李俊富，王洪洋，徐小武，王樹(shù)寶

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春130061）

2009年5月云峰對(duì)原有激光系統(tǒng)進(jìn)行了改造（但沒(méi)有改變儀器的電氣參數(shù)），如何保證將原有數(shù)據(jù)與安裝后測(cè)量的數(shù)據(jù)保持一致，即歸算到統(tǒng)一坐標(biāo)，對(duì)于大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行及數(shù)據(jù)分析整理極為重要。逐步回歸分析是很好的數(shù)據(jù)分析方法，能夠提取出各個(gè)相關(guān)的影響因子，同時(shí)具有很好的預(yù)報(bào)性。引入折線因子的逐步回歸分析可以不受數(shù)據(jù)臺(tái)階變化的影響，建立合理的分析預(yù)報(bào)模型。

1 逐步回歸分析

回歸分析是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)科中一種多元分析方法。大壩監(jiān)測(cè)回歸分析主要研究大壩結(jié)構(gòu)效應(yīng)因變量與各環(huán)境自變量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。逐步回歸分析則是在眾多環(huán)境自變量中僅挑選出對(duì)大壩結(jié)構(gòu)效應(yīng)因變量有顯著影響的來(lái)組合建立回歸方程的一種方法，由此方法所建立的模型稱(chēng)為大壩監(jiān)測(cè)效應(yīng)量逐步回歸分析模型，簡(jiǎn)稱(chēng)監(jiān)測(cè)量逐步回歸模型。

大壩監(jiān)測(cè)量逐步回歸模型由各主要環(huán)境因素的影響分量構(gòu)成，它應(yīng)包括所有的重要因素并排除無(wú)關(guān)因素，如壩上一點(diǎn)在時(shí)刻的變形、應(yīng)力等結(jié)構(gòu)效應(yīng)量主要是由上下游水位、溫度以及時(shí)間效應(yīng)這3種環(huán)境因素的共同作用引起的，其模型為：

為便于說(shuō)明，下面以大壩水平位移回歸分析模型為代表，根據(jù)力學(xué)理論分析，介紹上述3項(xiàng)環(huán)境因素影響分量在模型中的構(gòu)造形式

逐步回歸分析法是從一個(gè)自變量因子開(kāi)始，按其對(duì)因變量y的作用的顯著程度，從大到小依次逐個(gè)地引入回歸方程。另一方面，當(dāng)先引入的因子由于后面的因子引入而變得不顯著時(shí)，就將它剔除。因此，逐步回歸是有的步引入因子，有的步剔除因子，而每一步要作統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（F檢驗(yàn)），以保證每次引入新的顯著因子以前，回歸方程中只包含有顯著因子。直到顯著因子都包括在回歸方程以內(nèi)為止。

2 折線型因子

折線型因子是針對(duì)數(shù)據(jù)有臺(tái)階式變化后，提出的一種函數(shù)因子(函數(shù)如下)，此因子能克服數(shù)據(jù)臺(tái)階的變化，去除臺(tái)階變化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范建模。

式中：t0為臺(tái)階變化起始時(shí)間點(diǎn)。

3 數(shù)據(jù)銜接方法

1）預(yù)報(bào)模型建立

要求數(shù)據(jù)時(shí)段足夠長(zhǎng)，建立的模型才能全面反映其規(guī)律變化，預(yù)報(bào)值才能準(zhǔn)確。對(duì)改造前后的全部數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)分析模型（加入折線因子），調(diào)整折線因子形成預(yù)報(bào)模型。預(yù)報(bào)模型方程：

F（s，t）=-62.2717+18.06ekt+0.785037ln（1+dt）+0.0800703×t-6.943 99×10-23t/(a+bt)-0.063 602 1(△h/△t)-0.308 536×△h/△t15+0.259 877△h2/△t15+0.544 687△h/△t30-1.089 4×10-7h3+0.001 396 65-3.002 54×10-6h-0.041 953 6cos（s/2）-0.067 113 3cos（s/4）+0.001 349 16HT-4.425 32×10-6H2T-0.639 527sin（2s）-0.016 096 8sin（8s）+0.056 387 7sin（s/2）-0.155 487sin（s/4）+0.000 102 364tT2-8.42455×10-6t2T2+0.006 316 57Te+5.086 05×10-7Te4+0.149 84Te120-0.003 403 73-0.000 123 835+9.083 42×10-6+0.023 663 4Te15+0.016 928 9Te30+0.013 154 6Te7+0.000 430 707-4.070 7×10-6+10.95（調(diào)整基準(zhǔn)值）。其中：d=1；a=10；b=0.04；s為測(cè)值；t為時(shí)間；h為庫(kù)水位；△h/△t15為15 d平均；h30為30 d前庫(kù)水位；H為水頭；T為時(shí)間差；Te為氣溫；Texx為xx天氣溫平均。標(biāo)準(zhǔn)差為0.164。復(fù)相關(guān)系為0.999。

2）銜接方法

利用此預(yù)報(bào)模型對(duì)改造后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報(bào)，這樣就可以得到改造后觀測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)報(bào)值的偏差，計(jì)算觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)報(bào)值與測(cè)值差的算術(shù)平均。將折線因子的系數(shù)a和的平均值作為整編基準(zhǔn)值的調(diào)整值c。銜接結(jié)果如圖1，2所示。

式中：xi——測(cè)值——模型預(yù)報(bào)值。

4 結(jié) 論

1)經(jīng)比較，方法合理，但必須選擇合理時(shí)段數(shù)據(jù)建模才能反應(yīng)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，模型方程更加準(zhǔn)確。

2)數(shù)據(jù)銜接需要有充分的數(shù)據(jù)，改造后的數(shù)據(jù)時(shí)段需要足夠長(zhǎng)，這樣才能建立合理的預(yù)報(bào)模型，進(jìn)而能把數(shù)據(jù)銜接合理、準(zhǔn)確。

圖1 銜接前后數(shù)據(jù)過(guò)程線

［1］朱劭宇.飛來(lái)峽大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)倒垂線修復(fù)［J］.水利水文自動(dòng)化，2006（4）.

［2］吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［3］吳子安.大壩變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析中的因子選擇［J］.武漢測(cè)繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1993，18（1）.