測量數據與處理方法

A. 測量方法與數據處理

5.6.2.1 測量方法

常時微動測量，一般可在地表、地下和建築物中進行，如圖5.37所示。在地表或建築物中測量時，應保證觀測環境在一定范圍內無特定振動源(如交通和工程振動等)的影響。測點應平坦，以便於安置和調整(調平和對准方向)拾振器。在建築物中測量時，測點應選在主軸上。地下測量可以和地表測量結合起來進行，當在鑽孔中進行時，拾振器可以在基岩面上或建築物的持力層上。

圖5.37常時微動測量方法示意圖

測量系統由拾振器、放大器、濾波器、磁帶記錄器和波形顯示器組成。拾振器一般採用固有周期為1s的速度型電磁式拾振器。如果在一個點要測兩個水平分量(南北、東西)和垂直分量，就需三台拾振器。而井中拾振器採用圓筒式且帶有雙分量(水平)或三分量(水平、垂直)換能器的拾振器。在高層建築物中測量時，需採用長周期拾振器。從拾振器輸出的信號，通過放大器放大後輸入到記錄器，其間還有將速度波形轉換為位移波形的積分電路以及轉換為加速度波形的微分電路，可根據不同的目的選用。在數據記錄器中，記錄微動的波形。在交通振動等短周期干擾較大的場合，可通過濾波器壓制或消除干擾。在測量時，波形顯示器用於監視信息的質量，選擇干擾小的波形輸入記錄器進行記錄。

5.6.2.2 數據處理

常時微動資料處理的基本任務是獲取微動的振幅及表徵場地振動特性的各種周期。處理分析方法主要有兩種，一種是周期頻度分析，另一種是頻譜分析。目前普遍採用頻譜分析。

(1)周期頻度分析

周期頻度分析法是通過計算各種周期成分的波所出現的次數，從而得出波形和周期特性。具體做法是在觀測記錄中選取質量較好的記錄段約2min，按波形正反向變化大致對稱劃一條零線，波形與零線形成一系列的交點。取相鄰兩點時差的2倍作為相應波的周期(精度達0.01s)。依次讀取進行統計，以周期為橫坐標，以不同周期波形出現的次數為縱坐標，即得到各種周期分布的頻度曲線.頻度最高的周期稱作優勢周期，記錄中周期最大的稱作最大周期，用出現於記錄波形上波數除以記錄長度(時間)所求出的周期稱為平均周期。該方法的分析結果可近似代替頻譜分析，還可消除一些高頻干擾，對於周期小於1s的常時微動，兩種方法的處理結果在實際應用中效果相同(圖5.38)。

圖5.38常時微動的頻度曲線與傅氏譜比較

(2)頻譜分析

由於常時微動的波實際上是由一系列頻率成分所構成的復合波，了解這種復合振動中有哪些頻率成分，以及各種頻率成分所具有的能量，是極為重要的。對常時微動這樣一種隨時間作不規則振動的量，通常採用功率譜分析法。

設常時微動為時間的函數，用x(t)表示，則將它變換到頻率域的傅氏積分為

環境與工程地球物理

對於常時微動這種持續時間無限，且作不規則振動的量，傅里葉積分是不能直接求得的。需將記錄劃分為若干段，對各個時間段分別進行傅里葉積分:

環境與工程地球物理

此外，利用x(ω)及其共軛復數x^*(ω)還可以求得功率譜P(ω):

環境與工程地球物理

實際中，將明顯混入噪音的時間段剔除不用，用各時間段波形的功率譜P_n(ω)的算術平均值表示，即可求得平均功率譜:

環境與工程地球物理

一般取10s為一個時間段，大約作20次左右的疊加，就能得到該觀測點的比較穩定的功率譜。功率譜與傅氏譜之間沒有本質區別，二者大體上成平方關系，可理解功率譜強調結構物對某些頻率成分的波的影響。

B. 測量數據處理理論與方法

測量數據處理包括了很多內容，因為測量的手段有很多，每一種手段都需要處理數據，常規的測量手段如：水準測量、全站儀、經緯儀（目前基本不用）這些測量手段的數據處理和計算相對簡單些，你只需知道坐標和方位角的正反算，以及高程的傳遞和誤差的分攤就可以了，這些你可以看測量學這本書就能學會！現代測量手段由於採集的數據量大所以處理數據變的復雜了許多，如GPS、三維激光掃描等等，這些數據處理需要先進行數據建模然後再平差，當然我們一般的測量人員都只需會運用處理數據的軟體就可以。前面所述的各種放射性測量方法，包括航空γ能譜測量，地面γ能譜測量和氡及其子體的各種測量方法，都已用在石油放射性勘查工作之中。數據處理工作量大的是航空γ能譜測量。
（一）數據的光滑
為了減少測量數據的統計漲落影響及地面偶然因素的影響，對原始測量數據進行光滑處理。消除隨機影響。
放射性測量數據光滑，最常用的光滑方法是多項式擬合移動法。在要光滑測量曲線上任取一點，並在該點兩邊各取m個點，共有2m+1點；用一個以該點為中心的q階多項式對這一曲線段作最小二乘擬合，則該多項式在中心點的值，即為平滑後該點的值。用此法逐點處理，即得光滑後的曲線，光滑計算公式（公式推導略）為
核輻射場與放射性勘查
式中：yi+j、為第i點光滑前後的值；為系數；為規范化常數。
五點光滑的二次多項式的具體光滑公式為
核輻射場與放射性勘查
如果一次光滑不夠理想，可以重復進行1～2次，但不宜過多重復使用。

