【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)分析，更具體地說(shuō)，本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球城市化進(jìn)程的加速，城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷擴(kuò)展與土地利用方式的迅速變化，使得地面沉降問(wèn)題愈發(fā)顯著。地面沉降是指地表或地基因自然或人類(lèi)活動(dòng)的影響而發(fā)生的逐漸下沉現(xiàn)象，其背后的原因多種多樣，尤其是在地下水資源的過(guò)度開(kāi)采、土壤濕度的劇烈變動(dòng)、以及建筑工地施工等因素的聯(lián)合作用下，沉降的風(fēng)險(xiǎn)正在不斷增加。這不僅對(duì)城市的資源管理和可持續(xù)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)，也直接影響到了公共安全，可能導(dǎo)致道路、橋梁、建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施的損害，從而造成經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)問(wèn)題。
2、傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量方法由于其時(shí)間滯后和精度不足，往往不能夠及時(shí)捕捉和反映動(dòng)態(tài)環(huán)境下的沉降變化。因此，發(fā)展一種新型的動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)沉降情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，為相關(guān)部門(mén)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持，以便快速反應(yīng)和采取必要的應(yīng)對(duì)措施。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問(wèn)題。
2、本專(zhuān)利技術(shù)解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，具體包括以下步驟：
3、步驟101、采集沉降區(qū)域的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；
4、步驟102、對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算沉降速率和趨勢(shì)；
5、步驟103、根據(jù)沉降數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，構(gòu)建沉降預(yù)測(cè)模型，并基于預(yù)
6、步驟104、根據(jù)步驟103的沉降預(yù)警閾值計(jì)算方法，檢查每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降高度是否超過(guò)預(yù)警閾值，將觸發(fā)預(yù)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)記為沉降異常區(qū)域，并生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
7、在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述步驟101中，采集沉降區(qū)域的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體步驟如下：
8、步驟a1、數(shù)據(jù)采集：使用高精度設(shè)備包括gps設(shè)備、激光測(cè)距儀、環(huán)境傳感器在沉降區(qū)域內(nèi)采集沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間戳、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、溫度、濕度信息，進(jìn)一步包括以下步驟：
9、步驟a101、確定監(jiān)測(cè)的地面沉降區(qū)域，構(gòu)建該區(qū)域的電子地圖，并標(biāo)注關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、地形特征和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，在電子地圖上將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū)域；
10、步驟a102、在每個(gè)子區(qū)域內(nèi)布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處安裝沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面高度變化；
11、步驟a103、設(shè)置數(shù)據(jù)采集的頻率和時(shí)間間隔為每小時(shí)采集一次沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括沉降高度、時(shí)間戳、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、溫度和濕度信息；
12、步驟a2、預(yù)處理：對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步檢查，識(shí)別并剔除異常值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，采用插值法進(jìn)行補(bǔ)全，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性，創(chuàng)建沉降數(shù)據(jù)表和環(huán)境數(shù)據(jù)表，將處理后的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述沉降數(shù)據(jù)表記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)id、采集時(shí)間、沉降高度信息；所述環(huán)境數(shù)據(jù)表記錄采集時(shí)間、溫度、濕度信息。
13、在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述步驟102中，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算沉降速率和趨勢(shì)，具體步驟如下：
14、步驟b1、合并數(shù)據(jù)集：從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取新存儲(chǔ)的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并將沉降數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)合并，使用采集時(shí)間作為關(guān)鍵字段進(jìn)行連接，形成新的數(shù)據(jù)集d＝{id,t,h,te,hμ}，其中，id表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)id，t是采集時(shí)間，在沉降數(shù)據(jù)中且在環(huán)境數(shù)據(jù)中均存在，h是沉降高度信息，te是溫度，hμ是濕度；
15、步驟b2、計(jì)算沉降速率：針對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)i，計(jì)算出各個(gè)時(shí)間段的沉降速率，形成沉降速率時(shí)間序列，所述沉降速率是指單位時(shí)間內(nèi)的沉降高度變化速率，具體計(jì)算公式如下：
16、
17、其中，表示在時(shí)間t1的沉降高度，是在時(shí)間t2的沉降高度，δhi為監(jiān)測(cè)點(diǎn)i的沉降速率；
18、所述沉降速率時(shí)間序列為其中，表示在監(jiān)測(cè)點(diǎn)i對(duì)應(yīng)時(shí)間tm的沉降速率；
19、步驟b2、分析沉降趨勢(shì)：使用線性回歸模型進(jìn)行沉降趨勢(shì)分析，對(duì)于沉降高度h與時(shí)間t的關(guān)系建立線性回歸模型為：hi(t)＝α+βt+ε，通過(guò)最小二乘法擬合獲得模型參數(shù)α和β，其中，β是沉降變化速率，ε是誤差項(xiàng)。
20、在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述步驟103中，根據(jù)沉降數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，構(gòu)建沉降預(yù)測(cè)模型，并基于預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)定沉降預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警閾值，觸發(fā)警報(bào)，具體步驟如下：
