試驗檢測中數(shù)據(jù)的修約與取舍

試驗檢測中數(shù)據(jù)的修約與取舍［摘要］工程質(zhì)量的評價是以試驗檢測數(shù)據(jù)位依據(jù)的，試驗檢測采集得到的原始數(shù)據(jù)類多量大，有時雜亂無章，甚至還有錯誤，因此對試驗檢測得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的修約后才能得到可靠的試驗檢測結(jié)果。本文通過介紹試驗數(shù)據(jù)的修約規(guī)則和取舍方法，說明了數(shù)據(jù)處理在工程中的實際意義。［關(guān)鍵詞］試驗 數(shù)據(jù)修約取舍前言工程質(zhì)量的評價是以試驗檢測數(shù)據(jù)位依據(jù)的，試驗檢測采集得到的原始數(shù)據(jù)類多量大，有時雜亂無章，甚至還有錯誤，因此對試驗檢測得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的修約后才能得到可靠的試驗檢測結(jié)果。數(shù)據(jù)的修約規(guī)則2.1數(shù)據(jù)分類質(zhì)量數(shù)據(jù)就其本身的特性來說，可以分為計量值數(shù)據(jù)和計數(shù)值數(shù)據(jù)。（1） 計量值數(shù)據(jù)。計量值數(shù)據(jù)是可以連續(xù)取值的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)形式是連續(xù)型的。如長度、厚度、直徑、強(qiáng)度等質(zhì)量特征，一般都是可以用檢測工具或儀器等測量（或試驗）的，類似這些質(zhì)量特征的測量數(shù)據(jù)，一般都帶有小數(shù)，如長度為1.15m、1.18m等。在工程質(zhì)量檢驗中得出的原始檢驗數(shù)據(jù)大部分是計量值數(shù)據(jù)。（2） 計數(shù)值數(shù)據(jù)。有些反映質(zhì)量狀況的數(shù)據(jù)是不能用測量器具來度量的。為了反映或描述屬于這種類型內(nèi)容的質(zhì)量狀況，而又必須用數(shù)據(jù)來表示時，便采用計數(shù)的辦法，即用1、2、3、…連續(xù)地數(shù)出個數(shù)或次數(shù)，凡屬于這樣性質(zhì)的數(shù)據(jù)即為計數(shù)值數(shù)據(jù)。2.2數(shù)據(jù)的修約條件數(shù)據(jù)獲得后，還涉及數(shù)據(jù)的定位問題，也就是對規(guī)定精確程度范圍之外的數(shù)字如何取舍的問題。（1）修約間隔系確定修約保留位數(shù)的一種方式。修約間隔的數(shù)值一經(jīng)確定，修約值即應(yīng)為該數(shù)值的整數(shù)倍。主要有0.1單位修約、0.2單位修約、0.5單位修約、1單位修約等。例如指定修約間隔為0.1，修約值即應(yīng)在0.1的整數(shù)倍中選取，相當(dāng)于將數(shù)值修約到一位小數(shù)。（2）有效位數(shù)對沒有小數(shù)位且以若十個零結(jié)尾的數(shù)值，從非零數(shù)字最左一位向右數(shù)得到的位數(shù)減去無效零（即僅為定位用的零）的個數(shù)；對其他十進(jìn)位數(shù)，從非零數(shù)字最左一位向右數(shù)而得到的位數(shù)，就是有效位數(shù)。例如，12.490為五位有效位數(shù)；10.00為四位有效位數(shù)。2.3質(zhì)量數(shù)據(jù)的修約規(guī)則（四舍六入規(guī)則）（1） 擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時，則舍去，即保留的各位數(shù)字不變。例如，將12.1498修約只留一位小數(shù)時，其擬舍去的數(shù)字中最左面的第一位數(shù)字是4,則可舍去，得12.1。（2） 擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5,或者是5,而其后跟有并非全部為0的數(shù)字時，則進(jìn)一，即保留的末位數(shù)字加1。例如，將10.502修約到個數(shù)位，得11。（3） 擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5,而右面無數(shù)字或皆為0時，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（1,3,5,7,9）則進(jìn)一，為偶數(shù)（2,4,6,8,0）則舍棄。例如，修約間隔為0.1（或10-1）擬修約數(shù)值修約值1.050 1.00.350 0.4（4） 負(fù)數(shù)修約時，先將它的絕對值按上述1?3規(guī)定進(jìn)行修約，然后在修約值前面加上負(fù)號。例如，將下列數(shù)字修約到“十”數(shù)位擬修約數(shù)值修約值-355 -36x10（5）不許連續(xù)修約擬修約數(shù)字應(yīng)在確定修約位數(shù)后一次修約獲得結(jié)果，而不得多次連續(xù)修約。例如，修約15.4546，修約間隔為1正確的做法：15.454615不正確的做法：15.454615.45515.4615.516可疑數(shù)據(jù)的取舍方法工程質(zhì)量常會發(fā)生波動情況。