数据分析设计范文

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篇1

[教材分析及处理]

本节课是在学生上节学习了Excel2000数据编辑和计算的基础上，提高学生运用Excel2000知识解决实际问题的能力上的授课内容。

由于我校地处农村乡镇，学生水平参差不齐，基础不牢固，故我们在进行课堂教学时要降低难度，教师以指引等手段引导学生设计问题、思考问题、解决问题，以达到我们完成教学的目的。

本节课内容实践性强、难度不算大，但涉及知识面较广，所以借助于“校园卡拉OK大赛”评分表为实际问题分析对象，从排序、筛选到分类汇总三种操作入手，层层跟进，让学生体验如何利用技术方法实现分析数据的目的。最后的巩固练习通过二个实例，引导学生培养分析统计数据的能力。

[教学目标]

知识与技能：

1、 了解电子表格是进行数据分析的工具

2、 掌握排序、筛选和分类汇总等分析方法的特点与意义

3、 能运用排序、筛选和分类汇总等方法进行简单的数据分析

过程与方法：本节课通过对学生生活中的实际问题的需求分析，学生掌握排序、筛选、分类汇总等数据分析的分析的基本方法，以及利用这些方法所能实现的分析目标，培养学生观察问题、思考问题的能力和数据分析能力。

情感态度与价值观：体验利用数据分析手段分析数据的过程，感受数据背后所蕴涵的丰富信息，培养学生对数据的情感和从数据中探求信息的意识。

[重点、难点与疑点]

本节的重点是排序、筛选和分类汇总等基本分析方法的运用，难点是如何利用这些分析方法实现数据分析的目的，疑点是这些方法所能实现的分析目标。

[教法设计]

本节课教学重点在于如何运用EXCEL知识解决实际问题，所以教学过程中使用了分组讨论法、作品展示激励法等多种教学方法以激发学生完成课堂教学任务。

[学法设计]

学生思维活跃，有强烈的求知欲望，在教学过程中，力争抓住这一特点，并强化其好胜心理。授课过程中，让学生亲自体验信息处理的过程，自主学习与合作讨论相结合，加强合作意识的培养。

[教学过程和教学模式]

根据本节课的知识特点、学生已有的知识水平和教学目标的确定，我选用了自主学习的教学模式，主要采用学生分组合作研讨，自身动手实践的方法。课前准备为大屏幕投影，待处理的电子表格和教学短片。

[教学过程设计]

提出问题------分组解决实际问题-----成果展示与评价------课堂小结 ――知识拓展。

[教学过程]

1、 提出问题，激发兴趣

*屏幕展示卡拉OK比赛现场花絮，把学生的注意力吸引到课堂上来，激发他们亲自实践的欲望。

*场景及解说：为庆祝“五四”青年节，学校举办了一场校园歌曲卡拉OK大赛，赛后德育处的李主任找到我让我帮他一个忙。“帮他分析出每名选手的总名次、级部名次 ，评出最佳校园歌手、年级优秀歌手 ；每个年级的选手得分情况 ；哪个年级的成绩好，评出优胜年级 。 根据李主任提供的数据，我们同学们给他解决一下这几个问题好不好？要想处理好这几个问题，我们必须学会如下知识点：排序、筛选、分类汇总。导入新课。

*打开待处理的数据表（屏幕广播），

*提出本节课的任务（屏幕广播）：

任务1按“得分”排序，得出每名选手的总名次，评出最佳校园歌手（排序、自动填充）

任务2、按“年级”和“得分”排序得出每名选手的出级部名次，评出年级优秀歌手（排序、自动填充）

任务3 利用筛选功能显示分析每个年级的选手得分情况（自动筛选）

任务4 试分析哪个年级的成绩好，评出优胜年级（分类汇总）

2、自主学习，合作研讨

首先将学生成四个小组，以小组为单位阅读、实践和研讨本节课的知识要点。要求借助计算机进行实践并在小组内思考、探究完成学案。（教师巡视指导）

（本环节的设计目的是：知识点较简单，学生自主学习与合作学习相结合，加强交流意识、合作意识的培养）

3、强化应用--------学生尝试解决问题

（1）、排序方法：请参考学案，注意根据需要选择不同的排序方式以及自动填充名次序列的方法

（2）、筛选方法：请参考学案，注意筛选只是将不满足条件的信息暂时隐藏，不等于删除操作，筛选对文件信息没有破坏作用。学生可自己尝试如何恢复显示所有信息。

（3）、分类汇总：操作思路：先分类（排序）再统计（求和、平均值、计数等）操作过程参考学案，值得注意的是，在分类汇总前，必须先按分类项目对表格数据进行排序，否则，将不会得到正确的结果。

