变形监测数据处理1-2
测绘技术变形监测数据处理要点
测绘技术变形监测数据处理要点近年来，随着测绘技术的不断发展，变形监测在工程、地质、地震等领域中的应用日益广泛。
变形监测数据的处理是确保监测结果准确可靠的关键环节。
本文将就测绘技术变形监测数据处理的要点进行探讨。
一、数据收集与处理的关系数据收集是变形监测的第一步，其精度和准确性决定了后续处理结果的可靠性。
然而，在实际操作中，由于设备、环境等因素的限制，测量数据往往无法达到完美的状态。
因此，在数据收集阶段需要进行数据处理，补偿因素误差，提高数据质量。
数据处理是数据收集的补充和完善，两者密切相连，互相促进。
二、数据预处理数据预处理是指在对采集到的原始数据进行处理之前，对数据进行适当清洗和加工的过程。
首先，对数据进行检查和筛选，排除明显异常值和错误数据。
其次，对数据进行“去全局”操作，消除全局误差，使得数据更具可比性。
最后，进行数据插补和差值，填充缺失值和间断数据，使数据连续化。
数据预处理的目的是为后续的数据完整性评估和提取变形特征打下基础。
三、数据完整性评估数据完整性评估是对测量数据进行质量评估的过程，主要针对数据的可靠性、准确性、完整性和可用性进行评估。
对于变形监测，数据完整性评估主要包括以下几个方面：数据精度评估，通过比较参考数据和监测数据的差异，评估监测数据的精度；数据重复性评估，通过对同一点位的反复观测数据进行比较，评估监测数据的稳定性和可靠性；数据连续性评估，通过对连续监测时间段的数据进行比较和分析，评估数据的连续性和一致性。
四、数据质量控制数据质量控制是确保变形监测数据质量的重要措施。
通过对采集到的数据进行质量检查和筛选，保证最终处理结果的可靠性和可信度。
数据质量控制主要包括以下几个方面：数据去噪和平滑，通过滤波算法对数据进行平滑处理，消除高频噪声和异常波动；数据误差修正，通过模型建立和参数估计，对数据进行误差修正和校正，提高数据准确性和可靠性；数据一致性验证，通过各种数理统计方法和定量分析，对数据进行一致性检验，排除数据冲突和矛盾。
变形监测数据处理方法
变形监测数据处理方法摘要：随着社会的不断进步以及经济的迅猛发展，现代工程建筑物的规模、造型和难度都有了更高的要求。
近年来，变形监测技术在自然灾害的预防和工程建筑物的倒塌与沉降等各个生产、生活领域都得到了广泛的应用与发展，变形监测也与我们的生产和生活紧密相连。
基于此，本文对变形监测的意义进行阐述，分析了变形监测处理中存在的问题，并提出了变形监测数据的处理方法，望对未来变形监测数据的发展提供一定的帮助。
关键词：变形监测；数据处理方法引言变形监测是测量工程中的重要工作内容，和很多方面的学科（比如地球物理、岩土力学、土木工程等）有着紧密的关联。
近年来，人们除了对发展新的监测方法、手段以及仪器重视外，对变形监测数据的处理方法也愈加重视。
而变形监测工作开展的目的主要是通过变形监测技术得到监测数据，并对监测数据进行处理研究，根据变形数据分析发生变形的原因，并提前做好预防工作。
1、变形监测技术的研究意义变形监测主要是利用各种设备以及先进检测技术对变形体的变形趋势进行持续监测，并不断对变形体的动态形变数据进行记录，再根据对观测数据的智能分析，对变形体的变形趋势建立直观的数学预测模型，当变形超过特定的数值时，则认为是可能发生事故灾害的前兆。
采取科学合理的手段对变形体的形变做好监测，不仅能及时准确地对变形体的稳定性和安全性做出判断，降低事故发生的可能，减少国民经济的损失、保障人身财产安全；同时，通过对监测资料的分析，能够更好地解释变形的机理，为研究灾害预报的理论与方法、制定工程设计规范等提供了重要依据。
2、变形监测数据处理中存在的问题2.1数据模型单一现有变形监测数据模型不能做到真实体现变形体的实际变形机理，且变形体还存在力学参数模糊的问题，因此，当变形体处于环境复杂、变形因素不稳定的情况时，如果使用单一的数据模型进行预报，展现效果比较差。
2.2数据准确度低在变形监测数据资料中，经常会出现数据缺失或是粗差等问题，在这种情况下对继续变形趋势进行预测，得出的结果会因数据缺失或是粗差的影响而使得数据的准确度比较低。
大坝变形监测数据分析与处理研究
大坝变形监测数据分析与处理研究引言：大坝是一种重要的水利工程结构，它承担着调节水流、防洪、发电等多种功能，对于社会、经济和环境的稳定发展具有重要作用。
然而，由于大坝的使用时间长、工作环境复杂等原因，大坝会出现各种问题，如变形现象。
因此，对大坝的变形进行监测十分必要，而对监测数据进行分析与处理则能为大坝的安全运行提供有效保障。
一、大坝变形监测数据概述大坝的变形监测数据通常包括水平位移、竖向位移、沉降位移等方面的数据。
这些数据的采集可以通过传感器进行实时监测，也可以通过定期测量的方式获取。
