变形观测数据处理方法.ppt

变形观测与数据处理变形观测与数据处理 变形观测数据处理变形观测数据处理 1 1 概述概述 2 2 变形观测资料的预处理变形观测资料的预处理 3 3 变形监测网数据处理变形监测网数据处理 4 4 变形分析与预报变形分析与预报 第一节第一节 概述概述 1 1、数据处理目的：、数据处理目的： 观测成果计算、分析时，首先应该观测成果计算、分析时，首先应该 保证原始数据的正确性和一致性（预处保证原始数据的正确性和一致性（预处 理），再根据最小二乘对控制网和观测理），再根据最小二乘对控制网和观测 点进行平差计算，对测量点的变形进行点进行平差计算，对测量点的变形进行 几何分析与必要的物理解释几何分析与必要的物理解释 第一节第一节 概述概述 2 2、数据处理要求：、数据处理要求： n n 观测值中不应含有超限误差，观测值中的观测值中不应含有超限误差，观测值中的 系统误差应减弱到最小程度系统误差应减弱到最小程度 n n 合理处理随机误差，正确区分测量误差与合理处理随机误差，正确区分测量误差与 变形信息变形信息 n n 多期观测成果的处理应建立在统一的基准多期观测成果的处理应建立在统一的基准 上。

上 n n 按网点的不同要求，合理估计观测成果精按网点的不同要求，合理估计观测成果精 度，正确评定成果质量度，正确评定成果质量 第一节第一节 概述概述 3 3、数据处理前的准备工作、数据处理前的准备工作 ：： n n 核对和复查外业观测成果与起算数据；核对和复查外业观测成果与起算数据； n n 进行各项改正计算；进行各项改正计算； n n 验算各项限差，在确认全部符合规定要求后验算各项限差，在确认全部符合规定要求后 ，方可进行计算方可进行计算 第一节第一节 概述概述 4 4、数据处理方法：、数据处理方法： n n 数据检验：粗差剔出；超限误差检验；稳数据检验：粗差剔出；超限误差检验；稳 定性分析定性分析 n n 平差处理：经典平差；自由网平差；秩亏平差处理：经典平差；自由网平差；秩亏 网平差；拟稳平差等网平差；拟稳平差等 n n 成果整理：数据整理；绘制过程线；等值成果整理：数据整理；绘制过程线；等值 线图；变形值分布剖面图等线图；变形值分布剖面图等 n n 变形分析与预报：回归分析法变形分析与预报：回归分析法 ；确定函数；确定函数 模型法模型法 第一节第一节 概述概述 5 5、数据处理发展（待续）、数据处理发展（待续） 第二节第二节 变形监测资料的变形监测资料的 预处理预处理 1 1 监测资监测资 料料检检核的意核的意义义与方法与方法 1 1 监测资监测资 料料检检核的意核的意义义与方法与方法 受观测条件的限制，任何变形检测资料都可能存在误受观测条件的限制，任何变形检测资料都可能存在误 差，可以分为以下三类：差，可以分为以下三类： ①①粗差：粗差： 由于观测中的错误引起的。

由于观测中的错误引起的 ②②系统误差：在相同的观测条线下作一系列的观系统误差：在相同的观测条线下作一系列的观 测，观测误差在大小、符号上表现出测，观测误差在大小、符号上表现出 的系统性的系统性 ③③偶然误差：在相同的观测条线下作一系列的观偶然误差：在相同的观测条线下作一系列的观 测，观测误差在大小、符号上表现出测，观测误差在大小、符号上表现出 偶然性偶然性 1 1 监测资监测资 料料检检核的意核的意义义与方法与方法 变形监测中，由于变形量本身较小，为了区分变形与误差，变形监测中，由于变形量本身较小，为了区分变形与误差， 提取变形特征，提取变形特征，必须设法消除超限误差，提高测量精度必须设法消除超限误差，提高测量精度从而要 进行监测资料的检核进行监测资料的检核 监测资料检核的方法：监测资料检核的方法： 外业：任一观测元素（如高差、方向值等）在野外观测中外业：任一观测元素（如高差、方向值等）在野外观测中 均具有本身观测的检核方法。

如限差所规定的水准测量线路的闭均具有本身观测的检核方法如限差所规定的水准测量线路的闭 合差，两次读数之差等合差，两次读数之差等 内业：内业： 1 1）校核各项原始记录，检查各次变形值得计算是否有误）校核各项原始记录，检查各次变形值得计算是否有误 2 2）原始资料的统计分析，参见）原始资料的统计分析，参见4.34.3中的算例中的算例 3 3）原始实测值的逻辑分析原始实测值的逻辑分析 《《变形监测数据处理变形监测数据处理》》黄声享黄声享 尹晖等编著尹晖等编著 武汉大学出版社武汉大学出版社 1 1 监测资监测资 料料检检核的意核的意义义与方法与方法 逻辑分析：指根据监测点的内在的物理意义来分析原始实测值逻辑分析：指根据监测点的内在的物理意义来分析原始实测值 的可靠性的可靠性 一般进行以下两种分析：一般进行以下两种分析： ①①一致性分析：从时间的关联性来分析连续积累的资料，从一致性分析：从时间的关联性来分析连续积累的资料，从 变化趋势上推测它是否具有一致性。