要求：在完成上述任务后，以小组为单位报告。

得出基本操作步骤，学生相互协作自主合作完成上述问题，教师巡视指导。

4、成果展示与评价

（1）每组各选出一名同学在大屏幕上展示作业

（2）全班交流：各组间互帮互助，解决（1）中出现的实际问题并交流操作

（本环节的设计目的是拉近小组间的差距，防止某一个小组的工作出现停顿情况，而且通过小组间的操作心得交流，各组可以有针对性地调整本组的操作计划，提高学习效率。）

（3）教师点评。

A、教师从学生在操作技巧上的表现进行评价：例如数据处理结果正确？方法是否得当？问题出在哪里？如何补救？

B、教师从学生在操作过程中的表现上进行评价： 例如考虑问题的角度是否恰当？思考问题的方式是否新颖独特？有无独到的见解？有无值得大家学习的精神和勇气？

（本环节的设计目的是：展示作品，激励学生的成就感。）

5、课堂小结

同学们，你们今天运用自己的知识成功帮助李主任解决了难题，我为你们骄傲。通过今天的学习，你们掌握了一些信息处理的知识，希望对你们以后的学习或工作中有所帮助。

（本环节的设计目的是：让学生抓住课堂内容的主干。）

[巩固与提高（课后作业）]

（1）分析某次运动会初一级部运动员成绩，为学校挑选各项目的运动员，并做出公平合理的评价。

（2）分析我国部分城市月平均气温表，按年平均气温排序，分析哪些城市年平均气温最高或最低；并找出月平均气温最高或最低的城市，试用你学过的地理知识解释其原因。

篇2

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2798-04

目前在激光准直、测角、自动跟踪等精密光电检测系统中，探测目标位置的连续变化已经变得非常重要。位置敏感探测器（Position Sensitive Detector，PSD）是对入射到光敏面上的光斑能量中心位置敏感的光电感应器件，可以利用少数几个输出光电信号的相对程度来计算位置信息。由其构成的数据分析系统具有位置分辨率高、响应速度快等特点[1]；四象限探测器（Four-Quadrant photodetector，QPD）通过比较四个象限的电流来确定光斑中心在二维平面上的位置坐标，其数据分析系统可以探测目标位置的连续变化，具有位置分辨率高、响应速度快、调节方便等特点[2-3]。该文在对光电位置敏感器件构成的数据分析系统研究的基础上，开发了一套上位机软件界面。该上位机软件交互界面设计了供用户选择位置敏感器件型号及输入系统修正参数的窗口，通过对串口通信和USB通信方法的研究，设置了上下位机通信控制部分，同时，设计了光斑中心位置数据文本直观显示、模拟坐标绘制、历史信息保存模块，及设备状态显示模块。软件功能全面、界面友好、操作直观、方便，且适用于其他型号的位置敏感器件数据分析系统中。

1 开发工具简介

Visual C++ 6.0拥有强大的功能和友好的界面，能为用户提供一个良好的可视化开发环境，它将程序和资源的编辑、编译、调试和运行融为一体，且提供了大量的程序开发工具。MFC是它一个庞大的类库，实现了标准的用户接口，提供了管理窗口、菜单、对话框的代码，可实现基本的输入/输出和数据存储，为用户开发Windows应用程序建立了一个非常灵活的应用程序框架[4]。

在MFC中对消息的处理利用了消息映射的方法，该方法的基础是宏定义实现，通过宏定义将消息分派到不同的成员函数进行处理。因此，在这种机制的支持下，MFC具有强大的消息处理能力[5]。

借助VC++提供的软件代码自动生成可视化资源编辑的功能及MFC消息映射机制，可以很便捷地开发上位机软件交互界面。

2 交互界面设计

上位机软件交互界面包括供用户选择位置敏感器件型号及输入相应修正参数的窗口部分，上下位机通信控制部分，数据/设备状态显示部分。

2.1 供用户选择输入的窗口设计

利用下拉式列表框控件提供供用户选择位置敏感器件型号的窗口。通过给其连接变量m_Type，利用m_Type.AddString（）函数为列表框添加选项，m_Type.SelectString（-1， "HY1315（Active area 1.3*15mm）"）函数添加默认选项。软件通过m_Type. GetCurSel（）函数获得用户的选择，完成相应量程及坐标轴范围的改变及显示。利用编辑框控件提供用户输入增益及修正系数的窗口，以完善数据处理[6]。

2.2 上下位机通信控制模块设计

上下位机通信控制模块是数据分析系统实时数据采集的核心部分。设计中采用了串口通信和USB通信两种方式进行数据采集与传输。其中，串口通信用于测试，USB通信用于实际数据传输。