在获取这些监测数据之后，需要对其进行分析与处理，以便及时发现大坝变形的异常情况，并采取相应的措施。
二、大坝变形监测数据分析方法1. 统计分析方法：统计分析方法是对大量监测数据进行整体分析的一种方法。
通过对监测数据进行统计，我们可以获得大坝变形的一些基本统计量，如平均值、标准差、极差等，从而判断大坝的稳定性。
此外，还可以通过统计分析来探索大坝变形与其他因素的相关性，如年龄、水位变化、降雨量等。
2. 趋势分析方法：趋势分析方法是利用大坝变形数据的变化趋势来判断其稳定性的一种方法。
通过对一段时间内的数据进行趋势分析，我们可以判断大坝的变形是否呈现出增长或减小的趋势，并根据趋势预测未来可能出现的问题。
常见的趋势分析方法包括线性回归分析、指数平滑法等。
3. 频谱分析方法：频谱分析方法是利用大坝变形数据的频谱信息来判断其稳定性的一种方法。
频谱分析可以将时域的变形数据转化为频域数据，从而揭示出变形数据中的主要频率成分。
通过对频谱进行分析，我们可以识别出大坝变形的周期性变化，并判断其是否处于危险状态。
三、大坝变形监测数据处理方法1. 数据清洗：数据清洗是指对采集到的监测数据进行预处理的过程。
在数据清洗中，我们需要检查数据的完整性、准确性和一致性，并对异常数据进行处理。
同时，还需要对数据进行去噪处理，以消除测量误差和干扰。
2. 数据可视化：数据可视化是将监测数据以图表、曲线等形式展示出来的过程。
变形监测数据处理
§5.1 绝对网和相对网
1.何为绝对网和相对网（P84） 2.基准点 3.平差问题的基准（参考系） 4.监测网平差的基准与一般平差问题的
基准的区别（P86） 5.三种可选的监测网平差基准
6.模型误差（P88） 7.变形分析中，平差方法的选择
§5.3 平均间隙法
平均间隙法的基本思想（P90）
1.变形观测 2.地面监测方法有(P30) 3.地面监测方法的优点 4.测量机器人 5.测量机器人自动化变形监测的两种方
式及工程应用 6.地面摄影测量方法(P33)
7.摄影测量方法的优点 8.GPS变形监测的特点 9.GPS变形监测自动化系统 10.特殊的测量手段
§6.5 人工神经网络
1.人工神经网络的特点，五个方面 2.BP网络的拓扑结构 3.BP网络的学习过程 4.BP网络的一般学习步骤
作业 P129 6，7
第七章 变形的确定性模型和混 合模型
1.弹性力学的有关内容简介 2.有限元法的基本概念 3.大坝位移确定性模型的建立 4.混合模型的表达式 5.确定性模型和混合模型的应用实例 6.反分析理论及其应用
§2.2 假设检验原理与方法
1.假设检验的概念 2.假设检验的方法
§2.3 随机过程及其特征
1.随机过程的基本概念 2.随机过程的特征量 3.随机过程特征量的实际估计
第三章 变形监测技术
1.变形监测技术 2.变形监测方案 3.变形监测网优化设计
§3.1 变形监测技术
§5.4 GPS变形监测网的数据 处理
1.GPS变形监测网可直接测定变形体的 三维空间变形（P93）
2.GPS变形监测网的两种平差方法，静 态平差和动态平差
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结变形监测：对被监测的对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。
隧道施工过程中，使用各种类型的仪表和工具，对围岩、支护和衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，称为监控量测变形监测的时间间隔称为观测周期变形监测又称变形测量或变形观测。
在水平方向所产生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。
由于建筑物基础的不均匀沉降而使建筑物垂直轴线偏离其设计位置时，叫做建筑物的倾斜。
由基准点、工作基点组成的平面控制网叫做平面监测网也叫水平位移监测网由基准点、工作基点组成的高程控制网叫做高程监测网也叫垂直位移监测网为观测建筑物、构筑物的变形而建立的专用测量控制网叫变形监测网变形监测的目的与意义1分析和评价建筑物的安全状态、2验证设计参数3反馈设计施工质量 4研究正常的变形规律和预报变形的方法变形监测的特点1周期性重复观测2精度要求高3多种观测技术的综合应用4监测网着重于研究点位的变化变形监测系统设计原则针对性、完整性、先进性、可靠性、经济性变形监测方案设计内容变形监测方案有哪些内容：1监测内容2监测方法和仪器3监测精度施测部位和测点布置4监测期限和频度5预警值及报警制度等实施计划6仪器设备及检定要求7观测与数据处理方法提交成果内容。
