测量数据与处理方法

A. 测量方法与数据处理

5.6.2.1 测量方法

常时微动测量，一般可在地表、地下和建筑物中进行，如图5.37所示。在地表或建筑物中测量时，应保证观测环境在一定范围内无特定振动源(如交通和工程振动等)的影响。测点应平坦，以便于安置和调整(调平和对准方向)拾振器。在建筑物中测量时，测点应选在主轴上。地下测量可以和地表测量结合起来进行，当在钻孔中进行时，拾振器可以在基岩面上或建筑物的持力层上。

图5.37常时微动测量方法示意图

测量系统由拾振器、放大器、滤波器、磁带记录器和波形显示器组成。拾振器一般采用固有周期为1s的速度型电磁式拾振器。如果在一个点要测两个水平分量(南北、东西)和垂直分量，就需三台拾振器。而井中拾振器采用圆筒式且带有双分量(水平)或三分量(水平、垂直)换能器的拾振器。在高层建筑物中测量时，需采用长周期拾振器。从拾振器输出的信号，通过放大器放大后输入到记录器，其间还有将速度波形转换为位移波形的积分电路以及转换为加速度波形的微分电路，可根据不同的目的选用。在数据记录器中，记录微动的波形。在交通振动等短周期干扰较大的场合，可通过滤波器压制或消除干扰。在测量时，波形显示器用于监视信息的质量，选择干扰小的波形输入记录器进行记录。

5.6.2.2 数据处理

常时微动资料处理的基本任务是获取微动的振幅及表征场地振动特性的各种周期。处理分析方法主要有两种，一种是周期频度分析，另一种是频谱分析。目前普遍采用频谱分析。

(1)周期频度分析

周期频度分析法是通过计算各种周期成分的波所出现的次数，从而得出波形和周期特性。具体做法是在观测记录中选取质量较好的记录段约2min，按波形正反向变化大致对称划一条零线，波形与零线形成一系列的交点。取相邻两点时差的2倍作为相应波的周期(精度达0.01s)。依次读取进行统计，以周期为横坐标，以不同周期波形出现的次数为纵坐标，即得到各种周期分布的频度曲线.频度最高的周期称作优势周期，记录中周期最大的称作最大周期，用出现于记录波形上波数除以记录长度(时间)所求出的周期称为平均周期。该方法的分析结果可近似代替频谱分析，还可消除一些高频干扰，对于周期小于1s的常时微动，两种方法的处理结果在实际应用中效果相同(图5.38)。

图5.38常时微动的频度曲线与傅氏谱比较

(2)频谱分析

由于常时微动的波实际上是由一系列频率成分所构成的复合波，了解这种复合振动中有哪些频率成分，以及各种频率成分所具有的能量，是极为重要的。对常时微动这样一种随时间作不规则振动的量，通常采用功率谱分析法。

设常时微动为时间的函数，用x(t)表示，则将它变换到频率域的傅氏积分为

环境与工程地球物理

对于常时微动这种持续时间无限，且作不规则振动的量，傅里叶积分是不能直接求得的。需将记录划分为若干段，对各个时间段分别进行傅里叶积分:

环境与工程地球物理

此外，利用x(ω)及其共轭复数x^*(ω)还可以求得功率谱P(ω):

环境与工程地球物理

实际中，将明显混入噪音的时间段剔除不用，用各时间段波形的功率谱P_n(ω)的算术平均值表示，即可求得平均功率谱:

环境与工程地球物理

一般取10s为一个时间段，大约作20次左右的叠加，就能得到该观测点的比较稳定的功率谱。功率谱与傅氏谱之间没有本质区别，二者大体上成平方关系，可理解功率谱强调结构物对某些频率成分的波的影响。

B. 测量数据处理理论与方法

测量数据处理包括了很多内容，因为测量的手段有很多，每一种手段都需要处理数据，常规的测量手段如：水准测量、全站仪、经纬仪（目前基本不用）这些测量手段的数据处理和计算相对简单些，你只需知道坐标和方位角的正反算，以及高程的传递和误差的分摊就可以了，这些你可以看测量学这本书就能学会！现代测量手段由于采集的数据量大所以处理数据变的复杂了许多，如GPS、三维激光扫描等等，这些数据处理需要先进行数据建模然后再平差，当然我们一般的测量人员都只需会运用处理数据的软件就可以。前面所述的各种放射性测量方法，包括航空γ能谱测量，地面γ能谱测量和氡及其子体的各种测量方法，都已用在石油放射性勘查工作之中。数据处理工作量大的是航空γ能谱测量。
（一）数据的光滑
为了减少测量数据的统计涨落影响及地面偶然因素的影响，对原始测量数据进行光滑处理。消除随机影响。
放射性测量数据光滑，最常用的光滑方法是多项式拟合移动法。在要光滑测量曲线上任取一点，并在该点两边各取m个点，共有2m+1点；用一个以该点为中心的q阶多项式对这一曲线段作最小二乘拟合，则该多项式在中心点的值，即为平滑后该点的值。用此法逐点处理，即得光滑后的曲线，光滑计算公式（公式推导略）为
核辐射场与放射性勘查
式中：yi+j、为第i点光滑前后的值；为系数；为规范化常数。
五点光滑的二次多项式的具体光滑公式为
核辐射场与放射性勘查
如果一次光滑不够理想，可以重复进行1～2次，但不宜过多重复使用。

