邊坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的小波降噪和粗糙懲罰平滑.pdf

1、準(zhǔn)確、可靠的監(jiān)測(cè)資料是實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地了解邊坡變形發(fā)展及穩(wěn)定性的前提,同時(shí)它也是邊坡工程修改設(shè)計(jì)及指導(dǎo)施工的科學(xué)依據(jù)。然而,監(jiān)測(cè)儀器受人為操作、本身誤差、氣候條件和外界干擾等多方面因素的影響,原始監(jiān)測(cè)資料往往含有噪聲,如果直接利用其進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和反演分析,必然影響分析的可靠性。因此,在邊坡工程中如何有效地消除噪聲影響,改善監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量,并提取邊坡真實(shí)的變形特征,是準(zhǔn)確、有效地利用監(jiān)測(cè)資料的重要工作。
　　 目前,降噪方法眾多,從傳統(tǒng)

2、的移動(dòng)平均法,基函數(shù)最小二乘法、kernel平滑和傅立葉變換,到最近新興的小波變換和粗糙懲罰平滑等在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的運(yùn)用。然而,傳統(tǒng)降噪手段由于自身理論的缺陷與應(yīng)用過(guò)程中存在不足,還不能很好地服務(wù)于邊坡變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,因此,本文旨在探索小波分析和粗糙懲罰平滑兩種新興降噪手段在邊坡監(jiān)測(cè)工程的運(yùn)用?；谶@一目的,主要開(kāi)展以下工作:
　　 1)利用小波閾值降噪實(shí)驗(yàn),探索了小波函數(shù)、閾值規(guī)則、分解層數(shù)、閾值方法等因素對(duì)小波降噪效果的影響

3、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①?gòu)目偟内厔?shì)來(lái)說(shuō),相比低階小波,高階小波的降噪效果更好。②含噪信號(hào)信噪比較大,采用最小極大方差閾值和Stein無(wú)偏似然估計(jì)閾值能取得更好效果;反之,通用閾值和啟發(fā)式SURE閾值的降噪效果更佳。③最佳小波分解層數(shù)在5左右,采用5層分解,至少能達(dá)到最好效果的90％。④軟閾值相比硬閾值降噪效果更佳。
　　 2)針對(duì)小波降噪不能處理非等間隔數(shù)據(jù)的缺陷,提出采用厄密插值實(shí)現(xiàn)非等間隔數(shù)據(jù)的等問(wèn)隔化。工程實(shí)例運(yùn)用表明:當(dāng)斷缺數(shù)

4、據(jù)不多時(shí),該方法是可行。
　　 3)通過(guò)降噪實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)粗糙懲罰平滑的降噪能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:粗糙懲罰平滑能有效濾除噪聲,消除噪聲波動(dòng),提高信號(hào)質(zhì)量,且其降噪效果不亞于小波閾值降噪,是一種有力的降噪手段。
　　 4)分別采用小波分析和粗糙懲罰平滑對(duì)兩個(gè)實(shí)際邊坡工程的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了降噪處理,明顯消除了原始數(shù)據(jù)中由噪聲引起的波動(dòng),邊坡變形特征更加明顯,數(shù)據(jù)質(zhì)量更高。這兩種降噪手段在兩個(gè)邊坡工程的成功運(yùn)用,為邊坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的