基本信息
- 项目名称：
- 高寒地区高速铁路沉降变形观测方案设计与数据处理研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 回顾高速铁路沉降变形监测方案设计，探讨其原始数据中由环境因素引起的误差的来源，引入信号处理中的小波阈值去噪技术，对其进行处理，同时提出更好的方法，以期对实践有指导意义。
- 详细介绍：
- 本文回顾了高速铁路沉降变形监测方案设计，包括沉降变形监测内容，沉降变形监测网的建立，监测点布设。引进了信号处理中的小波阈值去噪技术，比较硬阈值函数与软阈值函数的去噪效果，对其结果进行分析，根据两者的缺陷，提出了一种新的方法：将阈值函数与模糊控制滤波器相结合，并用这种方法对部分数据进行处理，结果显示比单纯使用硬阈值函数与软阈值函数要好些。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为解决高寒地区高速铁路沉降变形观测中恶劣气候对观测数据的影响，利用电子信号的小波阈值噪声处理方法，消除或削弱沉降变形观测数据中由于天气等因素引起的误差（噪声），从而使数据满足高铁沉降观测评估要求。
科学性、先进性及独特之处
- 在传统高速铁路沉降变形观测的基础之上，根据偶然误差、噪声符合高斯分布的特点，合理运用电子信号小波阈值分析中的软阈值函数去噪法和硬阈值函数去噪法，减小了高寒地区由气候等自然因素产生的高速铁路沉降变形观测数据中的噪声。理论研究科学严谨，解决了高寒地区部分高铁变形观测数据由于天气等因素引起的误差较大的问题，从而使这些数据满足高铁沉降观测评估要求。
应用价值和现实意义
- 高寒地区，恶劣天气对高速铁路沉降变形观测有很大影响，在一般地区，外界因素也会对高速铁路沉降变形观测数据产生一定影响，应用此方法，可在一定程度上削弱由外界产生的噪声。该研究有较强的理论价值和实际应用意义。
学术论文摘要
- 对信号f(t)进行离散采样，得到离散信号f(n),n=0,1,2...N-1。利用低通滤波器和高通滤波器进行相应的小波变换，那么噪声在小波阈就会表现出很强的随机性，可认为它呈高斯分布。 经过软阈值函数法去噪，数据整体连续性较好，但由于对所有大于阈值的系数共同做了收缩，使去噪后的数据和原始数据的误差较大。硬阈值函数法去噪效果较好，只是小波系数的连续性收到了一定影响，致使重构信号在某些区域产生突变，但只要合理控制采样间隔，便能较好地反映高铁的真实变形。
获奖情况
- 相关论文《高铁路基沉降观测方法与数据处理研究》在XXXXXX大学第六届“雄鹰杯”科技论文大赛获三等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1《新建铁路哈尔滨至大连客运专线沉降变形观测系统实施细则》[R].2007年12月 2 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S].铁建设[2006]189号 3 何秀凤.变形监测新方法及其应用[M].北京:科学出版社，2007 4 徐 晨，赵瑞珍，甘小冰．小波分析应用算法[M]．北京：科学出版社，2004：64-108
同类课题研究水平概述
- 小波分析是运用傅里叶(Fourier)变换的局部化思想, 进行时空序列分析的一种数学方法。是时间——尺度分析和多分辨分析的一种新技术，它在信号分析、语音合成、图像识别、计算机视觉、数据压缩、地震预测预报、大气与海洋波分析等方面的研究都取得了有科学意义和应用价值的成果。 小波分析的应用领域十分广泛。在数学方面，它已用于数值分析、构造快速数值方法、曲线曲面构造、微分方程求解、控制论等。在信号分析方面的滤波、去噪声、压缩等。在图像处理方面的图像压缩、分类、识别与诊断、去污等。在医学方面的减少B超、CT、核磁共振成像的时间，提高分辨率等。( 高速铁路沉降变形观测数据处理中，常利用双曲线法、三点法、沉降速率法、指数曲线法及修正的双曲线法等方法进行时间—沉降量的函数拟合，根据确定的最佳拟合曲线，进行工后最终沉降量的确定与沉降预测。同时广泛运用简易平差和严密平差进行数据处理。 小波分析在高铁沉降变形观测数据处理中的应用目前还很少，本课题属实验性质，对高铁建设有较强的理论价值和实践指导意义。
