变形监测课件之七监测资料的整编与

第7章监测资料的整编与分析主要内容监测资料的整编监测资料的分析监测数据的预处理7.1监测资料的整编

概述变形观测资料处理工作的主要内容包括两个方面：资料整编和资料分析。对观测资料进行汇集、审核、整理、编排，使之集中、系统化、规格化和图表化，并刊印成册称为观测资料的整编。其目的是便于应用分析，向需用单位提供资料和归档保存。观测资料整编，通常是在平时对资料已有计算、校核甚至分析的基础上，按规定及时对整编年份内的所有观测资料进行整编。对工程及有关的各项观测资料进行综合性的定性和定量分析，找出变化规律及发展趋势称为观测资料分析。其目的是对工程建筑物的工作状态做出评估、判断和预测，达到有效地监视建筑物安全运行的目的。观测资料应随观测、随分析,以便发现问题,及时处理。观测资料分析是根据建筑物设计理论、施工经验和有关的基本理论和专业知识进行的。观测资料分析成果可指导施工和运行，同时也是进行科学研究、验证和提高建筑物设计理论和施工技术的基本资料。一般规定监测资料整编包括平时资料整理与定期资料编印。平时资料整理工作的主要内容（1）适时检查各观测项目原始观测数据和巡视检查记录的正确性、准确性和完整性。如有漏测、误读(记)或异常，应及时补(复)测、确认或更正。（2）及时进行各观测物理量的计(换)算，填写数据记录表格。（3）随时点绘观测物理量过程线图，考察和判断测值的变化趋势。如有异常，应及时分析原因，并备忘文字说明。原因不详或影响工程安全时，应及时上报主管部门。（4）随时整理巡视检查记录(含摄像资料)，补充或修正有关监测系统及观测设施的变动或检验、校(引)测情况，以及各种考证图、表等，确保资料的衔接与连续性。定期资料编印工作的主要内容（1）汇集工程的基本概况、监测系统布置和各项考证资料，以及各次巡检资料和有关报告、文件等。（2）在平时资料整理基础上，对整编时段内的各项观测物理量按时序进行列表统计和校对。此时如发现可疑数据，一般不宜删改，应加注说明，提醒读者注意。（3）绘制能表示各观测物理量在时间和空间上的分布特征图，以及有关因素的相关关系图。（4）分析各观测物理量的变化规律及其对工程安全的影响，并对影响工程安全的问题提出运行和处理意见。（5）对上述资料进行全面复核、汇编，并附以整编说明后，刊印成册，建档保存。采用计算机数据库系统进行资料存储和整编者，整编软件应具有数据录入、修改、查询，以及整编图、表的输出打印等功能。还应拷贝软盘备份。整编后的资料应包含如下内容封面、目录、整编说明、工程概况、考证资料、巡视检查资料、观测资料、分析成果和封底。封面内容应包括:工程名称、整编时段、卷册名称与编号、整编单位、刊印日期等。整编说明应包括:本时段内的工程变化和运行概况，巡视检查和观测工作概况，资料的可信程度；观测设备的维修、检验、校测及更新改造情况，监测中发现的问题及其分析、处理情况，对工程管理运行的建议，以及整编工作的组织、人员等。观测资料内容和编排顺序，一般可根据本工程的实有观测项目编印，每一项目中，统计表在前，整编图在后。资料分析成果，主要是整编单位对本时段内各观测资料进行的常规性简单分析结果，包括分析内容和方法，得出的图、表和简要结论及建议。表7.1水平位移观测工作基点考证表编号型式规格埋设日期埋设位置基础情况测定日期高程（m）备注年月日X(m)Y(m)年月日表7.2水平位位移量量统计计表观测日期历时测点编号及其累积水平位移量月日天P1P2…Pn…本年总量本年内特征值统计最大值测点号日期最小值测点号日期水平位移量较差备注水平位移正负号规定：向下游、向左岸为正；反之为负。本年总量为代数和。图7-1水平位移测值过程线整编资资料的的审查查（1）完整整性审审查:整编资资料的的内容容、项项目、、测次次等是是否齐齐全，，各类类图表表的内内容、、规格格、符符号、、单位位，以以及标标注方方式和和编排排顺序序是否否符合合规定定要求求等。。（2）连续续性审审查:各项观观测资资料整整编的的时间间与前前次整整编是是否衔衔接，，整编编图所所选工工程部部位、、测点点及坐坐标系系统等等与历历次整整编是是否一一致。。