- Nazwa przedmiotu:
- Modele matematyczne w badaniu przemieszczeń
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Sławomir Łapiński
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Geodezja i Kartografia
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- GK.SMS246
- Semestr nominalny:
- 3 / rok ak. 2023/2024
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych - 33 godziny, w tym:
a) udział w wykładach - 15 godzin,
b) udział w ćwiczeniach projektowych - 15 godzin,
c) udział w konsultacjach - 3 godziny.
2. Praca własna studenta - 50 godzin, w tym:
a) wykonanie (w domu) niezbędnych analiz i obliczeń oraz operatów z ćwiczeń projektowych - 25 godzin,
b) zapoznanie się ze wskazaną literaturą - 15 godzin,
c) przygotowanie do zaliczenia - 10 godzin.
Razem: 83 godziny = 3 ECTS
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1.5 punktu ECTS - liczba godzin kontaktowych - 33 godziny, w tym:
a) udział w wykładach - 15 godzin,
b) udział w ćwiczeniach projektowych - 15 godzin,
c) udział w konsultacjach - 3 godziny.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1.5 punktu ECTS - 40 godzin, w tym:
a) udział w ćwiczeniach projektowych - 15 godzin,
b) wykonanie (w domu) niezbędnych analiz i obliczeń oraz operatów z ćwiczeń projektowych - 25 godzin.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt15h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Powinien mieć podstawową wiedzę z zakresu rachunku wyrównawczego, analiz dokładności i niezawodności sieci pomiarowych oraz elementarną wiedzę z mechaniki budowli.
- Limit liczby studentów:
- 15
- Cel przedmiotu:
- Zapoznanie się z różnymi modelami matematycznymi do badania i analizy przemieszczeń przydatnymi do współpracy geodecie inżynieryjnemu z fachowcami w dziedzinie budownictwa i inżynierii.
- Treści kształcenia:
- WYKŁAD
Specyfika modeli matematycznych do badania przemieszczeń. Klasyfikacja modeli matematycznych stosowanych w badaniu przemieszczeń – rys ewolucyjny i stan aktualny. Modele matematyczne do badania przemieszczeń bazujące na kinematycznym modelu sieci. Przykład modelu kinematycznego dla pomiarów rozproszonych w czasie. Modele objaśniające i modele typu „wejście-wyjście”. Filtr Kalmana – założenia i podstawowe zależności. Koncepcja modelu dwuetapowego Perelmutera. Istota podejścia „back analysis”.
ĆWICZENIA PROJEKTOWE
Przykład zastosowania jednoepokowego modelu kinematycznego sieci (sieć pozioma). Zastosowanie modelu kinematycznego prof. Romana Kadaja do opracowania obserwacji w sieci niwelacyjnej.
Praktyczny przykład zastosowania filtru Kalmana w analizie przemieszczeń.
- Metody oceny:
- Zaliczenie wykładu: sprawdzian zaliczeniowy w formie pisemnej w formie stacjonarnej lub zdalnej.
Zaliczenie ćwiczeń projektowych: obowiązek uczestnictwa w zajęciach; dopuszczalne są 2 nieobecności usprawiedliwione. Obowiązek usprawiedliwienia nieobecności w terminie 1 tygodnia po nieobecności na zajęciach.
Tryb i terminarz zaliczeń:
• Wykład-zaliczenie – sprawdzian z wykładów na ostatniej godzinie wykładu w semestrze. Sprawdzian poprawkowy wyznaczany jest w sesji w terminie nie kolidującym z Harmonogramem Sesji;
• Ćwiczenia projektowe - zaliczane na podstawie zaliczenia każdego z tematów ćwiczeniowych oraz zaliczenia pracy semestralnej w formie odpowiedzi ustnej lub pisemnej, w terminie – ostatnie zajęcia w semestrze.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1. Prószyński W., Kwaśniak M., (2015) Podstawy geodezyjnego wyznaczania przemieszczeń. Pojęcia i elementy metodyki., Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa.
2. Welsch W. M., Heunecke O., (2001) Models and terminology for the analysis of geodetic monitoring observations. Official Report of the Ad-Hoc Committee of FIG Working Group 6.1
3. Kadaj R., Modele, metody i algorytmy obliczeniowe sieci kinematycznych w zastosowaniu do badań przemieszczeń i odkształceń obiektów. Monografia. Wydawnictwo AR w Krakowie, 1998.
