大壩自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差處理方法探究

魏肖怡

摘?要：大壩安全監(jiān)測中會出現(xiàn)各種誤差問題，誤差可以分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差以及粗差。粗差是錯誤數(shù)據(jù)參數(shù)一般狀況之下數(shù)值上會出現(xiàn)較大的差異其與合理的數(shù)值存在悖論。因此，粗差會直接的影響大壩安全監(jiān)測，降低了大壩安全運行的效果。因此，文章主要對大壩自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差處理方法進行了簡單的探究分析。

關(guān)鍵詞：大壩;自動化監(jiān)測數(shù)據(jù);粗差處理;方法

粗差就是在相同觀測條件之下的進行一系列的觀測，是一種測量誤差問題。一般狀況之下絕對值大于三倍中誤差就是觀測誤差，其包括了內(nèi)外業(yè)中因為疏忽等因素造成的誤差問題。因為粗差絕對值高于限差測量的偏差數(shù)值，因此要禁止應(yīng)用。

1 大壩自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差問題

隨著大壩安全監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段自動化監(jiān)控水平在不斷的提升，其測點數(shù)量增多，測量的頻率也在加密，觀測數(shù)據(jù)量顯著增多，而在實踐中受到測量儀器、人員水平以及外界環(huán)境等因素的變化影響，導(dǎo)致測量數(shù)值出現(xiàn)不同程度的變化與影響，存在跳動大、精度低等問題，會給資料分析造成較為嚴(yán)重的誤差，導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的偏差性問題，這樣就會直接的影響大壩安全評價分析結(jié)果一級級結(jié)果論。因此，在通過觀測資料進行資料研究分析工程中要分析監(jiān)測資料的可靠性，分析異常測值。粗大誤差是數(shù)據(jù)誤差中一種問題，在數(shù)值上會出現(xiàn)較大的異常性問題，此數(shù)值與合理的數(shù)值存在較為顯著的差異。對于已經(jīng)確定為粗差的數(shù)據(jù)參數(shù)，要重新測量分析，而對于來不及測量的則要根據(jù)要求及時處理，將其剔除。根據(jù)相鄰的觀測值進行外插，或者通過擬合值的方式替代。

2 大壩自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差處理方法探究

2.1 過程線法

過程線法就是一種利用繪制觀測量以及時間之間的關(guān)系曲線判斷根據(jù)判斷值是否存在異常點的一種方式，對于繪制過程線要觀察其是否存在尖點。如果其存在就要分析是是否高于物理意義允許的范圍要求，對于明顯高于物理意義的數(shù)值則為異常測值要及時剔除，如果不能確定則將其標(biāo)記為可疑測值要對其進一步的判斷分析。

2.2 統(tǒng)計檢驗法

異常值統(tǒng)計檢驗法是一種在隨機樣本測定值上在正態(tài)分布以及小概率原理基礎(chǔ)之上，綜合分析測定值正態(tài)的具體分布特征，其最大的偏差測定值概率相對較小，綜合小概率原理來說其最大偏差測定值如果存在異常樁基，其獲得的最大偏差測定值則就是異常值?，F(xiàn)有研究中發(fā)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測資源一般要遵從正態(tài)分布特征，對此可以通過統(tǒng)計檢驗的方式對其進行異常值的檢驗處理。常用統(tǒng)計檢驗法主要有拉伊達、格拉布以及狄克松等準(zhǔn)則。

2.2.1 拉依達準(zhǔn)則

在測量值中，如果某個測量值所對應(yīng)的剩余的參差大于x，對應(yīng)剩余參差大于3σ，則可以將測量值判定為粗差，要及時將其剔除。拉依達準(zhǔn)則在測量過程中的前提就是其測量次數(shù)充分大。在實際測量中會通過貝賽公式計算獲得的S代替。在應(yīng)用拉依達準(zhǔn)則的時候，如果假定觀測值中沒有含有系統(tǒng)誤差是服從正態(tài)分布。因為拉依達準(zhǔn)備是在其測量數(shù)據(jù)充足的基礎(chǔ)之上建立的，因此在數(shù)據(jù)量小于等于10的時候，要通過此準(zhǔn)則提出粗差則缺乏穩(wěn)定性。

