利用穩(wěn)健迭代權(quán)法驗(yàn)證整體單點(diǎn)檢驗(yàn)法

趙仁東+肖勝昌+施俊穩(wěn)

摘 要：在變形監(jiān)測(cè)工作中，利用不同的方法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，相互驗(yàn)證是非常有必要的。本文通過(guò)實(shí)例，利用穩(wěn)健迭代權(quán)法驗(yàn)證整體、單點(diǎn)檢驗(yàn)法，穩(wěn)定性分析結(jié)論是一致的。

關(guān)鍵詞：變形監(jiān)測(cè)網(wǎng) 穩(wěn)健迭代 檢驗(yàn)量 統(tǒng)計(jì)量 穩(wěn)定性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0023-04

Abstract：In the process of deformation monitoring，The stability analysis of the monitoring network is carried out using different calculation methods，It is very necessary to mutually verify one another。An example is given in this paper，Using robust iterative weight method to verify the whole and block test method，The stability conclusion is consistent。

Key Words：Deformation monitoring network；Robust iteration；Inspection quantity；Statistic；Stability analysis

1 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)穩(wěn)定性分析

1.1 同精度檢驗(yàn)

變形監(jiān)測(cè)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)平差計(jì)算，滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求后，復(fù)測(cè)成果自動(dòng)繪制位移矢量圖、位移柱狀圖、位移曲線(xiàn)圖等圖表，并進(jìn)行兩次觀(guān)測(cè)同精度檢驗(yàn)。

兩次觀(guān)測(cè)同精度檢驗(yàn)是證明兩次獨(dú)立觀(guān)測(cè)的母體方差是否相等，即兩次獨(dú)立觀(guān)測(cè)的單位權(quán)中誤差是同一個(gè)母體方差的子樣值。兩期觀(guān)測(cè)同精度是采用單點(diǎn)檢驗(yàn)法的前提條件，因此在任意兩期觀(guān)測(cè)成果進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，應(yīng)先檢驗(yàn)判斷，按F檢驗(yàn)法進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.2 整體檢驗(yàn)法及分塊檢驗(yàn)法

監(jiān)測(cè)網(wǎng)的變形分析的目的是通過(guò)對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果，檢驗(yàn)判斷基準(zhǔn)的穩(wěn)定性，確保每次平差計(jì)算所采用的起算點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，以及判斷其他工作基點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

整體檢驗(yàn)法也稱(chēng)為“平均間隙法”，該方法是通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法，對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)作幾何圖形一致性的檢驗(yàn)，以判明該網(wǎng)在兩期觀(guān)測(cè)之間是否發(fā)生了顯著位移，如果通過(guò)檢驗(yàn)，則認(rèn)為所有參考點(diǎn)是穩(wěn)定的，否則在單點(diǎn)檢驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)嘗試法依次尋找動(dòng)點(diǎn)，直至圖形一致性檢驗(yàn)（去掉動(dòng)點(diǎn)后）通過(guò)，進(jìn)行分塊檢驗(yàn)。

1.3 穩(wěn)健迭代權(quán)法

穩(wěn)健迭代權(quán)法，也稱(chēng)為一次范數(shù)最小估計(jì)，將位移視為模型誤差，運(yùn)用穩(wěn)健迭代權(quán)估計(jì)具有較強(qiáng)定位模型誤差的能力，將自由網(wǎng)平差中基準(zhǔn)變換公式中基準(zhǔn)的權(quán)陣以穩(wěn)健迭代權(quán)估計(jì)法的權(quán)函數(shù)代替進(jìn)行迭代計(jì)算，以求得較理想的基準(zhǔn)。

這里采用一次范數(shù)最小準(zhǔn)則只是為了定義一個(gè)較理想的參考系，使位移場(chǎng)少受扭曲，有利于變形模型的初步鑒別，而不是參數(shù)估計(jì)。

2 實(shí)例分析

云南省瀾滄江干流上某大型水電站樞紐區(qū)外部變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)點(diǎn)位布置見(jiàn)圖1，整網(wǎng)由14點(diǎn)組成，5座監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)分布于樞紐區(qū)下游江兩岸，9座監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)點(diǎn)分布于整個(gè)樞紐區(qū)及壩前段水庫(kù)兩岸邊坡。至2017年初，已完成4期復(fù)測(cè)，其中C2點(diǎn)第1次復(fù)測(cè)時(shí)已被破壞，C9點(diǎn)第2次復(fù)測(cè)時(shí)建立。

根據(jù)4次復(fù)測(cè)資料，對(duì)該監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，采用穩(wěn)健迭代權(quán)法驗(yàn)證整體、分塊檢驗(yàn)法。

2.1 整體、分塊檢驗(yàn)

