第四章变形监测资料的预处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 变形监测资料的预处理,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,4.3,监测网观测资料的数据筛选方法,4.4,自动化监测系统中数据的奇异值检验与插补,4.5,小波变换用于信噪分离,4.6,变形监测成果的整理,4.7,监测资料管理,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,一、监测资料检核的意义,变形监测资料处理的首要工作是分析观测值的质量,包括观测值的,精度,和,可靠性,。这里所指的观测值既可以是原始实测值,也可以是经一定处理后的观测值,(,如,GPS,测量所得到的基线向量、坐标等,),。,测量中的误差分类,:,粗差、错误、奇异值,系统误差,偶然误差、随机误差,所以变形监测资料检核的意义在于发现并剔除粗差；检查是否存在系统误差；设法消除较大的偶然误差（超限误差），从而提高观测值的精度，尽可能的减少观测误差对变形分析的影响。,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,二、监测资料检核的方法,变形监测检核的方法很多，应依据实际观测情况而定。包括野外检核和室内检核。,室内检核工作，具体有：,1,）原始记录的校核；,2,）原始资料的统计分析，如粗差检验法；,3,）原始资料的逻辑分析：根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性。,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,包括：,一致性分析：同一测点不同观测周期原始实测值的变化关系；该实测值与引起该实测值变化的的原因量之间的关系在不同观测周期是否一致。,时间,-,效应量、原因,-,效应量,相关性分析：同一观测周期内各相近测点（物理条件基本一致）观测值之间的关系。 空间点位的相关性,4.1,变形监测资料检核的意义与方法,三、关于分析的结果,若存在大的偏差,则有两种可能现象,:,误差引起,(,大误差或粗差,),；,真实变形,(,突变,),。,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,一、关于,回归分析与相关分析问题,回归分析是数理统计中处理变量之间关系的一种常用方法。处理两个变量之间关系的回归分析称为,一元回归分析,，当两个变量之间的关系为线性时，则称,一元线性回归分析,，它是回归分析中最简单的情况。,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,一、关于,回归分析与相关分析问题,回归分析,在处理两个变量问题时，一个是非随机变量、一个是随机变量。,相关分析,讨论的两个变量都是随机变量问题。,回归分析与相关分析尽管在概念上不同，但在处理两个变量之间关系的基本方法上是相同的，所以实际应用中，我们不作严格区分。,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,二、,一元线性回归分析法,一元线性回归的数学模型,按最小二乘法，可以求得参数 和 的估值 和 ，得一元线性回归方程,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,二、,一元线性回归分析法,回归值 与实测值 之差,表示出实测值 与回归直线 的偏离程度。其中误差估值为,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,二、,一元线性回归分析法,回归直线的线性相关性指标，可用相关系数：,其估值为,4.2,用一元线性回归进行资料的检核,三、,一元线性回归分析法,检核变形监测资料的实例,P56-58,4.3,监测网观测资料的数据筛选方法,一、数据筛选原理,1.,超限误差的整体检验,原假设,H,0,：,=0,则：,2.,超限误差的局部检验,F,检验法 检验统计量：,B,检验法（,u,）检验统计量：,检验法 检验统计量：,t,检验法 检验统计量：,整体检验：对观测值进行经典平差，求得未知向量,X,和协因数矩阵,Qxx,;,所以,构造整体检验统计量,在置信水平,下进行整体检验，当检验结果认为存在超限误差时，计算,3.,超限误差的检验步骤,计算 取最大 相应的观,测量为伴有超限误差的观测值。,利用,B,检验法，,检验法，,t,检验法作局部检验，检验该观测值是否超限。,当该观测值超限时，应剔除该观测值，然后对剩余观测值按照前,3,步进行检验，直至没有超限误差为止。,4.3,监测网观测资料的数据筛选方法,二、数据筛选,算例,见教材,P6,6,-65,4.4,监测,资,料的奇异值检验与插补,1,监测自动化系统中观测数据序列的奇异值检验,对于任何一个监测系统，其观测数据中或多或少会存在奇异值，在变形分析的开始有必要将该奇异值剔除。考虑到系统的连续、实时和自动化，最简便的方法是用,“,3,准则,”,来剔除奇异值。其中，观测数据的中误差 既可以用观测值序列本身直接进行估计，也可根据长期观测的统计结果确定，或取经验数值。,下面介绍,两种实用性的奇异值检验方法。,2.,监测资料的插补,监测资料插补的原因,:,实测资料出现,“,断链,”,；,数据处理方法要求等时间间隔。,监测资料的插补方法,按内在物理联系进行,插补,按数学方法进行,插补,线性内,插法,拉格朗日,内,插计算,多项式曲线拟合,周期函数的曲线拟合,多面函数拟合,4.6,变形监测成果的整理,工作基点位移对变形值的影响,观测资料的整编,变形值的统计规律及其成因分析,一、,工作基点位移对变形值的影响,影响值,影响分析,设 点首次观测值的偏离值为 ；则 改正后的位移值为：,二、,观测资料的整编,观测点变形过程线,变形过程线,定义：以时间为横坐标，以累积变形值（位移、沉陷、倾斜和挠度）为纵坐标绘制的曲线。,意义：明显的反映出变形的趋势、规律和幅度。,变形过程线的绘制,根据观测记录填写变形数据表,根据,变形数据表绘制实测变形数据曲线,实测变形曲线的修匀,变形,原因量曲线：在变形过程曲线上，同时绘制出与变形有关因素的过程曲线。,建筑物变形分布图,为什么要采用变形分布图？,能够全面的反映建筑物的变形情况。,常用的变形分布图,变形值剖面分布图（水平剖面、竖剖面）,建筑物（或基础）沉陷等值线图,变形值剖面分布图：根据某一剖面上各观测点的变形值绘制而成。,通过观测坝体垂直剖面上的位移值，反映坝体的挠曲情况。,为了了解建筑物或基础的沉陷情况，一般绘制沉陷等值线图。,三、,变形值的统计规律及其成因分析,变形值的统计规律,根据实测值整编的表格，图形可以反映变形体的变形规律。,在掌握初步规律后，可以绘制观测点变形范围图。,以大坝为例，讨论引起变形的原因：,静水压力,静水压力引起的4种可能变形情况：,在静水压力作用下，由于坝体不同高度所受的水平推力不同而产生的挠曲变形。,由于水库水压和坝底扬压力的作用，使坝体产生向下游方向的变形。,由于水库水体的重力作用使库底变形，引起坝基向上游转动而引起的变形。,由于剪应力对坝底接触带的作用，在静水压力作用下产生滑动。,坝体的温度变化,时效,变化,4.7,监测资料管理,变形监测资料管理的分类,：,人工管理处理,计算机辅助人工处理,数据库管理系统,监测资料的管理,监测资料的处理,监测资料的解释,以三峡工程安全监测数据仓库系统的建立为例,