变形监测系统设计主要内容1技术设计书2有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3观测的原则方案4控制点及监测点的布置方案5测量的必要精度论证6测量的方法及仪器7成果的整理方法及其它要求或建议。
8观测进度计划表9观测人员的编制及预算资料分析的常用方法：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。
沉降产生的原因1与地基的土力学性质和地基的处理方式有关；2与建筑物基础的设计有关；3与建筑物的上部结构有关，即与建筑物基础的荷载有关；4施工中地下水的升降对建筑物沉降也有较大的影响。
变形观测数据处理课件
➢ 变形分析中的为什么要应用小波变换？ ➢ 了解小波变换的基本概念 ➢ 小波变换在变形分析中的应用体现
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第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.6 变形监测成果的整理
➢ 以“工作基点位移对变形值的影响”为例，说
明变形监测成果整理的重要性
➢ 观测资料的整编
而修正设计的理论以及所采用的经验系数。
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2. 资料整理步骤：
资料的校核 变形观测资料的插补
填表 绘图
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资料的校核
校核各项原始记录，检查各次变形观测值的计算有否 错误。
（1）原始观测记录应填写齐全，字迹清楚，不得涂 改、擦改和转抄；凡划改的数字和超限划去的成果，均 应注明原因，并注明重测结果的所在页数；
3、数据处理前的准备工作：
• 核对和复查外业观测成果与起算数据； • 进行各项改正计算； • 验算各项限差，在确认全部符合规定要求后，方可
进行计算。
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第一节 概述
4、数据处理方法：
• 数据检验：粗差剔出；超限误差检验；稳定性分 析
• 平差处理：经典平差；自由网平差；秩亏网平差； 拟稳平差等
4.3 监测网观测资料的数据筛选
➢ 数据筛选的基本原理与检验步骤
➢ 超限误差局部检验中， u检验法、 检验法、
t检验法等三种检验方法的本质区别
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第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.4 监测资料的奇异值检验与插补
➢ 自动化监测系统中数据的奇异值检验方法 ➢ 监测资料插补的原因和插补方法
（1）按内在物理联系进行插补 按照物理意义，根据对已测资料的逻辑分析，找出主 要原因量之间的函数关系，再利用这种关系，将缺漏值 插补出来。 （2）按数学方法进行插补 ① 线性内插法：由某两个实测值内插此两值之间的观 测值时，可用：
变形监测数据处理
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形监测方案设计问题 ➢ 地表变形监测方法 ➢ GPS周期性和连续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
GPS在工程中的应用
厦 门 的 高 层 建 筑
GPS在高层建筑动态监测中
的应用
厦 门 建 设 银 行 大 厦
2）地面摄影测量技术在变形监测中的应用起步较早,但是 由于摄影距离不能过远，绝对精度较低，使得其应用受到局 限，仅大量应用于高塔、烟囱、古建筑、船闸、边坡体等的 变形监测.后来发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为地 面摄影测量技术在变形监测中的深入应用开拓了非常广泛的 前景。地面三维激光扫描系统将是变形监测领域的一种重要 技术。
3）光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用的监 测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变测量、准直测量 和倾斜测量。采用光纤传感器测量系统将信号测量与信号传 输合二为一，具有强的抗雷击、抗电磁场干扰和抗恶劣环境 的能力，便于组成遥测系统，实现在线分布式监测。
1.2 变形监测技术及其发展
4）GNSS作为一种全新的现代空间定位技术,已逐渐在许 多领域取代常规光学和电子测量仪器，在变形监测领域也不 例外.
