1.一种锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤S1.在锚碇地连墙上布置位移传感器,沿水平和竖直方向形成均匀分布的三维监测阵列,并组建包括该三维监测阵列的锚碇地连墙监测系统;步骤S2.对步骤S1中的锚碇地连墙监测系统的各节点进行时间同步;步骤S3.实时采集地连墙上各类传感器数据并上传至云端监测数据库;步骤S4.采用薄板样条插值法,通过最小化能量泛函拟合离散监测数据,得到观测值r(x i ,y i ,z i )对应的估计函数f;将地连墙划分为网格结构,通过估计函数f将离散监测数据扩展为高密度网格数据,实现地连墙表面的虚拟传感;步骤S5.对步骤S4中的高密度网格数据进行残差分析,识别和剔除异常传感器数据;步骤S6.将步骤S5处理后的数据渲染为交互式并叠加颜色标记的三维热力图,进行多种操作和信息查询。
2.根据权利要求1所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于:步骤S2的具体方法包括:建立统一的时间基准,通过NTP协议同步各位移传感器节点与汇聚节点、数据库服务器的系统时钟,实现分布式监测网络的时间同步。
3.根据权利要求1所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于:步骤S3的具体方法包括:实时采集地连墙上各类传感器的数据,利用基于ZigBee协议的无线传感网络技术,将监测数据封装为统一的数据帧格式,实时上传至云端监测数据库。
4.根据权利要求3所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于:步骤S3还包括在数据帧中附加时间戳标签,记录数据的采集时刻,针对不同传感器的采样频率差异,设计自适应数据采集策略。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于,步骤S4中采用薄板样条插值方法,通过最小化能量泛函来拟合离散监测数据的方法包括:S41:某个时间点下,设地连墙有n个传感器观测值r(x i ,y i ,z i ):r(x i ,y i ,z i )=f(x i ,y i ,z i )+ε(x i ,y i ,z i ),i=1,2,...,n (1)式中f是观测值r(x i ,y i ,z i )对应的估计函数;ε是估计误差,为零均值、非相关性随机误差;(x i ,y i ,z i )是欧式空间坐标;S42:使得估计函数f最大程度接近观测值,能量函数ξ(f)应为:ξ(f)=E d (f)+λE(f) (2)式中λ为平滑参数,可以平衡控制变形刚度E d (f)与拟合曲面的平滑度E(f)。
6.根据权利要求5所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于,步骤S4中将地连墙划分为网格结构,通过估计函数f将离散监测数据扩展为高密度网格数据的方法包括:将地连墙在虚拟坐标系中划分为网格结构,利用估计函数f计算每个网格点的位移值,网格数据计算完成及时上传到锚碇地连墙监测系统的云端数据库存档;实现地连墙表面的高密度虚拟传感。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于,步骤S5的异常传感器数据剔除的方法包括:(1)根据S3步骤所确立的估计函数 f ,估算所有监测点的值;(2)将估算值与实测值逐点比较,计算每个监测点的残差;(3)分布统计残差的均值μ和标准差σ;(4)残差绝对值超过μ+2σ的监测点标记为疑似异常点;(5)剔除识别出的异常传感器数据,记录异常传感器,并重新构建估计函数f;(6)重复(1)-(5)过程,直至没有新的异常点出现,最终确认插值函数及异常传感器列表。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法,其特征在于,步骤S6的地连墙变形三维可视化方法包括:(1)将获取数据的结果,以JSON格式返回给前端;(2)前端通过AJAX或Fetch.API发送请求获取到监测点的(x,y,z)坐标及其对应的变形值;(3)利用Plotly.js渲染三维热力图;(4)在热力图上,进一步在每个监测点位置叠加红色标记,表示传感器的位置;(5)使用scatter3d图层单独渲染传感器点,清晰标注传感器位置,并支持鼠标交互;(6)通过hoverinfo和hovertemplate定制悬停时显示的内容,使得每个传感器的详细信息可被查询。
9.一种锚碇地连墙异常识别与三维可视化系统,其特征在于:网络时间同步单元,用于对锚碇地连墙监测系统的各节点进行时间同步;数据采集及上传单元,用于对锚碇地连墙监测系统的原始传感器数据进行收集、处理及存储;离散监测数据扩展单元,用于采用薄板样条插值方法,通过最小化能量泛函来拟合离散监测数据,得到观测值r(x i ,y i ,z i )对应的估计函数f;将地连墙划分为网格结构,通过估计函数f将离散监测数据扩展为高密度网格数据,实现地连墙表面的虚拟传感;异常传感器数据剔除单元,用于对锚碇地连墙监测系统的高密度网格数据,进行残差分析,识别和剔除异常传感器数据;地连墙变形三维可视化单元,用于对锚碇地连墙监测系统的三维可视化模型进行构建。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行权利要求1-8任一项所述的用于锚碇地连墙测点异常识别与全域变形三维可视化方法。