用時間序列分析法進行建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)處理的研究

摘要：時間序列方法分析已經(jīng)被廣泛的運用在建筑沉降觀測數(shù)據(jù)的處理過程中，實現(xiàn)對建筑物的沉降檢測工作。通過這項新技術(shù)的運用和處理有效的對沉降趨勢進行科學化的預測和監(jiān)控，提高了建筑沉降監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率，促進了動態(tài)沉降預測模型的建立和運行。為選擇科學的解決辦法而做好充分的準備。其中需要注意的是必須將沉降的總量控制在一定的范圍內(nèi)，確保其能正常的投入到工作中去，本文主要對幾種主要的時間序列分析方法的形式和功能進行研究和分析。

關(guān)鍵字：時間序列；建筑沉降；數(shù)據(jù)處理；觀測

我國改革開發(fā)政策的實行帶動著我國的經(jīng)濟發(fā)展不斷進步和增長，在城市化的進程中，高層建筑成為城市發(fā)展的標志，具有現(xiàn)代化經(jīng)濟增長的象征意義。在地基上建設(shè)高層建筑的發(fā)展趨勢就對土層的負載承受提出了更高的要求，為了實現(xiàn)建筑的安全施工和建設(shè)必須將預防建筑物基礎(chǔ)的沉降和傾斜作為重點的建設(shè)項目。將沉降的觀測數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)模型充分的運用在建筑物的施工中去，以便為建筑施工提供科學、準確的動態(tài)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常，及時預警，從而確保建筑施工安全，根據(jù)這些數(shù)據(jù)再進行基礎(chǔ)的地基處理方法的研究和設(shè)計，確保地基的沉降總量在一個規(guī)定的范圍內(nèi)。

一、時序分析法的概念

在動態(tài)的領(lǐng)域研究中，時間序列分析法被廣泛的運用在動態(tài)模型的數(shù)據(jù)建設(shè)中，通過多數(shù)據(jù)模型的科學分析來有效地判斷，全面的掌握數(shù)據(jù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征和性能。時間序列法的工作主要是針對固定時間內(nèi)，連續(xù)變化數(shù)字之間的動態(tài)關(guān)系分析，在研究的對象中這些動態(tài)數(shù)字是普遍存在的，由于觀測的數(shù)據(jù)形式背景存在差異，其具體的信息內(nèi)容和所呈現(xiàn)的規(guī)律也不相同，造成人們的認識也存在一定的偏差，對于目前建筑陳沉降中的具體應用以自回歸模型展開。

為了在有限的時間內(nèi)，高效的解決動態(tài)數(shù)據(jù)處理并保證結(jié)果的精確，時序分析法就成為實現(xiàn)這項目的的科學分析方法，因為具備這樣顯著的特征而被工程和自然領(lǐng)域中廣泛應用。基于建筑物的沉降檢測序列具有動態(tài)的特征，需要結(jié)合實例來具體分析時序分析法的作用和工作原理，以對同一檢測項的觀測序列來進行數(shù)據(jù)處理的模式開展工作，通過數(shù)學的表達式來反映檢測項目的變化特征和趨勢以及它們之間的數(shù)學關(guān)系。在根據(jù)這個特殊的關(guān)系式來進行確定時間的預報監(jiān)測工作，能夠有效地為施工的評估內(nèi)容和工程后期維護做準備。

二、時間序列分析法

（一）自回歸模型介紹

t=1，2，3，是自回歸模型中的數(shù)學表達式，其中自回歸的的階用p來表示，回歸系數(shù)則通過這樣形式的表達更加直觀。通過這個數(shù)學表達式能準確的放映各種動態(tài)變化規(guī)律。p作為模型階數(shù)具有非常特殊的意義，他能對序列模型的形狀進行初步的鑒定和識別，達到模型識別的功效。自相關(guān)函數(shù)和偏相關(guān)函數(shù)擁有特殊的截尾和拖尾性，這是平穩(wěn)時間序列所有的特征，為模型的識別過程提供了良好的參考依據(jù)。將樣本觀測值的估值進行自相關(guān)函數(shù)和偏相關(guān)函數(shù)的計算來確定其估值。{xt}是AR（p）序的判斷結(jié)果是通過建立在AR（p）序的估算結(jié)果偏相關(guān)值在p步截尾的估算得到的。

將科學化的F檢測準則來判定模型的階數(shù)，具體的實施過程是將 的高階系數(shù)中的值調(diào)整為零，在這部操作之前必須先建立AR（p）。再用F檢測的方法來對階數(shù)降低之后的模型進行判定。通過檢驗之后與與之前的AR（p）進行對比分析，尋找其中存在差異的部分，檢測的結(jié)果偏大時需要將階數(shù)增大來解決這種情況的出現(xiàn)。因此差異非常明顯的情況下則需要將階數(shù)持續(xù)增大直到為理想的數(shù)據(jù)為止，具體的實施步驟是：