（3）合理理性审审查:各观测测物理理量的的计(换)算和统统计是是否正正确、、合理理，特特征值值数据据有无无遗漏漏、谬谬误，，有关关图件件是否否准确确、清清晰，，以及及工程程性态态变化化是否否符合合一般般规律律等。。（4）整编编说明明的审审查:整编说说明是是否符符合有有关规规定内内容，，尤其其注重重工程程存在在的问问题、、分析析意见见和处处理措措施等等是否否正确确，以以及需需要说说明的的其他他事项项有无无疏漏漏等。。成果要要求正式刊刊印的的整编编资料料应体体例统统一，，图表表完整整，线线条清清晰，，装帧帧美观观，查查阅方方便。。一般不不应有有印刷刷错误误。如如发现现印刷刷错误误，必必须补补印勘勘误表表装于于印册册目录录后。。监测数数据的的计算算机管管理监测数数据的的管理理方式式可分分为人人工管管理和和计算算机管管理。。人工管管理是是指采采用人人工量量测效效应量量，每每个测测次采采集到到的原原始资资料，，按规规定格格式记记录在在一定定的记记簿中中，对对这些些观测测值在在资料料处理理时经经可靠靠性检检验后后按时时序制制表或或点绘绘过程程线图图与相相关图图，再再依靠靠监测测人员员的经经验和和直觉觉来进进行原原因量量与效效应量量的相相关分分析和和对过过程线线进行行观察察，据据此作作出判判断，，最后后整理理归档档。随着计计算机机电子子技术术的发发展,变形监监测的的自动动化水水平有有了很很大提提高。。数据据库管管理系系统已已经发发展成成为一一种较较为成成熟的的技术术，在在变形形监测测资料料管理理中已已得到到应用用，并并将成成为监监测数数据管管理的的主要要方式式。数据库库管理理系统统是用用户的的应用用程序序和数数据库库中数数据间间的一一个接接口。。数据据库管管理系系统包包括描描述数数据库库、建建立数数据库库、使使用数数据库库，对对数据据库进进行维维护的的语言言，系系统运运行、、控制制程序序对数数据库库的运运行进进行管管理和和调度度，以以及对对数据据库生生成、、原始始装入入、统统计、、维护护、故故障排排除等等一系系列的的服务务程序序。数据库库管理理系统统的功功能（1）各种种监测测资料料以及及有关关文件件资料料的存存储、、更新新、增增删、、更改改、检检索和和管理理；（2）监测测资料料的处处理；；（3）监测测资料料的解解释。。基本要要求(1)系统功功能全全面，，运行行可靠靠，使使用简简便，，易于于维护护，有有利于于高效效率地地进行行安全全监测测工作作。(2)要求使使用合合理的的机型型和软软、硬硬件配配置，，便于于推广广、扩扩展，，在将将来必必要时时，可可与自自动采采集系系统连连接，，实现现联机机实时时的安安全监监测。。图7-2监测资料管理系统逻辑结构7.2监测资资料的的分析析概述20世纪30～50年代，，观测测资料料分析析工作作全部部用人人工进进行。。60年代以以来，，逐步步采用用电子子计算算机辅辅助进进行。。80年代初初期，，工业业发达达国家家如美美国、、日本本、意意大利利等都都已实实现观观测数数据处处理自自动化化。意大利利在70年代末末80年代初初即已已采用用建模模分析析方法法并实实现了了混凝凝土坝坝的在在线安安全控控制，，处于于领先先地位位。中国在在50～60年代即即已进进行资资料分分析工工作，，主要要用人人工计计算和和点图图。70年代后后期，，开始始应用用电子子计算算机。。80年代中中期主主要用用计算算机辅辅助进进行资资料分分析，，并已已开始始研制制安全全监测测专家家系统统。监测资资料的的分析析一般般可分分为定定期分分析和和不定定期分分析。。施工期期资料料分析析计算分分析建建筑物物在施施工期期取得得的观观测资资料，，可为为施工工决策策提供供必要要的依依据。。例如如，为为了安安全施施工，，水中中填土土坝的的填土土速度度控制制和混混凝土土坝浇浇筑时时的混混凝土土温度度控制制等，，都需需要有有关观观测成成果作作依据据。施工期期资料料分析析也为为施工工质量量的评评估和和工程程运用用的可可能性性提出出论证证。