摘 要：相比傳統(tǒng)的一般建筑而言，高層建筑受力情況和結(jié)構(gòu)體系更為復(fù)雜。高層建筑若出現(xiàn)較大沉降變形，就會有較大風(fēng)險，會給人們生命財產(chǎn)帶來危害。為了滿足用戶正常使用需求，故高層建筑相關(guān)指標(biāo)控制更為嚴(yán)格，尤其是沉降數(shù)據(jù)的控制。對高層建筑物而言，常常需要高精確的觀測手段來檢測其沉降量變化情況，以確保建筑物的安全，避免出現(xiàn)重大的生命財產(chǎn)危險。一般而言，建筑物沉降觀測的數(shù)據(jù)是一批含有噪聲波，并且波幅很大的簡短離散型數(shù)據(jù)。文章分析各種變形觀測數(shù)據(jù)的處理方法和預(yù)測手段，并結(jié)合建筑物沉降特征進(jìn)行介紹，從而使建筑物沉降監(jiān)測能夠有效地推廣。

關(guān)鍵詞：高層建筑物；沉降觀測；數(shù)據(jù)處理

改革開放以來，我國科技水平和經(jīng)濟實力均有了巨大發(fā)展，城鎮(zhèn)化步伐正在不斷加快，各地的高層建筑物如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。同時由于城市土地資源的緊缺，更加劇了高層建筑數(shù)量的增多。比如，我國臺北的101大樓、上海金茂大廈等。此外，城市建筑地下空間的開發(fā)同樣迅速，地下停車場已經(jīng)成為城市發(fā)展的重要名牌。這些建筑都需要進(jìn)行基槽的深開挖，會對相鄰建筑物造成很大影響，同時在建建筑物施工作業(yè)環(huán)節(jié)同樣受到多種因素作用，最終致使建筑物出現(xiàn)變形沉降（均勻沉降和不均勻沉降），一般而言，勻速沉降是比較安全的，通常不會出現(xiàn)安全事故。而當(dāng)建筑物因為自身原因和外部因素等作用出現(xiàn)不均勻沉降時，就會影響建筑物的使用安全，嚴(yán)重時會導(dǎo)致坍塌，給民眾財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重危害。所以，為了確保建筑物安全，需進(jìn)行沉降觀測，并進(jìn)行處理分析，掌握沉降規(guī)律，有效預(yù)防潛在隱患，保證建筑物的安全性。

1 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和預(yù)測現(xiàn)狀研究

變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理是一個涉及到多種學(xué)科和行業(yè)部門的工作，對于該方面的研究，我國最早開始于上世紀(jì)60年代，卻在80年代才得到推廣應(yīng)用，一些新的觀點意見，新的技術(shù)理論，新的檢測和處理方法不斷涌現(xiàn)。更多的數(shù)據(jù)處理和沉降變形預(yù)估不斷出現(xiàn)。由于建筑物本身的復(fù)雜性和沉降因素的不確定性，故建立合適的分析檢測預(yù)測模型就變得十分困難。當(dāng)前，在實測沉降和變形數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理和預(yù)測探析進(jìn)程中，采用各種預(yù)測方法來創(chuàng)建數(shù)據(jù)處理和預(yù)測模型，得到了研究建筑物沉降有關(guān)方面學(xué)術(shù)人員的高度重視。創(chuàng)建的處理和預(yù)測模型中最具有代表特性的有多種，下文將會對相處理關(guān)分理論進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容介紹。

2 小波變換數(shù)據(jù)除噪

因為導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)沉降變形的因素很多，同時外界條件作用也相對較多。故經(jīng)過實際觀測得來的建筑物沉降邊形數(shù)據(jù)中涵蓋了很多噪音，數(shù)據(jù)中存在的噪音會對采集到的信號特征有著極大影響，若是直接從觀測的沉降變形數(shù)據(jù)信號中預(yù)測建筑物沉降，往往會使分析預(yù)測結(jié)果不能夠滿足要求，給沉降預(yù)測帶來很大麻煩。所以，對建筑物的沉降變形的預(yù)測條件就是怎樣從采集到的數(shù)據(jù)中去除噪音，提取所需要的數(shù)據(jù)。小波變換作為一種信號處理器，具有多全面的辨析功能，在多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因為觀測到的數(shù)據(jù)多為離散型，而小波變換對此數(shù)據(jù)處理有著獨特優(yōu)點，通過對不同頻率波段進(jìn)行處理，減除影響噪音，得到真實數(shù)據(jù)。此外，小波變換除噪還能夠有效地降低原始數(shù)據(jù)信號內(nèi)的噪音，同時還能較好地刻畫信號的波段性。所以小波轉(zhuǎn)換去噪，對建筑沉降變形數(shù)據(jù)處理和監(jiān)測工作而言，是一項十分重要的工作。該種數(shù)據(jù)信息處理方法已經(jīng)成為工程觀測的一個重要手段。圖1為其工作的基本原理。