变形分析的内涵就是从错综复杂的变形现象中找出其 内在规律性。
1.3 变形分析的的内涵及其研究进展
变形分析的研究内容涉及到变形数据处理与分析、变形 物理解释和变形预报的各个方面,通常将其划为两部分：
1）变形的几何分析; 2）变形物理解释. 变形的几何分析是对变形体的形状和大小的变形作几何 描述，其任务在于描述变形体变形的空间状态和时间特性。 变形物理解释的任务是确定变形体的变形和变形原因之 间的关系，解释变形的原因。
变形监测与数据处理综述
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变形监测
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❖ 世间万物皆变形。
❖ 静止是相对的, 运动是绝对的；
❖ 不变是相对的, 变化是绝对的。
❖ 绝对的“运动”和“变化”必然会导致物体 产生变形。
❖ 所有的变形都须有“度”（限度）。
❖ 只要变形的速度与程度不超过一定的“限 度”, 则这种变形是正常的、安全的, 否则就 是不正常的、危险的。
第三方实时监测（是指除施工单位和监理 单位的具有一定资质的第三方监测单位, 对施工过程中全天候的监测 ）已逐步纳 入各大型重点工程, 成为其关键工序。
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变形监测
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l 变形:
1 变形的定义
在自重和各种外力的共同作用下, 有形 物体随着时间的推移而发生的形体或 位置的改变称为变形。
变形是自然界普遍存在的现象, 各种荷 载作用于变形体, 使其形状、大小及 位置在时间域或空间域发生变化均为
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变形监测
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2 变形监测的对象
广义而论, 变形观测的研究对象既包括工程建筑物变 形、板块运动、地壳变形、滑坡移动等自然现象, 也包 括人类活动(例如石油开采、矿山开挖、水库蓄水、地下 水过量开采、地下核爆炸等)导致的地表运动。 变形体的范畴可以大到整个地球, 小到一个工程建 (构)筑物的块体, 它包括自然和人工的建(构)筑物。 根据变形体的研究范围, 可将变形监测的研究对象划分 为三大类。
建筑物、大坝、防护堤、矿区等。它们产生变形的原 因一般有以下几点:
(1)自然条件及变化，包括建筑物地基的工
程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度变化 影响。
(2)与建筑物本身相联系的原因，即建筑物 本身的荷重、建筑物结构型式及动荷载(如风力、震 动)等。
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本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形监测方案设计问题 ➢ 地表变形监测方法 ➢ GPS周期性和连续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
1.2 变形监测技术及其发展
变形信息获取方法的选择取决于变形体的特征、变 形监测的目的、变形大小和变形速度等因素。 ➢ 在全球性变形监测方面，空间大地测量是最基本最 适用的技术，它主要包括全球定位系统（GPS）、甚长 基线射电干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、 激光测月技术（LLR）以及卫星重力探测技术（卫星测 高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）等技术手段；
例如，在美国加州南部的一个新水库（Diamond Valley Lake已安装了由8个永久性 RTS 和218个棱镜组成的地面自动 监测系统。但是，TPS（Terrestrial Positional System）的最大 缺陷是受测程限制，测站点一般都处在变形区域范围之内。
1.2 变形监测技术及其发展
GPS用于变形监测的作业方式可划分为周期性和连续性两种 模式（episodic and continuous mode）。
1）周期性变形监测与传统的变形监测网没有多大区别，因为 有的变形体的变形极为缓慢，在局部时间域内可以认为是稳定的 ，其监测频率可以是几个月，有的长达几年，此时，采用GPS静 态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都是事后的。经过 十多年的努力，GPS静态相对定位数据处理技术基本成熟，在周 期性监测方面，其最大屏障还是变形基准的选择与确定，已成为 近几年研究的关键 。
