監(jiān)測(cè)資料的整編與分析PPT總結(jié)(41頁(yè))

1、第7章 監(jiān)測(cè)資料的整編與分析主要內(nèi)容監(jiān)測(cè)資料的整編監(jiān)測(cè)資料的分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理7.1 監(jiān)測(cè)資料的整編 概述變形觀測(cè)資料處理工作的主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面：資料整編和資料分析。對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行匯集、審核、整理、編排，使之集中、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊印成冊(cè)稱為觀測(cè)資料的整編。其目的是便于應(yīng)用分析，向需用單位提供資料和歸檔保存。觀測(cè)資料整編，通常是在平時(shí)對(duì)資料已有計(jì)算、校核甚至分析的基礎(chǔ)上，按規(guī)定及時(shí)對(duì)整編年份內(nèi)的所有觀測(cè)資料進(jìn)行整編。 對(duì)工程及有關(guān)的各項(xiàng)觀測(cè)資料進(jìn)行綜合性的定性和定量分析，找出變化規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì)稱為觀測(cè)資料分析。其目的是對(duì)工程建筑物的工作狀態(tài)做出評(píng)估、判斷和預(yù)測(cè)，達(dá)到有效地監(jiān)視建

2、筑物安全運(yùn)行的目的。觀測(cè)資料應(yīng)隨觀測(cè)、隨分析,以便發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)處理。觀測(cè)資料分析是根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)理論、施工經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)的基本理論和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行的。觀測(cè)資料分析成果可指導(dǎo)施工和運(yùn)行，同時(shí)也是進(jìn)行科學(xué)研究、驗(yàn)證和提高建筑物設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)的基本資料。一般規(guī)定監(jiān)測(cè)資料整編包括平時(shí)資料整理與定期資料編印。 平時(shí)資料整理工作的主要內(nèi)容（1）適時(shí)檢查各觀測(cè)項(xiàng)目原始觀測(cè)數(shù)據(jù)和巡視檢查記錄的正確性、準(zhǔn)確性和完整性。如有漏測(cè)、誤讀(記)或異常，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)(復(fù))測(cè)、確認(rèn)或更正。（2）及時(shí)進(jìn)行各觀測(cè)物理量的計(jì)(換)算，填寫數(shù)據(jù)記錄表格。（3）隨時(shí)點(diǎn)繪觀測(cè)物理量過程線圖，考察和判斷測(cè)值的變化趨勢(shì)。如有異常，應(yīng)及時(shí)分析

3、原因，并備忘文字說明。原因不詳或影響工程安全時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)主管部門。（4）隨時(shí)整理巡視檢查記錄(含攝像資料)，補(bǔ)充或修正有關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及觀測(cè)設(shè)施的變動(dòng)或檢驗(yàn)、校(引)測(cè)情況，以及各種考證圖、表等，確保資料的銜接與連續(xù)性。定期資料編印工作的主要內(nèi)容（1）匯集工程的基本概況、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置和各項(xiàng)考證資料，以及各次巡檢資料和有關(guān)報(bào)告、文件等。（2）在平時(shí)資料整理基礎(chǔ)上，對(duì)整編時(shí)段內(nèi)的各項(xiàng)觀測(cè)物理量按時(shí)序進(jìn)行列表統(tǒng)計(jì)和校對(duì)。此時(shí)如發(fā)現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)，一般不宜刪改，應(yīng)加注說明，提醒讀者注意。（3）繪制能表示各觀測(cè)物理量在時(shí)間和空間上的分布特征圖，以及有關(guān)因素的相關(guān)關(guān)系圖。（4）分析各觀測(cè)物理量的變化規(guī)律及其對(duì)工程

4、安全的影響，并對(duì)影響工程安全的問題提出運(yùn)行和處理意見。（5）對(duì)上述資料進(jìn)行全面復(fù)核、匯編，并附以整編說明后，刊印成冊(cè)，建檔保存。 采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行資料存儲(chǔ)和整編者，整編軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢，以及整編圖、表的輸出打印等功能。還應(yīng)拷貝軟盤備份。 整編后的資料應(yīng)包含如下內(nèi)容封面、目錄、整編說明、工程概況、考證資料、巡視檢查資料、觀測(cè)資料、分析成果和封底。封面內(nèi)容應(yīng)包括:工程名稱、整編時(shí)段、卷冊(cè)名稱與編號(hào)、整編單位、刊印日期等。整編說明應(yīng)包括:本時(shí)段內(nèi)的工程變化和運(yùn)行概況，巡視檢查和觀測(cè)工作概況，資料的可信程度；觀測(cè)設(shè)備的維修、檢驗(yàn)、校測(cè)及更新改造情況，監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題及其分析、處理

