浅析安全监测资料整理与数据处理的基本方法

郭海伦

摘要： 本文作者主要介绍了监测资料的整理与数据处理对安全监测项目的重要性，以及结合自身经验介绍了安全监测监测资料的整理与数据处理的方法。

Abstract： This article mainly introduces the importance of monitoring data collation and data processing for safety monitoring projects， and introduces the methods of collation and data processing of safety monitoring and monitoring data in combination with the author's experience.

关键词： 安全监测；资料整理；数据处理

Key words： safety monitoring；data collation；data processing

中图分类号：P413 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0262-02

0 引言

安全监测资料的整理与数据处理是安全监测工作中既基础又十分重要的一个环节，该环节质量控制的好坏直接影响到能否对建筑物和边坡在工程施工、运行过程中的稳定安全状况作出正确的掌握与评价。为此，笔者结合自身近几年从事水电站安全监测工作的经验，提出安全监测资料整理与数据处理的基本方法。

1 监测资料的整理与数据处理的原则和工作流程

1.1 监测资料的整理与数据处理需坚持的原则

①坚持“四随”原则，即随观测、随记录、随计算、随校核；②坚持“实用性”和“先进性”并重的原则；③坚持“慎重”和“及时”的原则。

1.2 监测资料整理和数据处理基本工作流程

①采集原始数据，搜集相关资料；②在计算机中输入资料；③数据检验和误差分析；④按技术规范规程要求进行物理量计算；⑤按技术规范规程要求进行填表、绘图；⑥监测数据处理；⑦资料验收入库、存储。

2 监测资料的整理

监测资料的整理主要是指每次监测后日常资料的整理，通常其日常工作包括记录原始数据、检验和监测物理量的换算以及填表、绘图、初步分析和异常值判别等。监测物理量的换算公式和有关表格的填写应符合规程规范的要求。

2.1 原始监测资料的收集

监测资料的搜集由多个环节组成，包括采集检测数据、实施并记录人工巡视检查等内容，具体如下：①详细记录观测数据，真实的环境观测描述，及其它相关的环境资料，比如水文、气象等；②现场巡视检查资料；③监测仪器附近的施工资料；④监测仪器设备及安装的考证资料，施工记录仪器说明及率定资料；⑤有关的工程类比资料，规程规范及有关文件等；⑥设计、计算分析，模型试验、前期监测工作提出的成果报告、技术警戒值、安全判据及其它技术指标和文件资料；⑦监测工程有关的设计资料。为便于查询应用，应对搜集到的相关资料进行必要处理，包括登录、分类、归档和保管。

2.2 变形监测简网资料建库与整理

2.2.1 原始数据库 ACCESS 2000，或SQL2000是变形监测简网的原始数据库。主要内容包括仪器检验数据库、原始观测资料库、平差成果数据库等。数据库中的项目包含联测网、平面位移监测网的首次建网和各期复测、垂直位移监测网的首次建网和各期复测。

2.2.2 资料整理 变形监测简网的资料整理内容主要包括五个方面：一是观测仪器设备的检验资料等；二是关于变形监测简网的有关会议资料、函件等；三是设计资料、控制点埋设及验收资料、损坏恢复等相关资料；四是观测原始资料及平差计算和变形分析资料等；五是每次复测后的变形监测网的技术总结报告。

2.3 位移监测点资料整理

2.3.1 原始数据库 位移监测点的原始数据库采用ACCESS 2000，为关系型数据库。数据表有 “工程项目属性表”、“控制点成果表”、“边长方向观测信息表”、“边长方向观测成果表”、“测段高差观测值”、“测段高差成果表”、“边长观测记录表”、“边长化算参数表”。

2.3.2 方法库 位移监测点的数据处理与变形分析的方法库除与变形监测网的相同外，在数据处理方面增加极坐标差分法，在变形分析上增加拟合法等。

2.3.3 资料整理 位移监测点的资料整理内容主要包括五个方面：一是观测原始资料及平差计算和变形分析资料等；二是观测仪器设备的说明书、检验资料等；三是设计资料、测点埋设及验收资料等相关资料；四是关于边坡表面变形监测的有关会议资料、函件等；五是每次复测后的边坡表面变形监测的技术总结报告。

2.4 监测资料的检验和误差处理

2.4.1 原始资料的检验 采用逻辑分析方法检验原始观测数据是否具有可靠性，检验作业方法是否符合相关规范标准。观测仪器性性能是否存在异常，是否能够安全稳定运行。监测记录是否完全可靠。各项测量数据物理意义是否科学，是否具有说服力，检验结果是否在限差以内。观测资料是否符合对称性、连续性、相关性及一致性等原则。

