《变形观测数据处理》
实验指导书
《遥感与地理信息系统》课程实验课指导书
吉林大学地探学院测绘工程系2006年01月10 日
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测量实验注意事项
1. 实验之前必须阅读有关的教材及实验指导书，了解实验内容要求和步骤。
2. 实验记录应用正楷填写，不可潦草，并按规定的填写日期、仪器名称、仪器号码、使用人、仪器状态。
3. 使用计算机过程中要按照指导教师的要求去做，不可随意删除计算机内其它文件。不可随意更换页面。
4. 没经过指导教师与实验室老师的允许不可随意拷入其它软件。
5. 实验结束后应把实验报告上交指导教师审阅，符合要求方可离开。
6. 实验结束后应关闭电源，清理桌面、清扫地面。
实验室仪器操作细则
1. 对实验室内的计算机必须爱护，不可随意搬动。 2. 使用时先打开电源。
3. 点击所要使用遥感和地理信息系统的有关软件。 4. 实验完成之后保存实验图象，退出使用界面。 5. 实验完毕应关闭计算机电源。
6．一切仪器若发生故障，应及时向指导教师或实验室工作人员
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回报，不得自行处理，若有损坏，遗失应写书面检查，进行登
记、酌情赔偿。
实验一、变形监测数据处理认识实习
实验类别：演示 实验学时：2学时 实验地点：建筑工地
实验依据：《变形监测数据处理》实验课教学大纲 实验仪器与工具：无
实验目的与要求：通过对变形监测点布设的认识 实验内容与步骤：参观变形监测点的布设以及观测方法 实验注意事项：由于是到建筑工地参观，注意安全 实验耗材：无
应交成果：实验结果与实验报告
一、 实验报告要求
实验报告主要是针对实验过程和结果对实验目的的理解和掌握程度，对所得实验结果进行分析、评价，指出注意事项和对本实验提出建议。
实验二、建立一元线性回归方程
实验类别：常规
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实验学时：2
实验地点：计算机实验室，地质宫108
实验依据：《变形监测数据处理》实验课教学大纲 实验仪器与工具：计算机，打印机
实验目的与要求：利用MATLAB软件判断是否变形监测数据间是否线性相关，并建立一元线性回归方程。 实验内容与步骤：见后面的详细实习指导
实验注意事项：由于数据量比较大，输入数据时要仔细认真 实验耗材：打印纸
应交成果：实验结果与实验报告
二、 实验报告要求
实验报告主要是针对实验过程和结果对实验目的的理解和掌握程度，对所得实验结果进行分析、评价，指出注意事项和对本实验提出建议。
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《实习步骤：
在启动Matalab之后，建立自己的工作目录。如图，
然后输入数据。
主要是建立矩阵。可以在命令窗口中输入数据。各个矩阵元素之间用“，”逗号隔开。不同的行之间用“；”分号隔开（对于本次的实习不存在这个问题）。如图：
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这样变量s10变存储矩阵。
如此分别输入三个矩阵并分别命名为s10、s11、s12。
这时候在旁边的WORKSPACE窗体中可以看到这三个矩阵。
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判断线性相关
我们知道只有当变量之间存在着线性相关关系的时候才可以进行线性回归分析。 接下来要判断是否存在着线性相关关系。使用函数corrcoef(x,y)来计算s10、s11、s12之间的相关系数，如图：可以看到他们自相关系数为1，相关系数为0.9863。通过查相关系数检验法的临界值（书中的P56的表格），要求置信水平位1%可以判断出，是两两线性相关的。
然后计算出所有的两两之间的相关系数。并判断是否线性相关。
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接下来要建立两两之间的回归方程。利用函数polyfit(x,y,1),如图：
polyfit(x,y,m)是matlab中利用最小二乘法来获得多项式系数的函数。
其中的x,y分别为自变量和因变量，m为多项式的次数。 依次建立坝段之间的回归方程，并分别地记录下来。
然后计算坝段10和坝段11的估值中误差，是利用回归值与
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实测值计算的（应该等于0.33）。
首先使用回归方程计算回归值。 H11=s10*0.983-0.013 得到回归值矩阵h11。 然后利用d=h11-s10。
得到回归值与实测值的差值d。
利用函数std（d，1，2）计算差值的标准方差。看看是否等于0.33。 在命令行中输入：dd=std(d,0,2)
根据是否大于三倍方差3dd，判断是否有观测值超限,是否需要返测。
实验三、变形监测数据筛选
实验类别：常规 实验学时：2
实验地点：计算机实验室，地质宫108室 实验依据：《变形监测数据处理》实验课教学大纲 实验仪器与工具：计算机，打印机
实验目的与要求：利用MATLAB软件判断数据中是否含有超限误差，并使用B检验法、τ检验法、t检验法进行局部的粗差检验。 实验内容与步骤：见后面的实验步骤 实验注意事项：爱护实验计算机等相关设备 实验耗材：打印纸
应交成果：实验结果与实验报告
三、 实验报告要求
实验报告主要是针对实验过程和结果对实验目的的理解和掌握程度，对所得实验结果进行分析、评价，指出注意事项和对本实验
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提出建议。
实习步骤：
启动MATLAB后、首先输入必要的数据。
1. 首先生成数据观测值矩阵H0,方法与上次实习的相同。 2. 然后输入权矩阵。由于权矩阵是个对角阵,因此可以使用比较简单的方法输入。
首先Command Window 中建立一个空的矩阵,输入命令P=[]。 然后到WORKSPACE 窗口中建立一个双击刚刚建立的矩阵，令其维数为6*6，如下图。
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然后再输入必要的数据本书据中的，如下图。
3.