手段有绘制时间变化趋势上推测它是否具有一致性手段有绘制时间- -效应效应 量的过程线图和原因量的过程线图和原因- -效应量的过程线图效应量的过程线图 ②②相关性分析：从空间的关联性出发来检查一些有内在物理联相关性分析：从空间的关联性出发来检查一些有内在物理联 系的相应量之间的相关性如图系的相应量之间的相关性如图4-14-1所示的垂线对建筑物不所示的垂线对建筑物不 同高度处进行挠度观测，挠度值为同高度处进行挠度观测，挠度值为 ，对应的测点为，对应的测点为 如图如图4-24-2所示的大坝变形监测，图中描述了所示的大坝变形监测，图中描述了3 3个坝段一年的个坝段一年的 水平位移过程线水平位移过程线 监测资料检核的意义与方法监测资料检核的意义与方法 7.17.1监测资料检核的意义与方法监测资料检核的意义与方法 在逻辑分析中，若新测值无论展于过程线图或相关图上在逻辑分析中，若新测值无论展于过程线图或相关图上 ，展绘点与趋势延长段之间，展绘点与趋势延长段之间 的偏距（见图的偏距（见图4-34-3）） 都超过以往实测值展绘 点与趋势线间偏距的平 均值时，则有两种可能 ，即该测次侧值存在着 较大的误差；也可能是 险情的萌芽。

这两种可 能必须引起警惕 2 2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 一元回归处理的是两个变量之间的关系，即两个变量一元回归处理的是两个变量之间的关系，即两个变量x x 和和y y间若存在一定的关系，则通过试验分析所得数据，找出两间若存在一定的关系，则通过试验分析所得数据，找出两 者之间关系的者之间关系的经验公式经验公式 一元一元线性线性回归的数学模型为；回归的数学模型为； （1） 式中是随机误差，一般假设它们相互独立，且服从 同一正态分布 为了估计（7-1）式中的参数，用最小二乘法求得 它们的估值分别为，称之为回归方方程的回归系数， （2） 则可得一元线性回归方程 2 2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 回归值回归值 与实际观测值之差 （3） 表示出与回归直线 的偏离程度 用回归直线求因变量估值的中误差用下式计算： （4） 求回归直线的前提是变量y与x必须存性相关，否则所 匹配的直线就无实际意义，线性相关的指标是相关系数 ， （5） 其估值为： 7.2 7.2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 （6） 式中， 为自变量的平均值； 为因变量 的平均值。

当 愈 接近1时，表明随机变量 与 线性相关愈密切 表4-1为相关系数检验的临界值表 为了利用一元线性回归对变形观测资料进行检核，现结合实为了利用一元线性回归对变形观测资料进行检核，现结合实 例介绍如下：表例介绍如下：表4-24-2为某坝为某坝3 3个坝段个坝段3 3年的水平位移观测资料年的水平位移观测资料 2 2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 为了分析它们之间互相进行检核的可能性，首先探讨他们为了分析它们之间互相进行检核的可能性，首先探讨他们 之间的相关程度，利用（之间的相关程度，利用（6 6）式计算求得它们之间的相关系）式计算求得它们之间的相关系 数估值为：数估值为： 坝段10与坝段11， 坝段12与坝段11， 由表4-1查得，自由度为n-2=33时与置信度水平5%，1% 相应的相关系数临界值分别为0.335，0.430因为 远大于临界值，故不同坝段位移值之间相关密切 2 2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 利用最小二乘法，根据表利用最小二乘法，根据表4-24-2数据可以建立回归方程：数据可以建立回归方程： （7） （8） 表4-3是根据回归方程（7）按计算的1996年、1977年 年坝段11水平位移的估值与实测值的比较。

由表4-3可知，绝大多数差数均在观测精度之内，个别值（如 1977年观测值与计算值差-2.33，-1.32）超过观测精度（（7） 式之估值中误差s=0.33)如果在当时观测时即采用（7）式进 行统计检验，则对这些观测值可立即进行复测，以免以后分析时 产生疑问 2 2 用一元线性回归进行资料的检核用一元线性回归进行资料的检核 3 3 监测网观测资料的数据筛选及算例监测网观测资料的数据筛选及算例 （（1 1））超限误差检验超限误差检验 观测量观测量————偶然误差偶然误差 如何检验超限误差？如何检验超限误差？————假设统计检验方法假设统计检验方法 （数理统计）（数理统计） 3 3 监测网观测资料的数据筛选及算例监测网观测资料的数据筛选及算例 (2)(2)超限超限误误误误差的差的检验检验检验检验 步步骤骤骤骤 1 1））对变对变对变对变 形形监测监测监测监测 网中各周期网中各周期观测值观测值观测值观测值 分分别进别进别进别进 行行经经经经典平差，求得典平差，求得 未知数向量未知数向量X X及其及其协协协协因数因数阵阵阵阵 ，由此，由此计计计计算算 得到得到 ，置信水平，置信水平 下，下，进进进进行行超限超限误误误误差的整体差的整体检验检验检验检验 。

当当检验结检验结检验结检验结 果果认为认为认为认为 存在超限存在超限误误误误差差时时时时，，则计则计则计则计 算算 2 2）利用向量）利用向量V V中元素与矩中元素与矩阵阵阵阵 主主对对对对角角线线线线上相上相应应应应元素元素计计计计算算 并取并取 相相应应应应的的观测值观测值观测值观测值 （（设为设为设为设为 ）） 作作为为为为可能伴随有超限可能伴随有超限误误误误差的差的观测值观测。