利用连续性，检查各种观测资料在荷载环境及其他外界环境为改变的情况下，数据的连续变化特征。

从时间概念角度出发检验数据，可采取分析连续积累的资料变化趋势是否存在一致性方式，例如：①相邻两次测值之间的差值是否与原因量变化相适应；②本次测值与某相应原因量之间是否和前几次情况相符；③任一点相邻两点或几点的观测值是否存在变化关系。分析一致性和连续性的主要手段是绘制“时间～效应量”过程线，及其它相關的原因量与效应量图等。为实现数据检验的目的，可从空间概念出发，检查一些有内在物理意义联系的效应量之间的相关关系，即分析原始测值变化与建筑物及基础的特点是否相适应，比如对比分析采用各种不同方法测量的同一效应量，分析其是否符合客观规律等。

2.4.2 监测数据检验 监测数据检验主要是检验数据是否具有合理的物理意义，是否存在超过仪器限值和物理限值的情况，检验结果是否存在公信力。

真误差是指观测值与真值之差，它很大程度上反映了测值系列的可靠性。通常情况下，观测值的真误差是未知的。因此，真误差通常用观测值的残差代替，编制相应的误差分析程序，对比分析典型观测资料，就此评价各监测量的可靠性和精度。

2.4.3 误差分析和处理 通常情况下监测数据误差包括以下几种：过失误差。该误差通常是由人为因素导致的，具体表现在数据上是错误的或者超限差，其原因通常是监测人员弄错仪器编号、输错参数、记录错误等造成的，面對这种错误，直接剔除相关数据，同时及时进行补测或返测。偶然误差。该误差是由偶然因素导致的，具有一定的随机的，但总体上还是符合正态分布的，因此采用常规误差分析理论正确处理即可。系统误差。该误差产生的原因主要是监测母体的变化导致的，这类误差通常是一常数或为按一定规律变化的量，处理方式是通过校正仪器消除。

①粗差的判识和处理。粗大误差即为粗差，一般来自偶然误差或过失误差。处理粗差的关键在于识别粗差，常用的识别和剔除粗差的方法有两种，分别是人工判断和统计分析。②人工判断法。人工判断是指对比历史的或相邻的安全监测数据，或者分析所测数据是否具有物理意义，从而判断数据是否合理。为良好的完成人工判断，相关人员应将该测点过往的监测数据及相关资料带到现场，便于安全监测现场随时校核、计算安全监测数据。在利用计算机处理时，为便于安全监测资料的人工采集时有所参照，计算机管理软件提供对所有安全监测仪器上次安全监测数据的一览表。利用监测资料管理分析软件功能演示如图1所示。

作图法也是一种有效的人工判断方法，它通过监控模型拟合曲线或者绘制安全监测数据过程线，可分析出粗差点可能是哪些。

③统计回归法。采用回归方程对以往的安全监测数据进行统计回归计算，若测的测值差在合理范围内，可继续采用，若其测值差为2～3倍标准差，可认为该测值误差较大，需用回归计算结果代替这个测值，将原测值替换掉。

若经检查检测后发现相关数据不符合客观规律，应对其采取重测措施；若监测数据存在较大的系统误差时，应及时分析形成原因并找到应对方案。

3 监测数据的处理

对原始安全监测数据的复制件的处理即为监测数据的处理，其主要内容包括缺值的补差、平差、误差的修改、平滑和修匀等，利用监测资料管理分析软件完成。切记不可直接对原始安全监测数据进行处理，要求处理的每个步骤都记录下来，并最终形成一个相应的数据库。

3.1 监测数据的平差

在实际监测中各类状况繁多，其监测结果难免存在随机误差，此时需要进行多余安全监测。针对存在随机误差的安全监测值，应采取有效措施将它们之间的不符值消除掉，计算出未知量的最可靠值，同时评定测量结果的精度，此为安全监测数据的平差。平差安全监测数据的方法有很多，比如直接平差法、矩阵平差、间接平差、条件平差或两组平差等，每种平差方法各有利弊，应依据实际情况合理选取平差方法。

3.2 监测数据的补插

若由于某种原因导致出现了漏测，或者由于某种原因出现了虽然监测了但是没有监测测值，针对上述情况应及时补充上合理的值，此即为安全监测资料的补插。补插通常采取的是数学插值方法，比如样条函数插值、多项式插值等。

3.3 监测数据的修匀

若由于某种偶然因素的影响，安全监测数据表现出不同以往的起伏，应将这组数据进行修匀处理，将偶然因素的影响消除掉，尽量将数据的真实变化规律体现出来。修匀并不是必要步骤，它只出现在绘图或者计算等环节。在进行修匀处理前应保留原始数据，同时保留修匀后的数据，但切记将两者分开存放。

4 结语

在安全监测项目中，监测资料的整理及数据的处理做到系统性、科学性、合理性、对监测工作具有举足轻重的作用。笔者深信监测资料的整理及数据处理方法也会随着科技手段的不断进步和发展，而不断打破传统的方法，最终实现减少人工干预程度、降低技术人员劳动强度，提高劳动效率和经济效益的目的。

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