地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术属于数据分析技术领域，公开了一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法、系统及应用，依托已获取的监测数据，用小波理论中的评价指标对各降噪参数的降噪效果进行对比分析，得出参数最优组合为降噪模型，并使用matlab中“wden”函数对变形监测数据进行降噪处理；计算监测曲线分形维数；对变形量

Analysis method, system and application of surface deformation monitoring data caused by subway excavation

【技术实现步骤摘要】
地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法、系统及应用


[0001]本专利技术属于数据分析
，尤其涉及一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法、系统及应用。

技术介绍

[0002]目前，随着城市化进程的快速发展，为了解决大城市的交通拥堵问题，各大城市正在大力发展城市轨道交通工程，地铁隧道修筑规模不断扩大。在隧道的建设阶段和运营阶段，变形监测都是不可或缺的。由于隧道处在条件复杂的岩土介质当中，地层与结构的相互作用机理并不明确，因而目前仍然没有比较完善的隧道结构设计理论，现有技术中关于地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法尚未见报道。因此，亟需一种新的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前仍然没有比较完善的隧道结构设计理论，现有技术中关于地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法尚未见报道。
[0004]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0005]借助有效的数据分析方法，对现场监测数据进行分析，从而揭示受地铁隧道施工扰动的地表变形规律。
[0006]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0007]找到有效的数据分析方法，研究地铁隧道施工引起的地表变形规律。不仅满足当前隧道安全控制的迫切需求，而且为今后类似的工程提供了科学依据。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法。
[0009]本专利技术是这样实现的，一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，所述地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法包括以下步骤：
[0010]步骤一，建立降噪模型，并对变形监测数据进行降噪处理；
[0011]步骤二，计算降噪后变形曲线的分维数
[0012]步骤三，根据变形量
‑
分维数的定量关系，得出地表变形的一般规律。
[0013]进一步，步骤一中，所述降噪模型的建立方法为：
[0014]依托已经获取的监测数据，利用小波分析理论中的评价指标对各降噪参数的降噪效果进行对比分析，从而得出参数最优组合为降噪模型。
[0015]进一步，步骤一中，所述对变形监测数据进行降噪处理的方法为：
[0016]使用MATLAB程序中“wden”函数进行降噪。
[0017]进一步，步骤二中，所述分形维数的计算方法，包括：
[0018](1)基于获得的每日变形量，绘制完整的变形曲线；
[0019](2)对变形曲线进行灰度处理；
[0020](3)用边长为r的正方形覆盖灰度图像，其中，所述r值为2
n
；
[0021](4)取不同r值，统计其相对应的覆盖有曲线区域的正方形个数；将图像转换为矩阵，正方形覆盖有曲线的区域显示1，无曲线的区域显示0；
[0022](5)以Ln(r)为横坐标，覆盖有曲线区域的正方形个数Ln为纵坐标，绘制函数图，斜率D即为分形维数；
[0023][0024]本专利技术的另一目的在于提供一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析系统，所述地铁开挖引起地表变形监测数据的分析系统包括：
[0025]降噪处理模块，用于建立降噪模型，并对变形监测数据进行降噪处理；
[0026]分形维数计算模块，计算分形维数；
[0027]规律分析模块，根据变形量
‑
分维数的定量关系，得出地表变形的一般规律。
[0028]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法：
[0029]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法。
[0030]本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法。
[0031]本专利技术的另一目的在于提供一种所述地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法在地铁开挖工程、高速公路工程、大型建筑施工工程上的应用。
[0032]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提供的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，基于小波分析与分形理论，对地铁开挖引起的地表变形监测数据进行处理与分析，得出了受地铁隧道施工扰动的地表变形规律，从而为现场安全施工提供了依据。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是本专利技术实施例提供的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法流程图；
[0035]图2是本专利技术实施例提供的小波降噪效果图；
[0036]图3是本专利技术实施例提供的三次样条插值结果图；
[0037]图4是本专利技术实施例提供的分形维数计算结果图；
[0038]图5是本专利技术实施例提供的变形量
‑
分维数拟合结果图。
[0039]图6是本专利技术实施例提供的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析系统示意图。
[0040]图6中：1、降噪处理模块；2、分形维数计算模块；3、规律分析模块。
[0041]图7是本专利技术实施例提供的Matlab软件实现分维数计算方法效果图。
[0042]其中，图7(a)变形曲线；图7(b)灰度图像；图7(c)分维数计算界面及结果。
具体实施方式
[0043]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0044]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法、系统及应用，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。
[0045]如图1所示，本专利技术实施例提供的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法包括以下步骤：
[0046]S101，建立降噪模型，并对变形监测数据进行降噪处理。
[0047]S102，计算降噪后变形曲线的分形维数。
[0048]S103，根据变形量
‑
分维数的定量关系，得出地表变形的一般规律。
[0049]下面结合实施例对本专利技术技术方案作进一步描述。
[0050]实施例1
[0051]本专利技术实施例提供的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法的实现过程包括：
[0052]1、变形监测数据降噪处理：
[0053](1)降噪模型的建立(建模时，依托已经获取的监测数据，利用小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，其特征在于，所述地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法包括：建立降噪模型，并对变形监测数据进行降噪处理；计算降噪后变形曲线的分形维数；根据变形量
‑
分维数的定量关系，得出地表变形的规律。2.如权利要求1所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，其特征在于，所述降噪模型的建立方法为：依托已经获取的监测数据，利用小波分析理论中的评价指标对各降噪参数的降噪效果进行对比分析，从而得出参数最优组合为降噪模型。3.如权利要求1所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，其特征在于，所述对变形监测数据进行降噪处理的方法为：使用MATLAB程序中“wden”函数进行降噪。4.如权利要求1所述的地铁开挖引起地表变形监测数据的分析方法，其特征在于，所述分形维数的计算方法，包括：(1)基于获得的每日变形量，绘制完整的变形曲线；(2)对变形曲线进行灰度处理；(3)用边长为r的正方形覆盖灰度图像，其中，所述r值为2
n
；(4)取不同r值，统计其相对应的覆盖有曲线区域的正方形个数；将图像转换为矩阵，正方形覆盖有曲线的区域显示1，无曲线的区域显示0；(5)以Ln(r)为横坐标，覆盖有曲线区域的正方形个数L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中欣，王东欣，张庆军，刘朋真，张万里，杨永军，秦拥军，于广明，谢良甫，袁扬淳，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：