运营初初期资资料分分析从工程程开始始运用用起，，各项项观测测都需需加强强，并并应及及时计计算分分析观观测资资料，，以查查明建建筑物物承受受实际际荷载载作用用时的的工作作状态态，保保证建建筑物物的安安全。。观测资资料的的分析析成果果，除除作为为运营营初期期安全全控制制依据据外，，还为为工程程验收收及长长期运运用提提供重重要资资料。。运行期期资料料分析析应定期期进行行资料料分析析（例例如大大坝等等水工工建筑筑物每每5年一次次）,分析成成果作作为长长期安安全运运行的的科学学依据据，用用以判判断建建筑物物性态态是否否正常常,评估其其安全全程度度,制定维维修加加固方方案，，更新新改造造安全全监测测系统统。运行期期资料料分析析是定定期进进行建建筑物物安全全鉴定定的必必要资资料。。不定期期分析析在有特特殊需需要时时，才才专门门进行行的分分析称称不定定期分分析。。如遭遭遇洪洪水、、地震震后，，建筑筑物发发生了了异常常变化化，甚甚至局局部遭遭受破破坏，，就要要进行行不定定期分分析，，据以以判断断建筑筑物的的安全全程度度，并并为制制定修修复加加固方方案提提供科科学依依据。。监测资料的检核（1）校核各项原始记记录，检查各次变变形值的计算是否否有误。可通过不不同方法的验算，，不同人员的重复复计算来消除监测测资料中可能带有有的错误。（2）原始资料的统计计分析，可采用统统计方法进行粗差差检验。（3）原始实测值的逻逻辑分析。根据监监测点的内在物理理意义来分析原始始实测值的可靠性性。主要用于工程程建筑物变形的原原始实测值，一般般进行一致性和相相关性分析。资料分析方法变形分析主要包括括两方面内容：第第一是对建筑物变变形进行几何分析析，即对建筑物的的空间变化给出几几何描述；第二是是对建筑物变形进进行物理解释。几几何分析的成果是是建筑物运营状态态正确性判断的基基础。常用的分析方法有有作图分析、统计计分析、对比分析析和建模分析。作图分析通过绘制各观测物物理量的过程线及及特征原因量下的的效应量过程线图图，考察效应量随随时间的变化规律律和趋势，常用的的是将观测资料按按时间顺序绘制成成过程线。通过绘制各效应量量的平面或剖面分分布图，以考察效效应量随空间的分分布情况和特点。。通过绘制各效应量量与原因量的相关关图，以考察效应应量的主要影响因因素及其相关程度度和变化规律。这种方法简便、直直观，特别适用于于初步分析阶段。。图7-6多测点测值过程线图7-7某高层建筑基础沉降分布图统计分析对各观测物理量历历年的最大和最小小值(含出现时间)、变幅、周期、年年平均值及年变化化率等进行统计、、分析，以考察各各观测量之间在数数量变化方面是否否具有一致性、合合理性，以及它们们的重现性和稳定定性等。这种方法具有定量量的概念，使分析析成果更具实用性性。对比分析比较各次巡视检查查资料，定性考察察建筑物外观异常常现象的部位、变变化规律和发展趋趋势；比较同类效应量观观测值的变化规律律或发展趋势，是是否具有一致性和和合理性；将监测成果与理论论计算或模型试验验成果相比较，观观察其规律和趋势势是否有一致性、、合理性，并与工工程的某些技术警警戒值相比较，以以判断工程的工作作状态是否异常。。建模分析采用系统识别方法法处理观测资料，，建立数学模型，，用以分离影响因因素，研究观测物物理量变化规律，，进行实测值预报报和实现安全控制制。常用数学模型有三三种：①统计模型：主要要以逐步回归计算算方法处理实测资资料建立的模型；；②确定性模型：主主要以有限元计算算和最小二乘法处处理实测资料建立立的模型；③混合模型：一部部分观测物理量（（如温度）用统计计模型，一部分观观测物理量（如变变形）用确定性模模型。这种方法能够定量量分析，是长期观观测资料进行系统统分析的主要方法法。7.3监测数据的预处理理主要工作监测物理量的转换换监测数据的粗差检检查系统误差的检验3σ准则对于观测数据序列列，描述该序列数据据的变化特征为若时，则认为是奇异值，应予以以舍弃。统计检验法假设以前的测值子子样为：本次测值为：，则可求得样本的的均值和方差为：：当时，则认为测值无无粗差，否则，认认为测值异常。关联分析法假设有测点Ａ与ＢＢ，其观测值分别别为与它们的关系可用下下列多项式数学模模型描述