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独创拟稳平差理论
来源:精密测量科学与技术创新研究院 科学家: 周江文 故事标签: 创新 求实 协同 发布时间:2022/11/30 15:44:25


首创拟稳平差理论,对解决地震、测绘等部门建立的地壳形变检测网的平差处理有着重大的指导和开拓意义。

拟稳平差理论的创立是周江文对测量误差理论最有影响的贡献之一。这项新理论的提出不是偶然的。

1959年10月,我国广东新丰江水库成功截流蓄水。不幸的是,不久后库区出现了频繁的地震活动。1962年3月19日大坝东北一公里处发生6.1级地震,造成了损失。这是典型的水库诱发地震案例。我国测量、地质和地震等多学科的科学工作者开始了长期不懈地监测诱发地震的研究。经过精心设计,在水库峡谷区布设了以测角为主的形变监测网。以后各地陆续建立起各种监测网,用于环境变化和灾害的监测。

自上世纪六十年代以来,如何正确地处理监测网的资料,从中获取真实形变信息,一直是国内外测量及形变分析工作者努力研究的重要课题。?监测网大多属于起算数据不足的自由网,数学模型是秩亏的。以往国际测量界是采用经典平差或者伪逆平差方法。周江文用敏锐的眼光分析了以往方法的不足。他认为以往的方法虽然很简捷,但是由于没有注意解法的物理意义,因而解算结果不能反映客观实际。他指出,自由网的经典平差实质上是一种强制符合,硬性限制基准点是不动的;而伪逆平差是把监测网的全部点同等看待,限制各点改正数平方和极小,没有区分各点的变形差异,往往没有测量根据。

经过反复比较,他辩证地发现了监测网的特点,提出了"拟稳平差"的思想,并发表了著名论文 《监测网的拟稳平差》。论文考虑到监测网中的点,处于不同的地质构造和地球物理环境,随着时间的延伸,都可能发生变动。但是总存在相对变化小的,即相对稳定的点,周江文称之为"拟稳点"。把它们作为基准,附加合理的、限制与拟稳点有关的未知量改正值范数极小的约束条件,原来的秩亏自由网可以得到准确的确定解。这样既有明确的测量根据,可以为监测网提供比较前后变化的基准面,又没有强制附合,可保持网形不被歪曲,得到所需要的准确信息。

拟稳平差的关键是选取符合实际的"拟稳点"。"拟稳点"概念的提出,辩证地要求将测量数据与地质构造、水文、地震和地球物理等信息联系起来。周江文带领的研究组研究了在复杂条件下,充分利用监测网的各种信息,从多种途径选择拟稳点的方法。为了客观比较监测网中各点的稳定性程度,他们创造了一种新方法——"名次法"。所谓"名次",是指监测网中各点对应每一特征,各有一确定指标与之对应,依次排出各点的顺序,属度越大者,名次越前。同时利用模糊集之交运算,综合多种特征,比较出各点的稳定性。研究组结合新丰江水库监测网的实测数据,总结出"名次法"进行综合评判比较的具体实施办法。

周江文独创的"名次法",便于综合比较各种稳定性特征,它比模糊聚类计算简便、直观,易于了解点群的聚类状况和稳定程度。而且便于按照实际情况移动评判的分界线。更为重要的是,"名次法"拓展了模糊集的范畴,这是推陈出新,借鉴其他学科为我所用的典范。它不仅可应用在拟稳点的选择上,而且可用于其他需要作聚类比较评判的多种领域。

合理可行的选择"拟稳点"的方法与严密的拟稳平差算法相结合,构成了系统完整的拟稳平差理论,为监测网提供了一种可靠的数据处理理论,丰富和发展了自由网平差理论。周江文为我国科学事业作出的这一重要贡献被广为传颂。?

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