利用穩健迭代權法驗證整體單點檢驗法

趙仁東+肖勝昌+施俊穩

摘 要：在變形監測工作中，利用不同的方法對監測數據進行穩定性計算，相互驗證是非常有必要的。本文通過實例，利用穩健迭代權法驗證整體、單點檢驗法，穩定性分析結論是一致的。

關鍵詞：變形監測網 穩健迭代 檢驗量 統計量 穩定性分析

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：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 變形監測網穩定性分析

1.1 同精度檢驗

變形監測復測數據經平差計算，滿足規范和設計要求后，復測成果自動繪制位移矢量圖、位移柱狀圖、位移曲線圖等圖表，并進行兩次觀測同精度檢驗。

兩次觀測同精度檢驗是證明兩次獨立觀測的母體方差是否相等，即兩次獨立觀測的單位權中誤差是同一個母體方差的子樣值。兩期觀測同精度是采用單點檢驗法的前提條件，因此在任意兩期觀測成果進行穩定性分析時，應先檢驗判斷，按F檢驗法進行檢驗。

1.2 整體檢驗法及分塊檢驗法

監測網的變形分析的目的是通過對比分析計算結果，檢驗判斷基準的穩定性，確保每次平差計算所采用的起算點或基準點的穩定性，以及判斷其他工作基點和測點的穩定性。

整體檢驗法也稱為“平均間隙法”，該方法是通過統計檢驗的方法，對變形監測網作幾何圖形一致性的檢驗，以判明該網在兩期觀測之間是否發生了顯著位移，如果通過檢驗，則認為所有參考點是穩定的，否則在單點檢驗基礎上，通過嘗試法依次尋找動點，直至圖形一致性檢驗（去掉動點后）通過，進行分塊檢驗。

1.3 穩健迭代權法

穩健迭代權法，也稱為一次范數最小估計，將位移視為模型誤差，運用穩健迭代權估計具有較強定位模型誤差的能力，將自由網平差中基準變換公式中基準的權陣以穩健迭代權估計法的權函數代替進行迭代計算，以求得較理想的基準。

這里采用一次范數最小準則只是為了定義一個較理想的參考系，使位移場少受扭曲，有利于變形模型的初步鑒別，而不是參數估計。

2 實例分析

云南省瀾滄江干流上某大型水電站樞紐區外部變形監測控制網點位布置見圖1，整網由14點組成，5座監測控制網基準點分布于樞紐區下游江兩岸，9座監測控制網點分布于整個樞紐區及壩前段水庫兩岸邊坡。至2017年初，已完成4期復測，其中C2點第1次復測時已被破壞，C9點第2次復測時建立。

根據4次復測資料，對該監測控制網進行穩定性分析，采用穩健迭代權法驗證整體、分塊檢驗法。

2.1 整體、分塊檢驗

經相鄰兩次觀測同精度檢驗后，進行整體、分塊檢驗。各次復測檢驗見表1。從表1中看出：

（1）第一次復測，平面網在兩次觀測圖形一致性檢驗中失敗，說明平面網中存在變形點。單點檢驗成果中有A3、A5、C4、C5、C6有縱向或橫向坐標通過，采用通過嘗試法依次尋找動點，直至圖形一致性檢驗（去掉動點后）通過，分塊檢驗顯示A3、C4兩點與首次建網時位移不顯著，此兩點中縱向或橫向坐標單點檢驗失敗是由于平差后點位精度非常小，微小的測量誤差就可能導致失敗，如采用較小的顯著水平（α=0.01）則單點檢驗通過。

（2）第二次復測，兩次觀測圖形一致性檢驗失敗。單點檢驗成果中有A4、C4、C6、C5、C7有縱向或橫向坐標通過，分塊檢驗顯示，點A2、C4、C6、C5、C7位移不顯著，此5點有縱向或橫向坐標檢驗也通過，說明此5點是穩定的。

（3）第三次復測，兩次觀測圖形一致性檢驗中失敗。單點檢驗成果中有A3、C3、C6、C7、C8、C9有縱向或橫向坐標通過，分塊檢驗顯示點A3、C3、C9位移不顯著，此3點有縱向或橫向坐標檢驗也通過，說明此3點是穩定的。

（4）第四次復測，兩次觀測圖形一致性檢驗中失敗。單點檢驗成果中A4有橫向坐標通過，分塊檢驗顯示點A2、A4、C2位移不顯著，說明此3點是穩定的。

2.2 穩健迭代權法檢驗

利用穩健迭代權法計算相鄰兩期觀測數據，檢驗結果見表2。從表2中看出：

（1）第一次復測時，A3和C6檢驗通過，A2、A5、C3、C4、C5、C7有縱向或橫向坐標檢驗通過。

（2）第二次復測時，A4、C4、C6、C7檢驗通過，A2、C3、C5、C9有縱向或橫向坐標檢驗也通過。

（3）第三次復測時，A3和C3檢驗通過A5、C4、C7、C8有縱向或橫向坐標檢驗也通過。

（4）第四次復測時，A2和A4檢驗通過，A3、C3、C5、C6、C7、C8、C9有縱向或橫向坐標檢驗也通過。

2.3 驗證

穩健迭代權法和整體、分塊檢驗法檢驗結果比較見表3。從表3中看出穩健迭代權法計算結論與整體檢驗法和分塊檢驗法是基本一致的，結合監測網點位移矢量和位移趨勢，說明兩種計算方法成果是可靠的，分析結果也與各監測網點點位綜合情況一致。

3 結論

利用穩健迭代權法和整體、分塊檢驗法對監測控制網觀測數據進行檢驗，通過穩定分析驗證，得出以下結論。

（1）利用穩健迭代權法和整體、分塊檢驗法進行相鄰兩期變形監測數據穩定性檢驗是合理的、可靠的。

（2）利用穩健迭代權法驗證整體、分塊檢驗法，驗證結果基本一致，符合實際情況，相互驗證，能反映觀測數據的精準性，能提高穩定性分析的可靠性。

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