土遗址土体温度变化空间规律及冻融监测系统建模

发布时间：2017-11-07 15:41

  本文关键词：土遗址土体温度变化空间规律及冻融监测系统建模

  更多相关文章： 温度变化 冻融循环 数学建模

【摘要】：随着文物保护学的持续发展,以及文物保护理念的不断进步,文物保护的工作重心逐渐地从传统的抢救性保护不断向文物的预防性保护转变。预防性保护的意义在于,通过对文物赋存环境的监测与控制,最终达到减少甚至避免文物造成进一步破坏的目的。目前实现环境监测的主要手段是通过无线传感器网络持续获取文物本体及赋存环境的监测数据。然而该项技术目前在文物预防性保护中的应用依然属于起步阶段,收集的大量监测数据被搁置,缺乏合理深入的处理和分析,使得监测结果不直观,从中获取的有效信息十分有限。这一点严重影响到了文物预防性保护的效果,不利于后续的文物保护科学研究。温度是土遗址风化的重要影响因素,也是最常见的预防性保护监测项目之一。本文应用数学建模的思想和方法,基于模拟试验中获取的大量无线传感器网络监测数据,建立了土遗址土体温度变化空间规律及冻融监测系统两个模型。该模型可实现如下功能：通过少量监测节点的监测数据,获取土体截面的温度标准差分布情况,估测各点温度标准差数值；对进入冻融循环的土体区域进行定位,并估算该区域截面积。该模型达到了最大化利用和挖掘现有环境监测数据的目的,为将来的土遗址保护工作提供重要的参考,并为后续的土体温度变化规律研究以及冻融机理研究提供技术支持。上述建模首先根据文献资料进行模型假设；之后通过克里金插值法等数学方法,应用数据处理软件MATLAB及Surfer对模型中的各个关键变量进行求解；在完成温度变化空间规律及冻融监测系统建模后,分别任意选取两天作为被研究时段,完成模型应用,将该时段的空间分布模型绘制成直观的等值线图,并对土壤温度变化空间规律特征进行了总结；最后对模型进行交叉验证,完成模型误差分析和结果讨论。通过对模型的验证和误差分析表明：温度变化空间规律模型及冻融监测系统均能较好地反映实际情况,并能较准确地反映温度变化的空间规律以及和冻融区域的具体分布位置,在实际温度标准差监测数值和冻融区域面积估测上虽仍有一定的误差,但并不影响该模型的实用价值。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU-87;K878

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本文编号：1153070