1、先對AR（p）進行初步的建立，再將假設(shè)設(shè)置為 =0

2、對AR（p）進行平方計算并將 和AR（p-1）同樣進行殘差平方計算。對F檢測準則進行計算，將N設(shè)置為樣本的長度，其中將p設(shè)置為參數(shù)，將自由度可以近似的看作是1，以N-1的F分布來進行相關(guān)的計算工作。

3、根據(jù)所給出的定顯水平來對臨界值 進行查詢，若果 ≤ 則 成立，將AR（p-1）選為合適的模型設(shè)計。反之則不成立，需要針對模型的階數(shù)提出持續(xù)上升的要求。

（二）模型參數(shù)的估算

在模型參數(shù)的估計辦法中經(jīng)常使用的一種方法就是最小二乘估計法，這種方法的的獨特性在于能夠滿足條件有最優(yōu)化的估計辦法，它還有另一種名字叫做精估法。其中將AR模型的參數(shù)設(shè)置為以時間順序開展的{xt}樣本觀測值x1，x2，x3，…，xn，根據(jù)變式 來對AR模型進行的最小二乘估計的數(shù)學運算式。

（三）模型的驗收

在對模型AR（p）進行驗收的過程中必須將模型是否具有平穩(wěn)性作為主要參考的內(nèi)容，主要的步驟是建立模型的延遲子方程是否大于1。在具體的計算過程得到的解如果都是大于1的情況則表示模型的建立相對穩(wěn)定。除此之外還需要對模型的噪音進行獨立性能的檢測，這一過程的具體操作是將估值和樣本值帶入具體的模型中進行檢測，通過數(shù)學的運算來得出殘差，經(jīng)過多組的計算就可以得到一系列的殘差值，通過對序列的數(shù)據(jù)分析和白噪聲序列的對比來判斷其是否符合標準。檢驗的序列是否和白噪聲序列的數(shù)據(jù)一致，將自相關(guān)的檢測方法運用到具體的檢測過程中，主要涉及的內(nèi)容有：p階段回歸模型參數(shù)的估計，使用的公式有

t=1，2，3。q階段的滑動平均模型參數(shù)的估計以及ARMA（p，q）模型的參數(shù)估計計算，在這一步中由于涉及的過程比較復雜可以采用多種計算方法來對其進行計算。

（四）模型的預報

模型的預報需要將{xk}設(shè)置為平穩(wěn)零均值的序列，將之前的數(shù)據(jù)進行處理和預報來并為下一步的預報做準備，對未來的數(shù)據(jù)進行檢測和預報。將系數(shù)確定為已估計的值，當 時進行如下的計算 ； ；

通過運用這樣的數(shù)學式來進行遞推計算。來獲取任意步的預報值。

三、實際引用的計算

通過對預報次數(shù)的圖標分析可以發(fā)現(xiàn)隨著預報次數(shù)的不斷增加，觀測值和預報值之間差值也逐漸的增大，這一現(xiàn)象充分的說明了建筑物的穩(wěn)定性。其次，在運用時間序列的理論基礎(chǔ)上進行預報，這種預報方式和實際的預報結(jié)果還存在一定的差距，而隨著時間的推移這種差距也會越來越大。

根據(jù)對預報沉降的總量進行趨勢化的預報和趨勢分析，以最終的結(jié)果為參照，在形式上基本保持一致，同時因為時間序列的運用而使得在建筑物沉降的預算過程中表現(xiàn)出定性的趨勢判斷，實現(xiàn)較短時間內(nèi)的建筑物沉降預報工作。這種有效的方式是實現(xiàn)建筑物沉降數(shù)據(jù)觀測的最好方式，需要充分的將這種方法運用到在實際的建筑工程中去。

結(jié)束語

時間序列的分析辦法在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)性的計算和變形圖形的分析，在模型的效果上表現(xiàn)的比較突出，因為時間序列在計算的過程中需要大量的數(shù)據(jù)作為支持，而數(shù)據(jù)的動態(tài)變化非常明顯造成模型的誤差較大，對預測的準確性造成一定的影響。本文所闡述的時間序列分析方法在計算過程上運用到全部原理和特征，其中計算所得的最終結(jié)果和平差方法所計算的結(jié)果存在一定的相似性，而時間序列分析法的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)沉降預報的分析。在建筑物的沉降觀測數(shù)據(jù)中占據(jù)著非常重要的地位，能夠?qū)討B(tài)的變化規(guī)律進行有效的掌握和確認，進而完成下一步的物理變形解釋分析。

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