5、情況，對(duì)工程管理運(yùn)行的建議，以及整編工作的組織、人員等。觀測(cè)資料內(nèi)容和編排順序，一般可根據(jù)本工程的實(shí)有觀測(cè)項(xiàng)目編印，每一項(xiàng)目中，統(tǒng)計(jì)表在前，整編圖在后。資料分析成果，主要是整編單位對(duì)本時(shí)段內(nèi)各觀測(cè)資料進(jìn)行的常規(guī)性簡(jiǎn)單分析結(jié)果，包括分析內(nèi)容和方法，得出的圖、表和簡(jiǎn)要結(jié)論及建議。表7.1 水平位移觀測(cè)工作基點(diǎn)考證表編號(hào)型式規(guī)格埋設(shè)日期埋設(shè)位置基礎(chǔ)情況測(cè)定日期高程（m）備注年月日X(m)Y(m)年月日表7.2 水平位移量統(tǒng)計(jì)表觀測(cè)日期歷時(shí)測(cè)點(diǎn)編號(hào)及其累積水平位移量月 日天P1P2Pn本年總量本年內(nèi)特征值統(tǒng)計(jì)最大值測(cè)點(diǎn)號(hào)日期最小值測(cè)點(diǎn)號(hào)日期水平位移量較差備注水平位移正負(fù)號(hào)規(guī)定：向下游、向左岸為正；反之

6、為負(fù)。本年總量為代數(shù)和。圖7-1 水平位移測(cè)值過程線整編資料的審查（1）完整性審查:整編資料的內(nèi)容、項(xiàng)目、測(cè)次等是否齊全，各類圖表的內(nèi)容、規(guī)格、符號(hào)、單位，以及標(biāo)注方式和編排順序是否符合規(guī)定要求等。（2）連續(xù)性審查:各項(xiàng)觀測(cè)資料整編的時(shí)間與前次整編是否銜接，整編圖所選工程部位、測(cè)點(diǎn)及坐標(biāo)系統(tǒng)等與歷次整編是否一致。（3）合理性審查:各觀測(cè)物理量的計(jì)(換)算和統(tǒng)計(jì)是否正確、合理，特征值數(shù)據(jù)有無遺漏、謬誤，有關(guān)圖件是否準(zhǔn)確、清晰，以及工程性態(tài)變化是否符合一般規(guī)律等。（4）整編說明的審查:整編說明是否符合有關(guān)規(guī)定內(nèi)容，尤其注重工程存在的問題、分析意見和處理措施等是否正確，以及需要說明的其他事項(xiàng)有無疏漏

7、等。 成果要求正式刊印的整編資料應(yīng)體例統(tǒng)一，圖表完整，線條清晰，裝幀美觀，查閱方便。一般不應(yīng)有印刷錯(cuò)誤。如發(fā)現(xiàn)印刷錯(cuò)誤，必須補(bǔ)印勘誤表裝于印冊(cè)目錄后。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理方式可分為人工管理和計(jì)算機(jī)管理。人工管理是指采用人工量測(cè)效應(yīng)量，每個(gè)測(cè)次采集到的原始資料，按規(guī)定格式記錄在一定的記簿中，對(duì)這些觀測(cè)值在資料處理時(shí)經(jīng)可靠性檢驗(yàn)后按時(shí)序制表或點(diǎn)繪過程線圖與相關(guān)圖，再依靠監(jiān)測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺來進(jìn)行原因量與效應(yīng)量的相關(guān)分析和對(duì)過程線進(jìn)行觀察，據(jù)此作出判斷，最后整理歸檔。隨著計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展,變形監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平有了很大提高。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一種較為成熟的技術(shù)，在變形監(jiān)測(cè)資料

8、管理中已得到應(yīng)用，并將成為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理的主要方式。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是用戶的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)間的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)包括描述數(shù)據(jù)庫(kù)、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、使用數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)的語(yǔ)言，系統(tǒng)運(yùn)行、控制程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行進(jìn)行管理和調(diào)度，以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)生成、原始裝入、統(tǒng)計(jì)、維護(hù)、故障排除等一系列的服務(wù)程序。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能（1）各種監(jiān)測(cè)資料以及有關(guān)文件資料的存儲(chǔ)、更新、增刪、更改、檢索和管理；（2）監(jiān)測(cè)資料的處理；（3）監(jiān)測(cè)資料的解釋。 基本要求(1)系統(tǒng)功能全面，運(yùn)行可靠，使用簡(jiǎn)便，易于維護(hù)，有利于高效率地進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)工作。(2)要求使用合理的機(jī)型和軟、硬件配置，便于推廣、擴(kuò)展，在將來必要時(shí)