由于質(zhì)量的波動，自然會引起質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的參差不齊，有時還會發(fā)現(xiàn)一些明顯過大或過小的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為可疑數(shù)據(jù)。因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析之前，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計法判別其真?zhèn)危Q定取舍。（1） 拉依達(dá)法當(dāng)試驗次數(shù)較多時，可簡單地用3倍標(biāo)準(zhǔn)差（3S）作為確定可疑數(shù)據(jù)取舍的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)某一測量數(shù)據(jù)（）與其測量結(jié)果的算術(shù)平均值（）之差大于3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差時，即，則該測量數(shù)據(jù)應(yīng)舍棄。判別標(biāo)準(zhǔn)取3S的理由是：根據(jù)隨機(jī)變量的正態(tài)分布規(guī)律，在多次試驗中，測量值落在-3$與+3S之間的概率為99.73%，出現(xiàn)在此范圍之外的概率為0.27%，出現(xiàn)的可能性很小，幾乎是不可能。因而在實際試驗中，一旦出現(xiàn)，就認(rèn)為該測量數(shù)據(jù)是不可靠的，應(yīng)將其舍棄。另外，當(dāng)測量值與平均值之差大于2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（即）時，則該測量值應(yīng)保留，但需存疑。如發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)（施工）、試驗過程中，有可疑的變異時，該測量值則應(yīng)予舍棄。（2） 肖維納特法進(jìn)行n次試驗，其測量值服從正態(tài)分布，以概率1/2n設(shè)定一判別范圍（一Kn?S，Kn?S），當(dāng)偏差（測量值與其算術(shù)平均值之差）超出該范圍時，就意味著該測量值是可疑的，應(yīng)予舍棄。因此，肖維納特法可疑數(shù)據(jù)舍棄的標(biāo)準(zhǔn)為：式中：Kn—肖維納特系數(shù)，與試驗次數(shù)n有關(guān)，如表1-1所示。肖維納特法改善了拉依達(dá)法，但從理論上分析，當(dāng)n—s，Kn—s，此時所有異常值都無法舍棄。此外，肖維納特系數(shù)與置信水平之間無明確聯(lián)系，已逐漸被格拉布斯法所代替。（3）格拉布斯法格拉布斯法假定測量結(jié)果服從正態(tài)分布，根據(jù)順序統(tǒng)計量來確定可疑數(shù)據(jù)的取舍。做n次重復(fù)試驗，測得結(jié)果為、、...、，..?，，而且服從正態(tài)分布。為了檢驗（i=1，2,…，n）中是否有可疑值，可將按其值由小到大順序重新排序，得：根據(jù)順序統(tǒng)計原則，給出標(biāo)準(zhǔn)化順序統(tǒng)計量g：當(dāng)最小值可疑時，則當(dāng)最大值可疑時，則式中：一測量值的算術(shù)平均值；S一測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)格拉布斯統(tǒng)計量的分布，在指定的顯著性水平。（一般。=0.05）下，求得判別可疑值的臨界值，格拉布斯法的判別標(biāo)準(zhǔn)為：則可疑值是異常的，應(yīng)予舍去。其中值列于表1-2。利用格拉布斯法每次只能舍棄一個可疑值，若有兩個以上的可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)該一個一個的舍棄，舍棄第一個數(shù)據(jù)后，檢測次數(shù)由變?yōu)椋源藶榛A(chǔ)再判別第二個可疑數(shù)據(jù)是否應(yīng)舍去。每次均值和均方差要重新計算，再決定取舍。數(shù)據(jù)處理的工程應(yīng)用比如某新建二級公路設(shè)計彎沉值ld=33（0.01mm），其中一評定段（瀝青混凝土面層）彎沉測試結(jié)果如下（單位為：0.01mm）38，42，30，14，13，10，16，19，12，14，17，20。彎沉的評定計算如下：平均值=（38+42+30+14+13+10+16+19+12+14+17+20）/12標(biāo)準(zhǔn)偏差：S=10.5(0.01mm)代結(jié)果表明該路段彎沉檢測結(jié)果不符合要求，彎沉作為路基和路面工程檢測的關(guān)鍵項目，彎沉不合格是土方路基或路面面層評定結(jié)果不合格，但是如果盲目的返工，12個檢測數(shù)據(jù)所代表的路段將全部挖除重新施工，工程造價將明顯提高，若根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可疑數(shù)據(jù)的處理方法對測量值與平均值之差大于2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（即）時，需存疑，即舍棄（舍棄42）。對剩余11個數(shù)據(jù)38，30，14，13,10，16，19，12，14，17,20重新進(jìn)行計算后彎沉合格，所以實際只需要將檢測結(jié)果為42的代表路段進(jìn)行返工處理，即可滿足彎沉要求