4. Kalman R. E. , (1960) A new approach to linear filtering and prediction problems. Transactions of the ASME-Journal of Basic Engineering, 82:35—45, 1960.
5. Filtr Kalmana od teorii do praktyki. url: https://forbot.pl/blog/filtr-kalmana-teorii-praktyki-1-id2855
6. Papo H., Perelmuter A., (1993) Two-step analysis of dynamical networks. Manuscripta Geodaetica 18: 422-430.
7. Szelewski M., Wieczorowski M., (2015) Inżynieria odwrotna i metody dyskretyzacji obiektów fizycznych. Mechanik nr 12/2015, DOI:10.17814/mechanik.2015.12.584.
8.Chen Y.Q., (1983) Analysi of deformation surveys – a generalized method. Ph.D. Thesis - reprint, 1996 , Geodesy and Geomatics Engineering, UNB, Canada.
9.Czemplik A., Praktyczne wprowadzenie do opisu, analizy i symulacji dynamiki obiektów, Dolnośląska Biblioteka Cyfrowa, PWr 2012, ebook.
10. Raymond R. Tan i inni (2018) Introduction to Input–Output Models. Lecture Notes in Management and Industrial Engineering. Springer
- Witryna www przedmiotu:
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt GK.SMS246_W1
- zna podstawowe cechy zaawansowanych modeli matematycznych stosowanych w geodezyjnym badaniu przemieszczeń
Weryfikacja: wykonanie i zaliczenie odpowiedniego ćwiczenia oraz zaliczenie wykładów
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W01, K_W03, K_W10, K_W11
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07, T2A_W01, T2A_W04, T2A_W04, T2A_W05, T2A_W06, T2A_W07
- Efekt GK.SMS246_W2
- zna strukturę i szczegółowe własności kinematycznego modelu jednoepokowej sieci geodezyjnej dla różnych postaci ruchu punktów tej sieci
Weryfikacja: wykonanie i zaliczenie odpowiedniego ćwiczenia oraz zaliczenie wykładów
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W01, K_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
- Efekt GK.SMS246_W3
- zna założenia i podstawowe zależności filtru Kalmana w wersji stosowanej w geodezyjnym badaniu przemieszczeń
Weryfikacja: wykonanie i zaliczenie odpowiedniego ćwiczenia oraz zaliczenie wykładu
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
- Efekt GK.SMS246_W4
- zna koncepcję modelu dwuetapowego Papo i Perelmutera
Weryfikacja: zaliczenie wykładu
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
- Efekt GK.SMS246_W5
- zna metodę analizy odwrotnej („back analysis”) Chena
Weryfikacja: zaliczenie wykładu
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt GK.SMS246_U1
- potrafi skonstruować model kinematyczny jednoepokowej sieci geodezyjnej dla przewidywanej postaci i dynamiki ruchu jej punktów oraz wykonać niezbędne obliczenia i analizy wyników
Weryfikacja: wykonanie i zaliczenie ćwiczenia
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U07, T2A_U10, T2A_U12, T2A_U16, T2A_U17, T2A_U18, T2A_U19
- Efekt GK.SMS246_U2
- potrafi opracować wyniki pomiaru przemieszczeń w sieci 1D bądź 2D z użyciem filtru Kalmana
Weryfikacja: wykonanie i zaliczenie ćwiczenia
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U07, T2A_U10, T2A_U12, T2A_U16, T2A_U17, T2A_U18, T2A_U19
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt GK.SMS246_K1
- potrafi nawiązać kontakt i współpracować ze specjalistami z zakresu budownictwa i inżynierii
Weryfikacja: zaliczenie wykładu
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K04, K_K05, K_K06
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K03, T2A_K05, T2A_K02
- Efekt GK.SMS246_K2
- ma świadomość odpowiedzialności za poprawność wyników swojego pomiaru, jako danych wejściowych do modeli specjalistycznych z zakresu budownictwa i inżynierii pozwalających dokonać oceny bezpieczeństwa badanych obiektów
Weryfikacja: zaliczenie wykładu
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K05