9、，可與自動(dòng)采集系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)。 圖7-2 監(jiān)測(cè)資料管理系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)7.2 監(jiān)測(cè)資料的分析概述20世紀(jì)3050年代，觀測(cè)資料分析工作全部用人工進(jìn)行。60年代以來，逐步采用電子計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行。80年代初期，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、意大利等都已實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化。意大利在70年代末80年代初即已采用建模分析方法并實(shí)現(xiàn)了混凝土壩的在線安全控制，處于領(lǐng)先地位。中國(guó)在5060年代即已進(jìn)行資料分析工作，主要用人工計(jì)算和點(diǎn)圖。70年代后期，開始應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)。80年代中期主要用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行資料分析，并已開始研制安全監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)資料的分析一般可分為定期分析和不定期分析。施工期資料

10、分析計(jì)算分析建筑物在施工期取得的觀測(cè)資料，可為施工決策提供必要的依據(jù)。例如，為了安全施工，水中填土壩的填土速度控制和混凝土壩澆筑時(shí)的混凝土溫度控制等，都需要有關(guān)觀測(cè)成果作依據(jù)。施工期資料分析也為施工質(zhì)量的評(píng)估和工程運(yùn)用的可能性提出論證。運(yùn)營(yíng)初期資料分析從工程開始運(yùn)用起，各項(xiàng)觀測(cè)都需加強(qiáng)，并應(yīng)及時(shí)計(jì)算分析觀測(cè)資料，以查明建筑物承受實(shí)際荷載作用時(shí)的工作狀態(tài)，保證建筑物的安全。觀測(cè)資料的分析成果，除作為運(yùn)營(yíng)初期安全控制依據(jù)外，還為工程驗(yàn)收及長(zhǎng)期運(yùn)用提供重要資料。運(yùn)行期資料分析應(yīng)定期進(jìn)行資料分析（例如大壩等水工建筑物每5年一次）,分析成果作為長(zhǎng)期安全運(yùn)行的科學(xué)依據(jù)，用以判斷建筑物性態(tài)是否正常,評(píng)估其安

11、全程度,制定維修加固方案，更新改造安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。運(yùn)行期資料分析是定期進(jìn)行建筑物安全鑒定的必要資料。不定期分析在有特殊需要時(shí)，才專門進(jìn)行的分析稱不定期分析。如遭遇洪水、地震后，建筑物發(fā)生了異常變化，甚至局部遭受破壞，就要進(jìn)行不定期分析，據(jù)以判斷建筑物的安全程度，并為制定修復(fù)加固方案提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)資料的檢核 （1）校核各項(xiàng)原始記錄，檢查各次變形值的計(jì)算是否有誤?？赏ㄟ^不同方法的驗(yàn)算，不同人員的重復(fù)計(jì)算來消除監(jiān)測(cè)資料中可能帶有的錯(cuò)誤。（2）原始資料的統(tǒng)計(jì)分析，可采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行粗差檢驗(yàn)。（3）原始實(shí)測(cè)值的邏輯分析。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)在物理意義來分析原始實(shí)測(cè)值的可靠性。主要用于工程建筑物變形的原始實(shí)測(cè)

12、值，一般進(jìn)行一致性和相關(guān)性分析。資料分析方法變形分析主要包括兩方面內(nèi)容：第一是對(duì)建筑物變形進(jìn)行幾何分析，即對(duì)建筑物的空間變化給出幾何描述；第二是對(duì)建筑物變形進(jìn)行物理解釋。幾何分析的成果是建筑物運(yùn)營(yíng)狀態(tài)正確性判斷的基礎(chǔ)。常用的分析方法有作圖分析、統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)比分析和建模分析。作圖分析通過繪制各觀測(cè)物理量的過程線及特征原因量下的效應(yīng)量過程線圖，考察效應(yīng)量隨時(shí)間的變化規(guī)律和趨勢(shì)，常用的是將觀測(cè)資料按時(shí)間順序繪制成過程線。通過繪制各效應(yīng)量的平面或剖面分布圖，以考察效應(yīng)量隨空間的分布情況和特點(diǎn)。通過繪制各效應(yīng)量與原因量的相關(guān)圖，以考察效應(yīng)量的主要影響因素及其相關(guān)程度和變化規(guī)律。這種方法簡(jiǎn)便、直觀，特別適

