地下新建煙囪的測量理論方法的發(fā)展狀況

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 　　新建煙囪的控制網(wǎng)的優(yōu)化設計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優(yōu)化設計理論構造目標函數和約束條件，解求目標函數的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質(zhì)量指標作為目標函數或約束條件。網(wǎng)的質(zhì)量指標主要有精度、可靠性和建網(wǎng)費用，對于變形監測網(wǎng)還包括網(wǎng)的靈敏度或可區分性。對于網(wǎng)的平差模型而言，按固定參數和待定參數的不同，網(wǎng)的優(yōu)化設計又分為零類(lèi)、一類(lèi)、二類(lèi)和三類(lèi)優(yōu)化設計，涉及到網(wǎng)的基準設計，網(wǎng)形、觀(guān)測值精度以及觀(guān)測方案的設計。在新建煙囪測量中，施工控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監測網(wǎng)都需要作優(yōu)化設計。
 　　由于采用GPS定位技術(shù)和電磁波測距，網(wǎng)的幾何圖形概念與傳統的測角網(wǎng)有很大的區別。除特別的精密控制網(wǎng)可考慮用專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)的解析法優(yōu)化設計程序作網(wǎng)的優(yōu)化設計外，其他的網(wǎng)都可用模擬法進(jìn)行設計。模擬法優(yōu)化設計的軟件功能和進(jìn)行優(yōu)化設計的步驟主要是：根據設計資料和地圖資料在圖上選點(diǎn)布網(wǎng)，獲取網(wǎng)點(diǎn)近似坐標(最好將資料作數字化掃描并在微機上進(jìn)行)。模擬觀(guān)測方案，根據儀器確定觀(guān)測值精度，可進(jìn)一步模擬觀(guān)測值。計算網(wǎng)的各種質(zhì)量指標如精度、可靠性、靈敏度。精度應包括點(diǎn)位精度、相鄰點(diǎn)位精度、任意兩點(diǎn)間的相對精度、最弱點(diǎn)和最弱邊精度、邊長(cháng)和方位角精度。進(jìn)一步可計算坐標未知數的協(xié)方差陣或部分點(diǎn)坐標的協(xié)方差陣，協(xié)方差陣的主成份計算，特征值計算，點(diǎn)位誤差橢圓、置信橢圓的計算等?？煽啃园總€(gè)觀(guān)測值的多余觀(guān)測分量(內部可靠性)和某一觀(guān)測值的粗差界限值對平差坐標的影響(外部可靠性)。
 　　靈敏度包括靈敏度橢圓、在給定變形向量下的靈敏度指標以及觀(guān)測值的靈敏度影響系數。將計算出的各質(zhì)量指標與設計要求的指標比較，使之既滿(mǎn)足設計要求，又不致于有太大的富余。通過(guò)改變觀(guān)測值的精度或改變觀(guān)測方案(增加或減少觀(guān)測值)或局部改變網(wǎng)形(增加或減少網(wǎng)點(diǎn))等方法重新作上述設計計算，直到獲取一個(gè)較好的結果。公司網(wǎng)址：www.hsgkgs.cn
 　　繪制變形過(guò)程曲線(xiàn)是一種最簡(jiǎn)單而有效的數據處理方法，由過(guò)程曲線(xiàn)可作趨勢分析。如果將變形觀(guān)測數據與影響因子進(jìn)行多元回歸分析和逐步回歸計算，可得到變形與顯著(zhù)性因子間的函數關(guān)系，除作物理解釋外，也可用于變形預報。多元回歸分析需要較長(cháng)的一致性好的多組時(shí)間序列數據。
 　　若僅對變形觀(guān)測數據，可采用灰色系統理論或時(shí)間序列分析理論建模，前者可針對小數據量的時(shí)間序列，對原始數列采用累加生成法變?yōu)樯蓴盗?，因此有減弱隨機性、增加規律性的作用。如果對一個(gè)變形觀(guān)測量(如位移)的時(shí)間序列，通過(guò)建立一階或二階灰微分方程提取變形的趨勢項，然后再采用時(shí)序分析中的自回歸滑動(dòng)平均模型ARMA，這種組合建模的方法，可分性好且具有以下顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)：將非平穩相關(guān)時(shí)序轉化為獨立的平衡時(shí)序；具有同時(shí)進(jìn)行平滑、濾波和推估的作用；模型參數聚集了系統輸出的特征和狀態(tài)；這種組合模型是基于輸出的等價(jià)系統的理想動(dòng)態(tài)模型。
 　　把變形體視為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統，將一組觀(guān)測值作為系統的輸出，可以用卡爾曼濾波模型來(lái)描述系統的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)系統由狀態(tài)方程和觀(guān)測方程描述，以監測點(diǎn)的位置、速率和加速率參數為狀態(tài)向量，可構造一個(gè)典型的運動(dòng)模型。狀態(tài)方程中要加進(jìn)系統的動(dòng)態(tài)噪聲。
 　　卡爾曼濾波的優(yōu)點(diǎn)是勿需保留用過(guò)的觀(guān)測值序列，按照一套遞推算法，把參數估計和預報有機地結合起來(lái)。除觀(guān)測值的隨機模型外，動(dòng)態(tài)噪聲向量的協(xié)方差陣估計和初始周期狀態(tài)向量及其協(xié)方差陣的確定值得注意。采用自適應卡爾曼濾波可較好地解決動(dòng)態(tài)噪聲協(xié)方差的實(shí)時(shí)估計問(wèn)題?？柭鼮V波特別適合滑坡監測數據的動(dòng)態(tài)處理；也可用于靜態(tài)點(diǎn)場(chǎng)、似靜態(tài)點(diǎn)場(chǎng)在周期的觀(guān)測中顯著(zhù)性變化點(diǎn)的檢驗識別。 對于具有周期性變化的變形觀(guān)測時(shí)間序列，通過(guò)Fourier變換，可將時(shí)域內的信息轉變到頻域內分析。
 　　在某一觀(guān)測時(shí)刻的觀(guān)測值數字信號可表示為許多個(gè)不同頻率的諧波分量之和，通過(guò)計算各諧波頻率的振幅，最大振幅以及所對應的主頻率等，可揭示變形的周期變化規律。若將變形體視為動(dòng)態(tài)系統，變形視為輸出，各種影響因子視為輸入，并假設系統是線(xiàn)性的，輸入輸出信號是平穩的，則通過(guò)頻譜分析中的相干函數、頻響函數和響應譜函數估計，可以分析輸入輸出信號之間的相干性，輸入對系統的貢獻(即影響變形的主要因素及其頻譜特性)。