3 灰色預(yù)測模型

因高層建筑物沉降的復(fù)雜性，沉降變形觀測得到的數(shù)據(jù)具有下列特征：（1）沉降變形是由多種條件共同作用，影響條件具有多樣性；（2）各種因素間關(guān)系模糊；（3）難以用函數(shù)模型來解析變量和外界因素間關(guān)系；故建筑物沉降體系本質(zhì)上而言，是一種處于已知和未知中間的經(jīng)典灰色體系。因此，我們也可以采用灰色理論來對沉降進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行和預(yù)測。該理論的主要內(nèi)容如下：

該理論將沉降數(shù)據(jù)中不確定性因素當(dāng)成灰色數(shù)據(jù)量，然后以離散數(shù)據(jù)序列建立微分性的連續(xù)動態(tài)特征的模型。

該系統(tǒng)理論采用沉降數(shù)據(jù)生成手段，來對表象毫無規(guī)律的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并用整理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型建立，然后通過“以數(shù)找數(shù)”的手段來闡釋客觀事物存在的規(guī)律特點。

該理論可以在信息貧乏，觀測數(shù)據(jù)較少的條件下建立模型，并在預(yù)測和決策方面有著獨到之處。

該理論既有著較強的理論特性，同時還有很強的實用特性，它很好地把定性、定量研究與動態(tài)研究高效的結(jié)合起來，然后對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

由于灰色理論存在著以上獨特優(yōu)點，故從其發(fā)展至今，受到了很多建筑物沉降變形觀測方面專家的重視。近年來，該理論還被運用到了化學(xué)工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，并取得了重大成就。

4 馬爾可夫鏈預(yù)測模型

馬爾可夫鏈?zhǔn)且噪S機數(shù)學(xué)理論來分析事物發(fā)展變化進(jìn)程中相關(guān)量之間的關(guān)系，是一種把概率論作為基本依據(jù)的定性方法。在一個隨機進(jìn)程中，如果事物由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)移）為另一種狀態(tài)的概率僅與當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)，而與之前毫無關(guān)聯(lián)，則就稱其為馬爾可夫過程。該過程具有無后效特性，這是該理論的重要本質(zhì)，若馬爾可夫過程中的時間和狀態(tài)是離散類型的，則稱該過程為馬爾可夫鏈，它是預(yù)測事物可能發(fā)生的概率的手段。該原理需要采集足夠多的數(shù)據(jù)來建造事物發(fā)生和轉(zhuǎn)移的概率方陣（矩陣），進(jìn)而確定事物狀態(tài)的變化趨勢，用來預(yù)測事物變化趨勢。該種手段的預(yù)測是基于事物變化之間的相關(guān)概率，來推算相關(guān)體系的未來發(fā)展變化，重要的是，它對建筑物沉降變形的預(yù)測是建立在對以往沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析上的。所以，對建筑物沉降觀測的實際數(shù)據(jù)越多，馬爾可夫的預(yù)測越精準(zhǔn)，結(jié)果也更可靠。但事物的狀態(tài)劃分對預(yù)測結(jié)果有著重大影響，所以狀態(tài)的劃分和數(shù)量的確定要以實測的數(shù)據(jù)為依據(jù)。因為該種方法對以前的建筑沉降數(shù)據(jù)需求量較大，所以對以前沉降觀測數(shù)據(jù)較少的建筑物，難以用此方法進(jìn)行分析和預(yù)測。

5 結(jié)束語

高層建筑物的沉降變形有可能會造成嚴(yán)重的財產(chǎn)和生命安全。對于高層建筑而言，沉降和變形必須要有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)指標(biāo)，并且做到實時監(jiān)測，及時對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并預(yù)測今后變形沉降動態(tài)，對于安全隱患及時進(jìn)行加固和修補，確保建筑物安全，保證人們的生命和財產(chǎn)安全。所以，文章針對高層建筑沉降數(shù)據(jù)處理和預(yù)測做了簡要分析，并簡要地介紹了幾種對于建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)處理以及預(yù)測方法模型，希望能夠?qū)Ω邔咏ㄖ两底冃斡^測數(shù)據(jù)處理和預(yù)測有所幫助，提高沉降觀測數(shù)據(jù)的處理準(zhǔn)確度和預(yù)測精度。

參考文獻(xiàn)

[1]葉東偉.高層建筑施工中地基檢測與沉降觀測技術(shù)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2015（01）.

[2]隋勇.高層建筑工程施工中沉降觀測技術(shù)的應(yīng)用及結(jié)果分析[J].門窗，2015（10）.

[3]鐘曉霞.高層建筑沉降觀測技術(shù)及數(shù)據(jù)分析探討[J].科技視界，2016（10）.

[4]王雷電.高層建筑沉降觀測與數(shù)據(jù)分析[J].資源信息與工程，2016（02）.

[5]白洪偉.皖北煤礦高層建筑物沉降數(shù)據(jù)處理與預(yù)測[J].西昌學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016（02）.

作者簡介：馬瑜（1981，4-），女，籍貫：陜西綏德，工程師，本科，研究方向：測量測繪。