C. 導線測量的方法和數據處理

簡單介紹如下，詳細步驟請參閱《測量學》導線測量章節教材，網路文庫地址：http://wenku..com/view/faa5391aff00bed5b9f31d7b.html
1.導線的布設：
導線可布設以下幾種形式：
（1）閉合導線；起止於同一已知點的導線
（2）附合導線；起於一個已知點，止於另一個已知點的導線
（3）支導線；起於一個已知點，止於一個未知點的導線。
2.導線測量外業：
（1）踏勘選點和建立標志：請參照國標《工程測量規范》的不同精度導線的主要技術要求進行選點和埋設；
（2）導線邊長測量：全站儀測量記錄導線各條邊的斜距和天頂距，並進行球氣雙差改正，獲取各條邊長。
（3）導線轉折角測量：導線轉折角分為左角和右角，在導線前進方向左側的水平角為左角，反之為右角。水平角的觀測請參照國標《工程測量規范》的技術要求進行。
3.導線測量的內業計算：
（1）角度閉合差的調整：將角度閉合差按「反號平均分配」的原則，計算導線各內角的改正數。
（2）坐標增量閉合差的調整：xy坐標增量閉合差按「反號與邊長成正比例分配」的原則，計算各導線點xy坐標增量的改正數.
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D. 全站儀附和導線測量的步驟及數據處理方法是什麼

導線測量步驟：

1、在AC點架設基座、B架設儀器。

2、量取ABC到點位的高度並記錄。

3、在儀器中輸入量取的高度及A點的高

4、儀器豎絲照準A點，設置一個整數角度，然後偏移一點角度，再旋轉回去（減少因儀器按鍵的誤差）記錄角度。接著旋轉儀器目鏡至C點並照準，記錄角度。 倒鏡(盤右）後再次照準C點，記錄角度，再次旋轉到A點，記錄角度。同樣的方式測3到4次，看夾角是否穩定，得到左夾角。

5、依照4的步驟得到右夾角。

6、左角加上右角是否等於360度，不等，按照角度比例分配。

7、把3部量取的高度，輸入到儀器中。橫絲照準A點（如果不需要三角高程可以不用很准確）測得距離及高差。同樣3次以上取均值。

8、按照7部測得B到C的距離及高差。

9、本站結束，儀器往C點。

附和導線平差步驟：

1、已知起始邊與結束邊的方位角及坐標。求得坐標增量閉合差等。

2、通過起始邊通過測量數據算的結束邊的方位角，看是否相同，坐標是否相同

3、修正測量數據，與已知數據相同。

E. 實驗方法和數據分析方法，看看其中數據情況，怎麼處理的

實驗數據處理的幾種方法
物理實驗中測量得到的許多數據需要處理後才能表示測量的最終結果。對實驗數據進行記錄、整理、計算、分析、擬合等，從中獲得實驗結果和尋找物理量變化規律或經驗公式的過程就是數據處理。它是實驗方法的一個重要組成部分，是實驗課的基本訓練內容。本章主要介紹列表法、作圖法、圖解法、逐差法和最小二乘法。
1.4.1 列表法
列表法就是將一組實驗數據和計算的中間數據依據一定的形式和順序列成表格。列表法可以簡單明確地表示出物理量之間的對應關系，便於分析和發現資料的規律性，也有助於檢查和發現實驗中的問題，這就是列表法的優點。設計記錄表格時要做到：
（1）表格設計要合理，以利於記錄、檢查、運算和分析。
（2）表格中涉及的各物理量，其符號、單位及量值的數量級均要表示清楚。但不要把單位寫在數字後。
（3）表中數據要正確反映測量結果的有效數字和不確定度。列入表中的除原始數據外，計算過程中的一些中間結果和最後結果也可以列入表中。
（4）表格要加上必要的說明。實驗室所給的數據或查得的單項數據應列在表格的上部，說明寫在表格的下部。
1.4.2 作圖法
作圖法是在坐標紙上用圖線表示物理量之間的關系，揭示物理量之間的聯系。作圖法既有簡明、形象、直觀、便於比較研究實驗結果等優點，它是一種最常用的數據處理方法。
作圖法的基本規則是：
（1）根據函數關系選擇適當的坐標紙（如直角坐標紙，單對數坐標紙，雙對數坐標紙，極坐標紙等）和比例，畫出坐標軸，標明物理量符號、單位和刻度值，並寫明測試條件。
（2）坐標的原點不一定是變數的零點，可根據測試范圍加以選擇。，坐標分格最好使最低數字的一個單位可靠數與坐標最小分度相當。縱橫坐標比例要恰當，以使圖線居中。
（3）描點和連線。根據測量數據，用直尺和筆尖使其函數對應的實驗點准確地落在相應的位置。一張圖紙上畫上幾條實驗曲線時，每條圖線應用不同的標記如「+」、「×」、「·」、「Δ」等符號標出，以免混淆。連線時，要顧及到數據點，使曲線呈光滑曲線（含直線），並使數據點均勻分布在曲線（直線）的兩側，且盡量貼近曲線。個別偏離過大的點要重新審核，屬過失誤差的應剔去。