云峰大壩激光數(shù)據(jù)銜接問題研究

李俊富，王洪洋，徐小武，王樹寶

（中水東北勘測設計研究有限責任公司科學研究院，吉林 長春130061）

2009年5月云峰對原有激光系統(tǒng)進行了改造（但沒有改變儀器的電氣參數(shù)），如何保證將原有數(shù)據(jù)與安裝后測量的數(shù)據(jù)保持一致，即歸算到統(tǒng)一坐標，對于大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的運行及數(shù)據(jù)分析整理極為重要。逐步回歸分析是很好的數(shù)據(jù)分析方法，能夠提取出各個相關的影響因子，同時具有很好的預報性。引入折線因子的逐步回歸分析可以不受數(shù)據(jù)臺階變化的影響，建立合理的分析預報模型。

1 逐步回歸分析

回歸分析是數(shù)理統(tǒng)計學科中一種多元分析方法。大壩監(jiān)測回歸分析主要研究大壩結構效應因變量與各環(huán)境自變量之間的統(tǒng)計關系。逐步回歸分析則是在眾多環(huán)境自變量中僅挑選出對大壩結構效應因變量有顯著影響的來組合建立回歸方程的一種方法，由此方法所建立的模型稱為大壩監(jiān)測效應量逐步回歸分析模型，簡稱監(jiān)測量逐步回歸模型。

大壩監(jiān)測量逐步回歸模型由各主要環(huán)境因素的影響分量構成，它應包括所有的重要因素并排除無關因素，如壩上一點在時刻的變形、應力等結構效應量主要是由上下游水位、溫度以及時間效應這3種環(huán)境因素的共同作用引起的，其模型為：

為便于說明，下面以大壩水平位移回歸分析模型為代表，根據(jù)力學理論分析，介紹上述3項環(huán)境因素影響分量在模型中的構造形式

逐步回歸分析法是從一個自變量因子開始，按其對因變量y的作用的顯著程度，從大到小依次逐個地引入回歸方程。另一方面，當先引入的因子由于后面的因子引入而變得不顯著時，就將它剔除。因此，逐步回歸是有的步引入因子，有的步剔除因子，而每一步要作統(tǒng)計檢驗（F檢驗），以保證每次引入新的顯著因子以前，回歸方程中只包含有顯著因子。直到顯著因子都包括在回歸方程以內為止。

2 折線型因子

折線型因子是針對數(shù)據(jù)有臺階式變化后，提出的一種函數(shù)因子(函數(shù)如下)，此因子能克服數(shù)據(jù)臺階的變化，去除臺階變化對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)范建模。

式中：t0為臺階變化起始時間點。

3 數(shù)據(jù)銜接方法

1）預報模型建立

要求數(shù)據(jù)時段足夠長，建立的模型才能全面反映其規(guī)律變化，預報值才能準確。對改造前后的全部數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計分析模型（加入折線因子），調整折線因子形成預報模型。預報模型方程：

F（s，t）=-62.2717+18.06ekt+0.785037ln（1+dt）+0.0800703×t-6.943 99×10-23t/(a+bt)-0.063 602 1(△h/△t)-0.308 536×△h/△t15+0.259 877△h2/△t15+0.544 687△h/△t30-1.089 4×10-7h3+0.001 396 65-3.002 54×10-6h-0.041 953 6cos（s/2）-0.067 113 3cos（s/4）+0.001 349 16HT-4.425 32×10-6H2T-0.639 527sin（2s）-0.016 096 8sin（8s）+0.056 387 7sin（s/2）-0.155 487sin（s/4）+0.000 102 364tT2-8.42455×10-6t2T2+0.006 316 57Te+5.086 05×10-7Te4+0.149 84Te120-0.003 403 73-0.000 123 835+9.083 42×10-6+0.023 663 4Te15+0.016 928 9Te30+0.013 154 6Te7+0.000 430 707-4.070 7×10-6+10.95（調整基準值）。其中：d=1；a=10；b=0.04；s為測值；t為時間；h為庫水位；△h/△t15為15 d平均；h30為30 d前庫水位；H為水頭；T為時間差；Te為氣溫；Texx為xx天氣溫平均。標準差為0.164。復相關系為0.999。

2）銜接方法

利用此預報模型對改造后的數(shù)據(jù)進行預報，這樣就可以得到改造后觀測數(shù)據(jù)與預報值的偏差，計算觀測數(shù)據(jù)的預報值與測值差的算術平均。將折線因子的系數(shù)a和的平均值作為整編基準值的調整值c。銜接結果如圖1，2所示。

式中：xi——測值——模型預報值。

4 結 論

1)經(jīng)比較，方法合理，但必須選擇合理時段數(shù)據(jù)建模才能反應數(shù)據(jù)的變化趨勢，模型方程更加準確。

2)數(shù)據(jù)銜接需要有充分的數(shù)據(jù)，改造后的數(shù)據(jù)時段需要足夠長，這樣才能建立合理的預報模型，進而能把數(shù)據(jù)銜接合理、準確。

圖1 銜接前后數(shù)據(jù)過程線

［1］朱劭宇.飛來峽大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)倒垂線修復［J］.水利水文自動化，2006（4）.

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［3］吳子安.大壩變形監(jiān)測數(shù)據(jù)回歸分析中的因子選擇［J］.武漢測繪科技大學學報，1993，18（1）.