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形监测方案设计问题 ➢ 地表变形监测方法 ➢ GPS周期性和连续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
1.2 变形监测技术及其发展
数十年变形监测技术的发展，传统的地表变形监测方法主 要采用的是大地测量法。
1）常规地面测量方法的完善与发展，其显著进步是全站 型仪器的广泛使用，尤其是全自动跟踪全站仪（RTS, Robotic Total Stations），也称测量机器人（Georobot），为局部工程 变形的自动监测或室内监测提供了一种很好的技术手段，它可 进行一定范围内无人值守、全天侯、全方位的自动监测。
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形监测方案设计问题 ➢ 地表变形监测方法 ➢ GPS周期性和连续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
1.2 变形监测技术及其发展
合理设计变形监测方案是变形监测的首要工作，对于监测网 设计而言，其主要内容包括：确定监测网的质量标准；选择观测 方法；点位的最佳布设和观测方案的最优选择。在过去三十年里 ，变形监测方案设计和监测网优化设计的研究较为深入和全面， 取得了丰富的理论研究成果和实用效益，这一点可从众多文献中 得到体现。目前，在变形监测方案与监测系统设计方面，其主要 发展是监测方案的综合设计和监测系统的数据管理与综合处理。 例如，在大坝的变形监测中，要综合考虑外部观测和内部观测设 计，大地测量与特殊测量的观测量（geodetic and geotechnical observations）要进行综合处理与分析。
3）光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用的监 测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变测量、准直测量 和倾斜测量。采用光纤传感器测量系统将信号测量与信号传 输合二为一，具有强的抗雷击、抗电磁场干扰和抗恶劣环境 的能力，便于组成遥测系统，实现在线分布式监测。
1.2 变形监测技术及其发展
4）GNSS作为一种全新的现代空间定位技术，已逐渐在许 多领域取代常规光学和电子测量仪器，在变形监测领域也不 例外。
1.2 变形监测技术及其发展
➢ 在区域性变形监测方面，GPS已成为主要的技术手段 。近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术——合成 孔径雷达干涉测量（InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar），在监测地震变形、火山地表移动、 冰川漂移、地面沉降、山体滑坡等方面，其试验成果的 精度已可达厘米或毫米级，表现出很强的技术优势。但 精密水准测量依然是高精度高程信息获取的方法。 ➢ 在工程和局部性变形监测方面，地面常规测量技术 、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以 GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。
2）地面摄影测量技术在变形监测中的应用起步较早，但 是由于摄影距离不能过远，绝对精度较低，使得其应用受到 局限，仅大量应用于高塔、烟囱、古建筑、船闸、边坡体等 的变形监测。后来发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量 为地面摄影测量技术在变形监测中的深入应用开拓了非常广 泛的前景。地面三维激光扫描系统将是变形监测领域的一种 重要技术。
GPS在工程中的应用
清江隔河岩大坝GPS自动监测系统
清 江 隔 河 岩 大 坝
清江隔河岩大坝GPS自动监测系统
5.1.4 实际应用
自从上世纪80年代以来，尤其是进入90年代后，GPS卫星 定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方 面引起了革命性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将测 绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静 态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后 处理扩展到实时（准实时）定位与导航，绝对和相对精度扩 展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽了它的应用 范围和在各行各业中的作用。
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
1.2 变形监测技术及其发展
数据通讯技术、计算机技术和以GPS为代表的空间定位技术的 日益发展和完善，使得GPS法由原来的周期性观测走向高精度、 实时、连续、自动监测成为可能。