变形监测网基准点稳定性评价.doc

变形监测网基准点稳定性评价 吴宇峰 （南京市公路路政支队，210008） 摘 要：变形监测中基准点的稳定性评价是变形观测数据处理时的重要环 节。现对基准点构网和不构网两种情况的数据处理方法，结合本人的工程建设经验进行探讨。 关键词：基准点；稳定性 一、前言 在变形监测网的观测工作中，无论垂直位移观测还是水平位移观测，都力求使基准点及工作基点保持稳定，即使不能全部不动,也至少应有一组是稳定的，以作为改正变形点的依据。但在工程实践中，基准点的选定是一个难点，首先基准点距离测量仪器或变形点不能太远，否则影响测量精度。其次，基准点距离测量仪器或变形点不能太近，否则其稳定性难以保证。基准网的稳定性是一个相对的概念，由于受到周围环境的影响，基准点有时也会产生位移。因此，对基准点的稳定性评价，是变形观测数据处理时不可忽视的重要环节。现就两类情况的数据处理方法进行讨论。 二、对基准点进行稳定性观测，即对基准点定期构网互瞄 建立基准网（构成三角网或者边角网），通过对基准网的平差的结果进行分析,选用一个或一组相对来说比较最稳定的基准点作为变形观测的基准。 基准点稳定性检验原理： 假设在两个观测周期期间，网中所有基准点均没有变动，可把两周期的观测看成是对同一网的两次连续观测，由这两次观测资料所得的两组基准点高程或坐标可以看成是一组双观测值，则利用由双观测值之差的方法计算双观测值的单位权方差估值θ2。根据两周期的观测成果计算联合单位权方差估值μ2。应用Ｆ检验法求在原假设Ｈ0下的Ｆ值，选择置信水平α，查取在α置信水平下的分位值，如果Ｆ值小于分位值则接受原假设，否则拒绝原假设。对基准点及工作基点组成的高程网或边角网，根据任何两期的观测成果，计算单位权方差估值为： 　 上式中：i、j分别表示不同的两期观测，其中 i、 j分别为不同的两期观测的单位权方差估值的自由度。一般情况下两期观测精度是相等的。根据两期方差估值计算联合方差估值为： 式中：f = fi + fj 假设两期观测期间点位没有变动，由双观测值原理可得： ｄ=Xj-Xi　　 式中： Xj……第ｊ期各点的高程或坐标； Xi……第ｉ期各点的高程或坐标； ｄ……两期坐标差。 其差值ｄ的相应的权系数阵:Ｑd=Ｑj+Ｑi　 式中：Ｑj……第ｊ期平差值的协因数阵；Ｑi……第i期平差值的协因数阵。 当网形一致时，Ｑｄ=2Ｑ　　由双观测值差值求单位权方差估值为： 如果原假设两次观测期间点位没有变动是正确的，则由高程差或坐标差所算得的估值θ2和由上式所算得的联合方差估值μ2应来自同一母体。为了检验这一假设的正确性，应用Ｆ检验法，检验这两个方差的同一性。求统计量为：Ｆ=θ2/μ2。它是一个以自由度为 fd，f的Ｆ分布变量。故可用来检验点位没有变动的假设。 置信水平α通常采用0.05;由α与自由度 fd，可以在Ｆ分布表上查得分位值。当统计量Ｆ值小于其分位值，即认为基准点是稳定的，变形分析即告完成。当统计量Ｆ值大于其分位值时，则必须拒绝原假设，亦即认为基准点及工作基点发生了变动。设网中部分点位可能移动，其余点位是不动的。则有 式中：Ｍ……表示可能移动的点数；Ｆ……表示可能稳定的点数。 分别根据Ｆ组与Ｍ组中的点作为双观测值，计算其单位权方差估值。 由此可得:： 这样就把ｄＴＰｄｄ分成了两项，第一项可用来检验Ｍ这一组点位的稳定性，第二项可用来检验Ｆ这一组点位的稳定性。统计量。 Ｆ在一定的显著性水平α下，若FF ≤ Fa (fF ， fo) ，则认为所作分块是正确的；否则，说明所选稳定点中还有动点，应剔除其中位移量最大的点重新进行上述检验，直到通过为止。 三、不对基准点构网进行观测 这种方式在自动化监测的项目中有应用较多。特别是在基坑监测中有比较广泛的应用。因为在基坑监测过程中建立基准网通常是很难做到的。但是对于这种作业方式来说基准点的稳定性是很关键的，因此必须对基准点的稳定性进行分析。 自动化监测作业的基本原理：全站仪日夜连续观测，观测点分为基准点和变形点，对于这两类点都采用极坐标方式测量点的坐标。在测量过程中仪器可能变动。因此采用的方法是利用基准点初始坐标和后期观测的坐标求出这两套坐标所处的坐标系之间的转换参数，然后用所求转换参数把后期变形点的坐标转换到初始坐标系中，再同初始的变形点坐标进行比较，得到变形量。 但是基准点是否稳定直接影响到转换参数的准确性，因此要对基准点进行稳定性分析。本文采用了四种方法。 (1) 数据探测法 即对基准点转换后的残差构成统计量，作假设检验。主要步骤是： 1)设基准点初始坐标为X0 ＝（x01，y01，z01，x02，y02，z02…x0m，y0m，z0m）…x1m，y1m， z1m）…x2m，y2m，z2m)； 4)求得残差V = X2-X0，构成统计量 Г =