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1、2004年第3期测绘通报21文章编号:04940911(2004)03002103中图分类号:TU196文献标识码:B沉降观测数据分析方法探讨11,21王坚,王继刚,高井祥(1.中国矿业大学环境与测绘学院GPS研究中心,江苏徐州221008;2.淮海工学院空间信息系,江苏连云港222001)AStudyofAnalysisMethodofSubsidenceValuesWANGJian,WANGJigang,GAOJingx
2、iang摘要:分析沉降数据处理及信息挖掘的基本方法,结合GIS软件,通过实例讨论沉降数据分析的可视化问题,为工业广场及大型建筑物形变监测提供依据。关键词:沉降数据分析;数据管理;可视化工业广场是矿区进行采矿的基础平台,认识工析等;沉降量的预报技术也是信息挖掘的一个重要业广场的沉降状况,掌握其沉降规律,研究工业广场方面。对沉降数列可采用灰色预报理论的相关模沉降的预报控制技术;采用不同沉降数据序列的分型,如GM(1,n)等进行沉降量预报;也可采用神经析方法,并结合GIS软件平台实现沉降数据可视化网络方法预报。对于去除趋势
3、项后的平稳随机沉降分析,辅助决策,是一件很有意义的事情。数据序列还可采用AR,MA,或ARMA模型预报。国内外学者们的研究表明:在特定条件下,这些模型一、观测资料的处理及信息挖掘的预报精度是能满足工程需要的。沉降数据经过预处理之后,需要采用数据序列沉降数据中周期性信息的提取是数据挖掘的一分析的各种方法,挖掘隐含的未知信息。这样,才能个重要内容。传统Fourier变换能获得周期性,但它更好的解释各种物理现象,刻画客观规律,为矿井生没有反映出随时间变化的频率特征。Gobor提出的产决策提供依据(见图1)。加窗Fourie
4、r变换对弥补这一不足起到一定作用。但由于Gobor变换的时频窗大小固定,并没有很好解决时频局部化分析不够这一缺点。事实上,地表沉降是有多时间尺度结构的,需要实现时频局部化分析,挖掘其中周期信息。因此,常规方法在研究地表沉降系统中含有的周期性规律性就存在许多不足。小波分析具有时频多分辨功能。时间尺度变化可以取值到任意细节,能更准确地刻画地表沉降的内在特征。引入小波分析技术,可清晰分离沉降数据序列中的周期信号,检测沉降的剧烈程度,分析趋势项变化等。小波分析引入地表沉降周期特征提取的研究工作开创了一条新途径。决策支持是沉降观图
5、1测的最终目的。通过分析矿区的地质、水文资料,结合沉降数据中挖掘的信息,可为矿区地下水开发利预处理包括对原始数据进行粗差剔除,去掉离用、采区布置提供决策支持,同时也为更进一步进行群数据。可采用传统去噪方法处理其中的随机误主井及工厂高层建筑物的形变监测提供参考基准。差。随着小波分析技术的深入发展,小波去噪也不二、沉降数据可视化分析失为一种现代化的序列分析工具。沉降信息挖掘包括沉降值的趋势分析,残差分本文借助GIS的强大数据分析能力和图形编收稿日期:20030609作者简介:王坚(1980),男,江苏淮安人,
6、硕士生,主要从事GPS形变监测数据处理、分析。22测绘通报2004年第3期辑功能,构想换一个角度,寻求沉降数据分析,管理例,按顺时针方向展开,如图3。的新途径。1.沉降数据管理信息系统的信息流动采用图2所示的沉降信息系统结构,以地理信息系统平台为基础定制的友好的用户界面。实现沉降数据的建库操作;基于GIS的各种分析和综合能力,对数据信息挖掘;实现沉降数据的可视化分析以及报表的自动生成等。输入每次观测值平差后的各点高程值,借用GIS数据库管理功能将观测值存
7、入沉降信息数据库,完成建库工作;借用软件的图表生图3主井井流2002年11月15日沉降量展开图成功能绘制各类曲线;通过二次开发,实现沉降数据由图3中的7号点到6号间的曲率变化最大的预测、预报,进行各种回归分析,提取周期信息等;(直线斜率最大),而3号点到1号点的曲率变化最也可将各类型水准网的平差模块集成到GIS软件小(直线斜率最小);同时,7号点至6号和1号点至中来;并可将计算成果以美观、大方的报表输出。7号点的不均匀沉降量大。由图4、图5可以看出,主井东北部分下沉量偏少,而西南部分下沉量较大。此观测值表明,1号点与7
8、号点之间的不均匀沉降量大,但基本显刚性倾斜;7号点至6号点间不均匀沉降也很大,而6号点与5号点之间的不均匀沉降图2量很小,表明主井西面井壁的受力相对其他各面严重不均,属非刚性倾斜;主井东面的不均匀沉降量最使用GIS分析软件中强大的查询能力,可实现小;5号点、4号点和3号点的沉降基本显线性沉基于地理位置的水准点点位及沉