C. 导线测量的方法和数据处理

简单介绍如下，详细步骤请参阅《测量学》导线测量章节教材，网络文库地址：http://wenku..com/view/faa5391aff00bed5b9f31d7b.html
1.导线的布设：
导线可布设以下几种形式：
（1）闭合导线；起止于同一已知点的导线
（2）附合导线；起于一个已知点，止于另一个已知点的导线
（3）支导线；起于一个已知点，止于一个未知点的导线。
2.导线测量外业：
（1）踏勘选点和建立标志：请参照国标《工程测量规范》的不同精度导线的主要技术要求进行选点和埋设；
（2）导线边长测量：全站仪测量记录导线各条边的斜距和天顶距，并进行球气双差改正，获取各条边长。
（3）导线转折角测量：导线转折角分为左角和右角，在导线前进方向左侧的水平角为左角，反之为右角。水平角的观测请参照国标《工程测量规范》的技术要求进行。
3.导线测量的内业计算：
（1）角度闭合差的调整：将角度闭合差按“反号平均分配”的原则，计算导线各内角的改正数。
（2）坐标增量闭合差的调整：xy坐标增量闭合差按“反号与边长成正比例分配”的原则，计算各导线点xy坐标增量的改正数.
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D. 全站仪附和导线测量的步骤及数据处理方法是什么

导线测量步骤：

1、在AC点架设基座、B架设仪器。

2、量取ABC到点位的高度并记录。

3、在仪器中输入量取的高度及A点的高

4、仪器竖丝照准A点，设置一个整数角度，然后偏移一点角度，再旋转回去（减少因仪器按键的误差）记录角度。接着旋转仪器目镜至C点并照准，记录角度。 倒镜(盘右）后再次照准C点，记录角度，再次旋转到A点，记录角度。同样的方式测3到4次，看夹角是否稳定，得到左夹角。

5、依照4的步骤得到右夹角。

6、左角加上右角是否等于360度，不等，按照角度比例分配。

7、把3部量取的高度，输入到仪器中。横丝照准A点（如果不需要三角高程可以不用很准确）测得距离及高差。同样3次以上取均值。

8、按照7部测得B到C的距离及高差。

9、本站结束，仪器往C点。

附和导线平差步骤：

1、已知起始边与结束边的方位角及坐标。求得坐标增量闭合差等。

2、通过起始边通过测量数据算的结束边的方位角，看是否相同，坐标是否相同

3、修正测量数据，与已知数据相同。

E. 实验方法和数据分析方法，看看其中数据情况，怎么处理的

实验数据处理的几种方法
物理实验中测量得到的许多数据需要处理后才能表示测量的最终结果。对实验数据进行记录、整理、计算、分析、拟合等，从中获得实验结果和寻找物理量变化规律或经验公式的过程就是数据处理。它是实验方法的一个重要组成部分，是实验课的基本训练内容。本章主要介绍列表法、作图法、图解法、逐差法和最小二乘法。
1.4.1 列表法
列表法就是将一组实验数据和计算的中间数据依据一定的形式和顺序列成表格。列表法可以简单明确地表示出物理量之间的对应关系，便于分析和发现资料的规律性，也有助于检查和发现实验中的问题，这就是列表法的优点。设计记录表格时要做到：
（1）表格设计要合理，以利于记录、检查、运算和分析。
（2）表格中涉及的各物理量，其符号、单位及量值的数量级均要表示清楚。但不要把单位写在数字后。
（3）表中数据要正确反映测量结果的有效数字和不确定度。列入表中的除原始数据外，计算过程中的一些中间结果和最后结果也可以列入表中。
（4）表格要加上必要的说明。实验室所给的数据或查得的单项数据应列在表格的上部，说明写在表格的下部。
1.4.2 作图法
作图法是在坐标纸上用图线表示物理量之间的关系，揭示物理量之间的联系。作图法既有简明、形象、直观、便于比较研究实验结果等优点，它是一种最常用的数据处理方法。
作图法的基本规则是：
（1）根据函数关系选择适当的坐标纸（如直角坐标纸，单对数坐标纸，双对数坐标纸，极坐标纸等）和比例，画出坐标轴，标明物理量符号、单位和刻度值，并写明测试条件。
（2）坐标的原点不一定是变量的零点，可根据测试范围加以选择。，坐标分格最好使最低数字的一个单位可靠数与坐标最小分度相当。纵横坐标比例要恰当，以使图线居中。
（3）描点和连线。根据测量数据，用直尺和笔尖使其函数对应的实验点准确地落在相应的位置。一张图纸上画上几条实验曲线时，每条图线应用不同的标记如“+”、“×”、“·”、“Δ”等符号标出，以免混淆。连线时，要顾及到数据点，使曲线呈光滑曲线（含直线），并使数据点均匀分布在曲线（直线）的两侧，且尽量贴近曲线。个别偏离过大的点要重新审核，属过失误差的应剔去。