污泥反消化产生的气体促使污泥上浮(5)泡沫：化学泡沫和生物泡沫(6)异常生物相

2.说明什么是活性污泥，其组成和评价指标有哪些？

答：污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的黄褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。

组成：①具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）；②微生物内源代谢，自身氧化的残留物（Me）：③由原污水夹入的难为细菌降解的惰性有机物质（Mi）；④由污水夹入的无机物质（Mii）。评价指标：（1）混合液悬浮固体浓度(MLSS)，也称为污泥浓度；（2）混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)；（3）污泥沉降比(SV)；（4）污泥体积指数(SVI)；（5）泥龄（θc）。3.塔式生物滤池的工艺特征是什么？

高负荷率，滤层内部的分层。生物滤池多程圆形。4.简述氧化沟的工艺特征。

有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧程度；无需回流装置；对水温，水质，水量有较强的适应性；污泥龄长，可进行反硝化脱氮效应；污泥产率低，勿需再进行硝化处理。5.污水土地处理系统净化机理包含哪些过程？

物理过滤；物理吸附和物理化学吸附；化学反应与化学沉淀；微生物代谢下的有机物分解。6.请作出城市污水处理的典型流程

7.解释生物脱氮原理

（1）氨化反应：在氨化菌的作用下，将化合态有机氮转变为铵态氮（2）亚硝化、硝化反应：在亚硝化细菌作用下将NH3-N转化为NO2-N，在硝化细菌的作用下，进一步氧化为NO3-N（3）反硝化：在厌氧条件下，在反硝化细菌作用下，将NO3-N、NO2-N还原成N2排出。

8.氧垂曲线：污水排水水体后，DO曲线呈悬索状下垂，故称为氧垂曲线。

当耗氧速率 > 复氧速率时，溶解氧曲线呈下降趋势；

当耗氧速率 = 复氧速率时，为溶解氧曲线最低点，即临界亏氧点或氧垂点；

当耗氧速率 < 复氧速率时，溶解氧曲线呈上升趋势

氧垂曲线方程的工程意义：（1）用于分析受有机物污染的河水中溶解氧的变化动态，推求河流的自净过程以及其环境容量，进而确定可排入河流的有机物的最大限量。（2）推算确定最大缺氧点即氧垂点位置以及到达时间，依次制定河流水体防护措施。

9.简述双膜理论

在曝气过程中，氧分子通过气，液界面由气相转移到液相，在界面的两侧存在着气膜和液膜，气体分子通过气膜和液膜的传递理论。

10.生物转盘基本构成及适用条件

主要组成部分有转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等。适用条件：小流量高浓度的生物性废水，它不仅适用于处理医院的生活污水，皮革污水，屠宰废水，对合酚废水也可以处理。计算题（包含部分问答题答案）

1、污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。

V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C

1p1、V1，W1、C1—污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度 p2、V2，W2、C2—污泥含水率为p2时的污泥体积、重量与固体物浓度 例题：污泥含水率从97.5%降低到95%时，求污泥体积

V2V1100P10097.51V11/2V1

100P2100953.污泥容积指数SVI（1）混合液悬浮固体浓度MLSS，又称为混合液污泥浓度，MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS，MLVSS= Ma+Me+Mi，（其中，活性污泥起作用的是Ma）（3）污泥沉降比SV，混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以%表示。（4）SVI。在曝气池出口处的混合液在经过30min静沉后每g干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。

SVI混合液（1L）30min静沉所形成的活性污泥容积（mL）SV（mL/L）

混合液（1L）中悬浮固体干重（g）MLSS（g/L)

三、简答题

1.在缺氧－好氧生物脱氮工艺中，为什么将缺氧池置于好氧池之前？ 简单版

缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，同时，有利于好氧池中发生硝化反应。课本版

（1）缺氧区的反硝化反应产生碱度课补充好氧区的硝化反应之需，约可补偿硝化反应所消耗碱度的50%左右；

（2）利用原污水中的有机物，无需外加碳源；

（3）利用硝酸盐作为电子受体，可以节省后续曝气量，而且反硝化细菌对碳源的利用更广泛，甚至包括难降解的有机物；

（4）缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀。

2.生物滤池中的滤料要满足什么要求？(1)能为微生物附着提供大量的面积；(2)使污水以液膜状态流过生物膜；

(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；(5)有一定的机械强度；(6)价格低廉。3.何谓活性污泥法？画出其基本工艺流程并说明各处理构筑物的功能作用。

活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。活性污泥法处理流程具体流程见下图：

各处理构筑物的功能作用：

初次沉淀池，主要作用去除污水中的SS，并对BOD有一定的去除作用（20～30％）。曝气池，主要作用去除污水的有机物，以及起搅拌作用使混合液呈悬浮状态。二次沉淀池，从曝气池出来的混合液在二次沉淀池进行固液分离并对污泥进行适当的浓缩。

4.污泥沉降比，污泥指数，污泥浓度三者关系如何？试叙其在活性污泥运行中的重要意义。SVI（污泥指数）＝SV％×1000/MLSS g/L。污泥指数SVI正常运行的情况下为50～150，污泥指数MLSS一定的情况下，可计算出30分钟沉降比SV％，故可通过测定30分钟沉降比，很简便地判定曝气池内污泥状况，并进行相应的处理。