然后，求权矩阵的逆矩阵，即协因数矩阵。
输入：QL=inv(P)
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其中，inv为求逆矩阵命令，并将所求到的逆矩阵赋给了变量QL。
你可以在WORKSPACE窗口中查看你得到的协因数矩阵。 4. 输入图形矩阵。
由于我们使用的是间接平差法，所以所使用的图形矩阵也是不同的。我们这里就使用书中的图形矩阵，并把图形矩阵赋给变量A。
方法与输入权矩阵的方法相同。 5. 计算法方程系数N 和常数项向量。
然后求出法方程系数N、和常数项向量U。NX+U=0法方程。 N=ATPA。在命令行中输入：N=A ’ * P * A U=A’*P*H0
6. 获得关于X的协因数矩阵QXX。 QXX=inv(N)。 然后求X=QXX*U 7. 求改正数。 V=A*X-H0 8. 求M=VTPV M=V’*P*V
9. 求F ,我们已经知道σ=0.13,由于σ不好写因此使用字母S代
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替.
F=M/RS2 其中R 为多余观测数R=3. F=M/R*(S*S)
查看F 数值，然后查看F分布在显著水平0.05下，自由度为（3，无穷大）的数值为：2.6。 判断是否有超限观测值。
10. 由于本例中含有超限误差，因此继续计算QV QV=QL-A*QX*AT 至此整体检验已经完成。
进行局部检验：
由于需要计算 利用4-21式进行计算，
即是V除以QV对角线元素的开方。即使用一个临时变量TEMP存储计算结果。
首先使用函数提取QV对角线元素。 TEMP=V/diag（QV） 然后，开方TEMP=sqrt(TEMP)
然后将V中的数值与TEMP的数值依次对应相除。取其中最大的数值。 然后分别用B
检验法、τ检验法、t检验法进行检验。
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利用平均间隙法对监测网中的不稳定点进行
检验与识别
实验类别：常规 实验学时：2
实验地点：计算机实验室，地质宫108室 实验依据：《变形监测数据处理》实验课教学大纲 实验仪器与工具：计算机、打印机
实验目的与要求：利用已经掌握知识的进行对图形作整体检验而后利用尝试法搜索不稳定点。
实验内容与步骤：见后面的详细实验步骤 实验注意事项：爱护实验计算机等相关设备 实验耗材：打印纸
应交成果：实验结果与实验报告
四、 实验报告要求
实验报告主要是针对实验过程和结果对实验目的的理解和掌握程度，对所得实验结果进行分析、评价，指出注意事项和对本实验提出建议。
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实习步骤：
启动MATLAB后、首先输入必要的数据。 然后进行整体检验。
对于不稳定点的搜索，要注意：
其主要思想是对每一个点逐个判断。也就是说每当你对某个点判断的时候，需要重新划分矩阵∆X 和P，以便方便地找到PFM,
和PMF。
具体做法就是将你所要判断的点，在∆X 和P矩阵中放到第一位（1*1）。例如：对于第三个点，将他的纵列从第三列移动到第一列的位置，然后在将横行从第三行移动到第一行。这样横容易就判断出：PFM和PMF。 同理也适用于∆X。
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