2.2.2 格拉布斯準(zhǔn)則

格拉布斯準(zhǔn)則主要就是在小樣本的狀況中應(yīng)用。在一組測定值中如果其有一個異常值狀況之下是最優(yōu)的檢驗方式。而在一組測定值中存在一個以上的異常值。一般狀況之下狄克松準(zhǔn)則應(yīng)用樣本容量為3≦n<30粗差剔除。

通過通過公式計算獲得的檢驗高端異常值統(tǒng)計量高于臨界數(shù)值，則認(rèn)為其含有粗大誤差，要將其剔除。同樣，如果計算中獲得的檢驗低端異常值的統(tǒng)計量高于臨界數(shù)值的時候，則意味著其含有粗大誤差要剔除，要通過不包括在剔除樣本值在內(nèi)新樣本數(shù)據(jù)以及樣本容量重復(fù)處理，直至剔除所有的粗差。在剔除粗差的下一個重復(fù)過程中要選擇新的樣本容量對應(yīng)的臨界值以及計量公式。

2.2.3 T檢驗法

此種方式就是羅曼若夫斯基準(zhǔn)則，要剔除可以測得值，根據(jù)t的分布檢驗被剔除的數(shù)值中是否含有粗大的誤差。然后將可以的測定值之外的剩余測定值作為總體，假定此總體可以遵從正態(tài)分布狀況，計算分析，剔除粗大誤差。

2.3 函數(shù)模型方法

函數(shù)模型進行大壩的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)處理，可以根據(jù)大壩的結(jié)構(gòu)效應(yīng)量測值分析，根據(jù)壩體的具體結(jié)構(gòu)特點、分析環(huán)境條件以及其具體的地質(zhì)條件等因素，通過壩工理論以及對應(yīng)的書序方法進行定量分析構(gòu)建模型。

此模型屬于數(shù)學(xué)方程其具有一定的形式以及結(jié)構(gòu)特征對于大壩的監(jiān)測效果具有一定作用，通過數(shù)學(xué)方程式可以反應(yīng)大壩效應(yīng)量的監(jiān)測值的具體變化規(guī)律特征，進而確定大壩效應(yīng)量以及其環(huán)境量之間的關(guān)系。

構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型如果相對較為精準(zhǔn)，則大壩安全監(jiān)測的實際測量數(shù)值以及模型預(yù)測的數(shù)值之間差并沒有太大的偏離，在研究中則此誤差要服從正態(tài)分布的特征，根據(jù)參差進行誤差校驗分析，則可以判斷對對應(yīng)的監(jiān)測值是否屬為粗差。

2.3.1 構(gòu)建統(tǒng)計模型

在大壩監(jiān)測中分析大壩的水壓力、揚壓力、泥沙壓力、溫度等參數(shù)在荷載作用之下是否產(chǎn)生位移，根據(jù)大壩監(jiān)測的成果進行定性分析。

2.3.2 回歸模型分析

在大壩中設(shè)置垂直位移監(jiān)測點，建立模型式子，通過逐步回歸分析方式構(gòu)建回歸模型。通過逐步回歸計算分析，此模型的相關(guān)系數(shù)可以反應(yīng)測點分析。因為數(shù)學(xué)模型綜合測點環(huán)境效應(yīng)產(chǎn)生的影響，其粗差識別并不是單純的數(shù)學(xué)計算，要符合實際狀況，在大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)與處理較為適合。而在模型方式中可以分析觀測值以及環(huán)境量之間的關(guān)系。因此，要精準(zhǔn)地分析粗差數(shù)值，然后將粗差通過函數(shù)模型的擬合值替代，提升大壩監(jiān)測質(zhì)量。

3 結(jié)語

分析大壩安全監(jiān)測中的粗差問題，了解不同的處理與識別方式與手段，根據(jù)實際狀況探究合理的處理方式與對策，合理的降低粗差問題，進而在根本上避免因為粗差而造成的誤差問題，提升大壩監(jiān)測的精準(zhǔn)性，為大壩的安全運行提供更為完善的數(shù)據(jù)信息支持。

參考文獻：

[1]程浩然，盧敏，劉存瑞.基于統(tǒng)計學(xué)方法處理大壩安全監(jiān)測中粗差問題[J].水利科技與經(jīng)濟，2017（6）.

[2]趙澤鵬，陳建康，張瀚.基于穩(wěn)健估計的大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差識別方法[J].水電能源科學(xué)，2018，36（12）：74-77.

[3]花勝強，胡少英，羅孝兵.大壩位移監(jiān)測中的粗差剔除方法[J].水力發(fā)電，2017（9）.