經(jīng)相鄰兩次觀(guān)測(cè)同精度檢驗(yàn)后，進(jìn)行整體、分塊檢驗(yàn)。各次復(fù)測(cè)檢驗(yàn)見(jiàn)表1。從表1中看出：

（1）第一次復(fù)測(cè)，平面網(wǎng)在兩次觀(guān)測(cè)圖形一致性檢驗(yàn)中失敗，說(shuō)明平面網(wǎng)中存在變形點(diǎn)。單點(diǎn)檢驗(yàn)成果中有A3、A5、C4、C5、C6有縱向或橫向坐標(biāo)通過(guò)，采用通過(guò)嘗試法依次尋找動(dòng)點(diǎn)，直至圖形一致性檢驗(yàn)（去掉動(dòng)點(diǎn)后）通過(guò)，分塊檢驗(yàn)顯示A3、C4兩點(diǎn)與首次建網(wǎng)時(shí)位移不顯著，此兩點(diǎn)中縱向或橫向坐標(biāo)單點(diǎn)檢驗(yàn)失敗是由于平差后點(diǎn)位精度非常小，微小的測(cè)量誤差就可能導(dǎo)致失敗，如采用較小的顯著水平（α=0.01）則單點(diǎn)檢驗(yàn)通過(guò)。

（2）第二次復(fù)測(cè)，兩次觀(guān)測(cè)圖形一致性檢驗(yàn)失敗。單點(diǎn)檢驗(yàn)成果中有A4、C4、C6、C5、C7有縱向或橫向坐標(biāo)通過(guò)，分塊檢驗(yàn)顯示，點(diǎn)A2、C4、C6、C5、C7位移不顯著，此5點(diǎn)有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)也通過(guò)，說(shuō)明此5點(diǎn)是穩(wěn)定的。

（3）第三次復(fù)測(cè)，兩次觀(guān)測(cè)圖形一致性檢驗(yàn)中失敗。單點(diǎn)檢驗(yàn)成果中有A3、C3、C6、C7、C8、C9有縱向或橫向坐標(biāo)通過(guò)，分塊檢驗(yàn)顯示點(diǎn)A3、C3、C9位移不顯著，此3點(diǎn)有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)也通過(guò)，說(shuō)明此3點(diǎn)是穩(wěn)定的。

（4）第四次復(fù)測(cè)，兩次觀(guān)測(cè)圖形一致性檢驗(yàn)中失敗。單點(diǎn)檢驗(yàn)成果中A4有橫向坐標(biāo)通過(guò)，分塊檢驗(yàn)顯示點(diǎn)A2、A4、C2位移不顯著，說(shuō)明此3點(diǎn)是穩(wěn)定的。

2.2 穩(wěn)健迭代權(quán)法檢驗(yàn)

利用穩(wěn)健迭代權(quán)法計(jì)算相鄰兩期觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中看出：

（1）第一次復(fù)測(cè)時(shí)，A3和C6檢驗(yàn)通過(guò)，A2、A5、C3、C4、C5、C7有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)通過(guò)。

（2）第二次復(fù)測(cè)時(shí)，A4、C4、C6、C7檢驗(yàn)通過(guò)，A2、C3、C5、C9有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)也通過(guò)。

（3）第三次復(fù)測(cè)時(shí)，A3和C3檢驗(yàn)通過(guò)A5、C4、C7、C8有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)也通過(guò)。

（4）第四次復(fù)測(cè)時(shí)，A2和A4檢驗(yàn)通過(guò)，A3、C3、C5、C6、C7、C8、C9有縱向或橫向坐標(biāo)檢驗(yàn)也通過(guò)。

2.3 驗(yàn)證

穩(wěn)健迭代權(quán)法和整體、分塊檢驗(yàn)法檢驗(yàn)結(jié)果比較見(jiàn)表3。從表3中看出穩(wěn)健迭代權(quán)法計(jì)算結(jié)論與整體檢驗(yàn)法和分塊檢驗(yàn)法是基本一致的，結(jié)合監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)位移矢量和位移趨勢(shì)，說(shuō)明兩種計(jì)算方法成果是可靠的，分析結(jié)果也與各監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)點(diǎn)位綜合情況一致。

3 結(jié)論

利用穩(wěn)健迭代權(quán)法和整體、分塊檢驗(yàn)法對(duì)監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)穩(wěn)定分析驗(yàn)證，得出以下結(jié)論。

（1）利用穩(wěn)健迭代權(quán)法和整體、分塊檢驗(yàn)法進(jìn)行相鄰兩期變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢驗(yàn)是合理的、可靠的。

（2）利用穩(wěn)健迭代權(quán)法驗(yàn)證整體、分塊檢驗(yàn)法，驗(yàn)證結(jié)果基本一致，符合實(shí)際情況，相互驗(yàn)證，能反映觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，能提高穩(wěn)定性分析的可靠性。

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