13、用于初步分析階段。 圖7-6 多測(cè)點(diǎn)測(cè)值過程線圖7-7 某高層建筑基礎(chǔ)沉降分布圖統(tǒng)計(jì)分析對(duì)各觀測(cè)物理量歷年的最大和最小值(含出現(xiàn)時(shí)間)、變幅、周期、年平均值及年變化率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，以考察各觀測(cè)量之間在數(shù)量變化方面是否具有一致性、合理性，以及它們的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等。這種方法具有定量的概念，使分析成果更具實(shí)用性。 對(duì)比分析比較各次巡視檢查資料，定性考察建筑物外觀異?，F(xiàn)象的部位、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)；比較同類效應(yīng)量觀測(cè)值的變化規(guī)律或發(fā)展趨勢(shì)，是否具有一致性和合理性；將監(jiān)測(cè)成果與理論計(jì)算或模型試驗(yàn)成果相比較，觀察其規(guī)律和趨勢(shì)是否有一致性、合理性，并與工程的某些技術(shù)警戒值相比較，以判斷工程的工作狀態(tài)是

14、否異常。建模分析采用系統(tǒng)識(shí)別方法處理觀測(cè)資料，建立數(shù)學(xué)模型，用以分離影響因素，研究觀測(cè)物理量變化規(guī)律，進(jìn)行實(shí)測(cè)值預(yù)報(bào)和實(shí)現(xiàn)安全控制。常用數(shù)學(xué)模型有三種： 統(tǒng)計(jì)模型：主要以逐步回歸計(jì)算方法處理實(shí)測(cè)資料建立的模型； 確定性模型：主要以有限元計(jì)算和最小二乘法處理實(shí)測(cè)資料建立的模型； 混合模型：一部分觀測(cè)物理量（如溫度）用統(tǒng)計(jì)模型，一部分觀測(cè)物理量（如變形）用確定性模型。這種方法能夠定量分析，是長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析的主要方法。 7.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要工作監(jiān)測(cè)物理量的轉(zhuǎn)換監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的粗差檢查系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn) 3準(zhǔn)則 對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)序列，描述該序列數(shù)據(jù)的變化特征為若時(shí)，則認(rèn)為是奇異值，應(yīng)予以舍棄。統(tǒng)計(jì)

15、檢驗(yàn)法 假設(shè)以前的測(cè)值子樣為：本次測(cè)值為：，則可求得樣本的均值和方差為： 當(dāng)時(shí)，則認(rèn)為測(cè)值無粗差，否則，認(rèn)為測(cè)值異常。關(guān)聯(lián)分析法 假設(shè)有測(cè)點(diǎn)與，其觀測(cè)值分別為與它們的關(guān)系可用下列多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型描述： 用最小二乘法求得其估值，并可求出回歸中誤差為： 利用該回歸方程，就可以根據(jù)相鄰測(cè)點(diǎn)的變形值，預(yù)計(jì)該相關(guān)測(cè)點(diǎn)的變形值，從而檢核監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在實(shí)際檢驗(yàn)中，如異常測(cè)點(diǎn)的若干個(gè)關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)在時(shí)間、方向等方面都發(fā)現(xiàn)類似的異常情況，則認(rèn)為測(cè)值異常是由結(jié)構(gòu)變化引起的，否則，認(rèn)為異常是由監(jiān)測(cè)因素引起的。 系統(tǒng)誤差檢驗(yàn)在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，除了存在偶然誤差和可能含有粗差外，還有可能存在系統(tǒng)誤差。在有些情況下，觀測(cè)值誤差中的系統(tǒng)誤差占有相當(dāng)大的比例，對(duì)這些系統(tǒng)誤差若不加恰當(dāng)?shù)奶幚?，?shì)必要影響監(jiān)測(cè)成果的質(zhì)量，對(duì)建筑物的安全評(píng)判也將產(chǎn)生不利的影響。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因主要有監(jiān)測(cè)儀器老化、基準(zhǔn)點(diǎn)的蠕變等，它雖對(duì)結(jié)構(gòu)的安全不產(chǎn)生影響，但對(duì)資料分析結(jié)果有一定的影響。目前