基于时间序列模型的建筑物沉降观测数据分析开题报告

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1、 本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 基于时间序列模型的建筑物沉降观测数据分析 学生姓名 专业班级 08 测绘 2 班 学号 一、选题依据 随着国民经济的快速发展, 许多高层建筑物在城市中拔地而起. 因此地基土层承 受上部建筑物的荷载必然增加, 从而引起建筑物基础的沉降和倾斜.危及建筑物的安全。 因此需要对建筑物进行沉降观测, 以便及时获得客观、 准确的变形数据, 从而使建筑设 计施工选择合理的基础方案和采取相应的地基处理措施, 使地基的沉降量限定在允许范 围内 4 。沉降观测也可作为建筑物地基基础工程质量检查的依据之一，是建筑设计、 施工过程中不可缺少的一个重要环节。然而沉降观测只是手段

2、，要为施工决策提供的科 学预报才是最终目的，因此数据处理与模型的建立则是两者的桥梁。 时间序列分析是 20 世纪 20 年代后期开始出现的一种现代数据处理方法，它是对不 同时间(或空间)上的实测数据进行相关分析，建立在输出等价的基础上的，为了揭示时 间序列本身的结构与规律，不涉及其它自变量的关系的动态数据处理方法。其特色在于： 逐次的观测值通常是不独立的，且分析必须考虑到观测资料的时间顺序，当逐次观测值 相关时，未来数值可以由过去观测资料来预测，可以利用观测数据之间的自相关性建立 相应的数学模型来描述客观现象的动态特征 9。而具有这种动态特征的数字序列是常见 的，我们测量中的沉降观测数据就是如

3、此。由于不同的数字序列各自的背景不同，所包 含的信息和呈现的规律也各不相同，人们希望通过分析这些数据，达到认识事物性质的 目的。 因此，应用时间序列分析模型可以对建筑物的沉降观测数据进行分析，并且进行预 报，以描述建筑物的动态沉降情况，并通过一个单位所做的建筑物沉降观测数据实例分 析计算说明其可行性与有效性。 时序分析法作为一种动态分析法, 能够通过对同一监测 项的平稳观测序列进行数据处理, 找出监测项的变化特征、 变化趋势, 用某一代数式去 描述监测序列前后之间的数学关系, 进而利用这一关系式对未来某一时刻的监测值进行 预报, 为工程建设的可评估、施工监测以及后期维护提供参考依据 4 。 二

4、、国内外研究综述 地面沉降作为一种普遍存在且由来已久的地质灾害，受到各国学者的广泛重视，特 别是近些年来，城市建筑物越来越呈现高层化和密集化的趋势，乡村一些小高层建筑物 也一个个拔地而起，地面承载力骤然增加，逐渐成为城乡地面沉降新的制约因素。例如： 我国研究发现，大规模的建筑物的建设施工使上海 1989 年到 1995 年的平均沉降率比 1972 年到 1988 年的平均沉降率增长 3 倍。各国学者因此开展了大量有关建筑物沉降监 测理论及技术的科学研究工作，使得部分区域的沉降生长得到有效控制。随着计算机技 术的不断发展、相关学科的进一步融入以及一批高新技术的出现，区域地面沉降研究从 广度和深度

5、上都有了较大的推进，尤其是在地面沉降的数据分析、模拟及预测、地面沉 降灾害评价、地面沉降治理及缓解措施等重要方向。我们在此仅讨论在地面沉降的数据 分析、模拟及预测方面的研究现状。 20 世纪 70 年代末至 90 年代初，对地面沉降数据分析取得的较为完善的是用常规 地面测量技术进行周期性监测的静态模型，但是它考虑的仅仅是变形体在不同时刻的空 间状态，并没有很好的建立各个状态之间的联系。事实上，变形体在不同状态之间是具 有时间关联性的。为此，许多学者转向了对时间序列观测数据的动态模型研究，建立了 时间序列的变形分析模型。时序分析法作为一种动态分析方法，顾及了变形在时间上的 相互依赖性以及变形的继

6、续性，建立的数学模型能客观的反映变形体的变形特征，也有 利于作出变形的物理解释。 各个国家的政府和学者都积极开展包括沉降量监测、沉降发展过程模拟预测等地面 沉降科学研究。联合国教科文组织（UNESCO）还专门成立了地面沉降工作组，并联合国 际水文科学协会（IAHS）以及其它一些组织机构分别于 l969 年、l976 年、l984 年、 l99l 年、l996 年、2000 年、2005 年和 2010 年在日本东京、美国阿那纳海姆、意大利 威尼斯、美国休斯顿、荷兰海牙、意大利拉韦纳、中国上海和墨西哥克罗塔罗召开八届 地面沉降国际学术研讨会，对许多国家或地区的地面沉降监测、研究和防治产生了深远 的影响， 对于时序分析法也在几届会议中有所涉及和研究。 最早具有科学依据的是， 1970 年，Box 和 Jenkins 在著作时间序列分析、预报和控制中提出自回归滑动平均模型， 以及一套完整的建模、估计、检验、预测和控制方法，逐渐形成了一整套模拟、估计、 建模、预测和控制的理论和方法。之后，国际社会通过研究分析表明：时间序列分析是 对一个变形观测量(如位移)的时间序列，先通过