21、步驟c1、將環(huán)境數(shù)據(jù)中的溫度和濕度引入到沉降趨勢(shì)分析中，對(duì)沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型：hi(t)＝β0+β1t+β2te+β3hμ+ε1，其中，hi(t)表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的預(yù)測(cè)沉降高度，β0是模型的截距，(β1,β2,β3)分別是時(shí)間t、溫度te和濕度hμ的回歸系數(shù)，ε1是誤差項(xiàng)；
22、步驟c2、模型訓(xùn)練：將數(shù)據(jù)集d＝{id,t,h,te,hμ}分割為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，利用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)擬合所建立的預(yù)測(cè)模型，使用最小二乘法來(lái)最小化預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的誤差平方和，具體計(jì)算公式如下：
23、
24、其中，s(λ)表示損失函數(shù)，hiactual(t)表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的實(shí)際沉降高度，n表示訓(xùn)練集中所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的樣本總數(shù)，λ0是模型的截距項(xiàng)，(λ1,λ2,λ3)分別是與時(shí)間、溫度和濕度相關(guān)的回歸系數(shù)，tei是監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的溫度，hμi是監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的濕度；
25、步驟c3、模型評(píng)估：使用決定系數(shù)和均方根誤差來(lái)評(píng)估模型的擬合效果，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)模型參數(shù)(λ0,λ1,λ2,λ3)進(jìn)行調(diào)整，具體計(jì)算公式如下：
26、
27、其中，r2是決定系數(shù)，rmse是均方根誤差，表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的實(shí)際沉降高度，是實(shí)際沉降高度的均值，n表示訓(xùn)練集中所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的樣本總數(shù)；
28、步驟c4、設(shè)定動(dòng)態(tài)沉降預(yù)警閾值：使用模型輸出的沉降高度預(yù)測(cè)值和環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史沉降數(shù)據(jù)和誤差分布，將溫度和濕度的變化通過(guò)加權(quán)因子與沉降數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合，設(shè)定一個(gè)綜合的動(dòng)態(tài)預(yù)警閾值為其中，hi(t)表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)i在時(shí)間t的預(yù)測(cè)沉降高度，te是溫度，hμ是濕度，是加權(quán)系數(shù)，表示溫度、濕度和預(yù)測(cè)沉降值對(duì)閾值的影響程度，當(dāng)監(jiān)測(cè)到沉降高度超過(guò)閾值時(shí)，觸發(fā)警報(bào)。
29、在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述步驟104中，根據(jù)步驟103的沉降預(yù)警閾值計(jì)算方法，檢查每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降高度是否超過(guò)預(yù)警閾值，將觸發(fā)預(yù)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)記為沉降異常區(qū)域，并生成監(jiān)測(cè)報(bào)告，具體步驟如下：
30、步驟d1、異常識(shí)別與定位：將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前沉降高度與該點(diǎn)的預(yù)警閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否超過(guò)設(shè)定的閾值，當(dāng)沉降高度超過(guò)預(yù)警閾值，標(biāo)記該監(jiān)測(cè)點(diǎn)為沉降異常區(qū)域，并計(jì)算實(shí)際沉降超過(guò)閾值的百分比，作為異常嚴(yán)重程度的指標(biāo)；當(dāng)沉降高度未超過(guò)預(yù)警閾值，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)，不標(biāo)記為異常；
31、所述異常嚴(yán)重本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于：所述步驟101中，采集沉降區(qū)域的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟A1數(shù)據(jù)采集中，使用高精度設(shè)備包括GPS設(shè)備、激光測(cè)距儀、環(huán)境傳感器在沉降區(qū)域內(nèi)采集沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間戳、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、溫度、濕度信息，進(jìn)一步包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟102中，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算沉降速率和趨勢(shì)，具體步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟B2中，沉降速率時(shí)間序列為其中，表示在監(jiān)測(cè)點(diǎn)i對(duì)應(yīng)時(shí)間Tm的沉降速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟103中，根據(jù)沉降數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，構(gòu)建沉降預(yù)測(cè)模型，并基于預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)定沉降預(yù)警閾
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟103中，還包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟104中，根據(jù)步驟103的沉降預(yù)警閾值計(jì)算方法，檢查每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降高度是否超過(guò)預(yù)警閾值，將觸發(fā)預(yù)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)記為沉降異常區(qū)域，并生成監(jiān)測(cè)報(bào)告，具體步驟如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于：所述步驟101中，采集沉降區(qū)域的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟a1數(shù)據(jù)采集中，使用高精度設(shè)備包括gps設(shè)備、激光測(cè)距儀、環(huán)境傳感器在沉降區(qū)域內(nèi)采集沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間戳、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、溫度、濕度信息，進(jìn)一步包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)環(huán)境沉降觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟102中，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的沉降數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算沉降速率和趨勢(shì)，具體步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾森華，白永宏，王飛祥，朱劭俊，張?zhí)?/a>，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：核工業(yè)金華勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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