Введение к работе
Акпуамъкоат юзуы. Одной из актуалъкешнк наук о Зента в ггс-тоящзе зремя является геодинаміка - наука о внутренней и внєетей динамике Земли, разливающаяся ка стыке астрономии, геодезии, геофизики, геохтают, геоморфологии, океанологии и других наук о Зе:і-де и околоземном пространстве.
К классу явлений, характєризуїщих зкезпюи динамику Земли, относятся: далкекия полоса и центра' касо, неравномерное вращение Зешш, деформация земной коры и литосферзых плит, изменения береговых линий и топографии поверхности морей и оке&чев, перемещения масс на земной поверхности, временные изменения фигуры Землі и ее физических полей.
Изучаемыми геодинамическими объектами могут Сыть глобальные (планетарний), региональные и лекальные геодивамическаэ системы: современные движения земной коры (СДЗК) и земной поверхности. К локальным гесдинамическим системам относятся также движения и деформации горного массива под зездействкем тектонических и технологических процессов, инженерных сооружений, например, АЗС, плотин, крупногабаритного технологичоского оборудования, физических установок и т.п.
Система наблюдений за геодинамячесжми объектами зо времени монет состоять из комплекса наземных и спутниковых астроноко-гео-дезических и геофизических разнородны;; наблюдений : гстрономичес-ких, угловых, наклонных дальностей, зенитных растояиий, превышений, створных, деформографкческих, ускорения силы тяжести, какло-нсмерных, обратных отвесов, гравиинерциальных, геомагнитных, тен-зометрических, спутниковых, радиоиитерферсметрических и т.д. Данные наблюдения несут в себе количестзешгуп информацию, необходимую для создания адекватной пространственно-временной математической модели геодинамического объекта, для прогнозирования его состояния и возможного управления им. В настоящее время появляется возможность создания геодезических прогнозных систем для слежения аа геодинамическими объектами.
Ашуалъвоат исследований определялась необходимостью развития эффективных математических и статистических методов обработки и интерпретации многомерных зременных рядов геодезических наблюдений на ЭВМ и методов оптимизации геодезических систем наблюдений
за геодинамическими объектами как глобальными и региональными, так и локальными.
ЦЕЛЬ исследований -
- разработка метода построения структурных моделей геодинамических объектов и методики оптимизации системы геодезических наблюдений га этими объектами с учетам построенных моделей.
-
Списание связей между структурными моделями геодинамических объектов и систем наблюдений еа ними с позиций системного подхода и анализа.
-
Адаптация кластерного анализа для построения структурных моделей гёодинамических объектов, определение признаков геодинамических йбгектов для различных классов используемых математических моделей.
-
Выбор критериев, позволяющих выявить адекватную структуру геодшатческого объекта.
і. Выявление условия наблюдаемости геодинамических объектов с учетом специфики систем наблюдений га ними (на основе условия наблюдаемости Аагшачз).
-
Вывод математических формул, составлящих основу методики проектирования и корректировки системы наблюдений за геодинамическиш объектами с учетом закономерности их движения.
-
Проверка метода нахождения структурных моделей геодинамических' объектов и методики оптимизации и корректировки системы наблюдений на реальных объектах и модельных примерах.
Методы исследований и фактический материал. При решении поставленных в работе задзч были исподгеованы традиционные и современные методы как общенаучных дисцішлин, так и геодезии: теория математической обработки геодезических игмерений, положения системного анализа, теорій динамических систем, способы обработки многомерных временных рядов, теория оценивания параметров сложных динамических объектов, математический аппарат рекуррентного алгоритма фильтра Калмана-Быоси и методы структурной обработки данных Гметоды распознавания образов).
Автор принимал участие в комплексе геодезических работ (нивелирование 1 класса, линейно-угловые сети) на Авачинском и Карымс-
ком геадинамическлх полигонах Камчатки в 1990 г. ив выполнении високоточного нивелирования 1 класса ка Зейском гесдинвмическсм полигоне в 1991 г. Частично материалы эти рзбот, а также реальные данные о вертикальных движениях земной коры на Тункиаском ге-одинамкческоы полигоне обрабатывались при экспериментальной проверке основных результатов исследований.
Вычислительный эксперимент выполнялся по программам, составленным автором для ПЭВМ типа IBM.
Научная новизна работ состоит в следующем:
исследована системная зависимость репения'задачи оптимизации системы геодезических нзблюдешш за геодинамическим объектом от математической модели, отражавшей его динамические свойства;
разработан метод построения структурных моделей слитных ге-одивгмических объектов с использованием последовательней кластер-процедуры, определены признаки геодингмических объектов для построения математических моделей различного вида;
предложены іфигержг, поззолкщпе выявить структуру геодика-мичееккх объектов, в том числе новый критерий "топографической близости", /. позволяшрй учесть взажноэ расяолежеккэ элементов, составлящах структурирозанкоі геодинамяческий объект, в реальном пространстве;
определено условие полкой наблюдаемости геоданзмичзеккх объектов (с учетом специфики их наблюдений);
разработано математическое обеспечение методики оптимизации и корректировка, системы геодезических наблюдений за гесдипамкчгс-кими объектами, динамика которых isas&r Сить описана структурными математическими моделями движения.
Прекяшесюя цєтосп рвбоян. Результаты выполненных кседэдо-ваний могут быть испольэсзаны геодезическими предприятиям!, а такяэ другими производственными и науадо-иесдедоватвльскюа организациями, эазимаяцииися вопросами проектирования систем избгвде-пий за гесдиЕШическими объектами, выполнения наблюдений к кх последующей математической обработки и интерпретации. Подученные в диссертации результаты позволяет качественно усовершенствовать существуете в настолцэе время методы изхолдення адекватных простраяствеЕпо-времепных моделей наблэдаемых геодинамичоеккх объектов и методики оптимизации и корректировки систем Г60Л88И-ческик вабзвдегаяй за вткми объектами.
Реализация работы.
Разработанные в диссертационной работе методы построения структурных моделей геодинамических объектов и оптимизации систем наблюдений приняты к внедрению в Иркутском городском геодезическом центре для обработки результатов геодезических наблюдений на геодинамических полигонах Иркутской области, в экспедиции N 171 Западно-Сибирского аэрогеодезического предприятия для анализа результатов геодезических наблюдений в районах нефтяных и газовых месторождений и в учебный процесс.
Апробация работ. Основные положения и результаты исследований докладывались на Международной конференции по прикладной и индустриальной математике (г.Новосибирск, 24-30 июля 1994 г.), на IX-M съезде ВАГО (г.Новосибирск, 24-28 сентября 1990 г.), ХП-м Междуведомственном совещании по изучению современных движений земной коры на геодинамических полигонах (г.Ташкент, 13-18 мая 1991 г.), научно-технических конференциях НИИГАиК и Н0ВАГ0 АН СССР и Горного Общества (г.Новосибирск, 1989-1996 гг.).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано семь научных работ.
Объем и структура работ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Основное содержание изложено на 97 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы и 12 рисунков. Список литературы включает 97 наименований, в том числе 7 на иностранных языках.