图1 USB通信流程图

2.2.1 串口通信控制部分

利用单选按钮控件提供串口号选择窗口，通过函数GetCheckedRadioButton（）获取串口号。通过按钮控制串口设备的状态，按钮交互的实现，通过MFC类向导对按钮按下时，触发消息BN_CLICKED进行拦截，并重写对应的消息处理函数On*Button（），在函数中完成相应按钮的功能。串口控制区中，“Open”、“Close”按钮对应的函数在获取用户选择的串口号后，分别完成对应串口的打开及关闭功能；“Start”、“Stop”按钮通过控制参数m_SPStop控制串口通信的开始与否。借助串口类成员函数OnComm（）实现接收字符及相应数据处理的功能[7]。

2.2.2 USB通信控制部分

USB通信接口具有即插即用的特点，方便与微处理器进行联机通信，同时USB的通信效率要远远高于RS232、RS485等通信接口。USB通信控制部分通过按钮控制数据传输，根据用户选定的位置敏感器件型号，进行相应的数据处理。通信程序流程图如图1所示。

“Link”按钮通过标志位m_OpenFlag控制设备是否连接。“Start”和“Stop”按钮通过标志位m_stop控制数据接收与否。“Suspand”按钮通过参数m_pause控制数据传输的暂停和继续，当按下该按钮时，按钮改变为“Continue”字样，同时通过调用Invalidate（）函数使整个客户区无效，这时Windows会在应用程序的消息队列中放置WM_PAINT消息，MFC为窗口类提供了其消息处理函数OnPaint（）；当再次按下该按钮时，OnPaint（）函数负责重绘窗口，从而重新进行数据传输。

上下位机的数据通信通过直接调用CH375DLL.dll动态链接库实现。CH372是一款USB总线的通用设备接口芯片，是芯片CH375的功能简化版，硬件成本更低，且完全兼容CH375，可以直接使用其WDM驱动程序和动态链接库。CH372在计算机端提供了应用层接口，即由动态链接库DLL提供的面向功能应用的API，包括：设备管理API、数据传输API及中断处理API。设备管理API包含了打开设备函数CH375OpenDevice（），关闭设备函数CH375CloseDevice（）；数据传输API包含了读取数据块（数据上传）函数CH375ReadData（），写出数据块（数据下传）函数CH375WriteData（）等[8]。

2.3数据/设备状态显示设计

上位机软件在数据传输过程中，借助CString类成员变量stateinfo直观显示设备状态。数据接收处理后，借助Format（）函数，以文字形式直观显示光斑中心位置的横纵坐标值，利用绘图函数在模拟坐标中显示光斑位置。借助文件实现数据历史信息保存的功能，关键代码如下：

GetDlgItem（IDC_RECEIVE_EDIT）PostMessage（WM_VSCROLL，SB_BOTTOM，NULL）；

CString strPath；

图2 HY1315系统调试结果图

GetModuleFileName（NULL，strPath.GetBufferSetLength（MAX_PATH+1），MAX_PATH）；

strPath.ReleaseBuffer（）；

//此时strPath内容为工程文件全路径，如：E：＼TestPro＼Exam＼ Test.exe

//以下函数作用是获取最后一个"＼"的位置

图3 四象限探测器系统调试结果图

int nPos=strPath.ReverseFind（'＼＼'）；

//开始取全路径

strPath=strPath.Left（nPos+1）；//此时strPath保存为当前工程的全路径，如：E：＼TestPro＼Exam＼

//保存文件

CFile m_rFile；

if（！m_rFile.Open（"Rec.txt"，CFile：：modeCreate | CFile：：modeWrite）） {

AfxMessageBox（"创建记录文件失败！"）；}

m_rFile.Write（m_Receive，m_Receive.GetLength（））；

m_rFile.Close（）；

3 实际调试结果

上位机软件设计完成后，运行程序，选择位置敏感器件的型号为默认选项，即一维位置敏感探测器HY1315，连接其对应的系统设备，输入需要的增益参数，选择串口号，单击串口控制区“Open”按钮打开串口，“Start”按钮接收数据，此时上位机界面数据、设备状态显示，模拟光斑坐标结果如图2所示。再次运行程序，选择四象限探测器型号，即QP36（Active area 6*6mm），连接相应系统设备，单击USB通信控制区按钮，可以控制数据传输设备的状态，单击“Link”按钮打开设备，“Start”按钮接收数据，此时上位机软件界面结果如图3所示。

4 结束语

针对位置敏感器件构成的数据分析系统，通过对串口通信和USB通信方法的研究，借助VC++提供的软件代码自动生成可视化资源编辑的功能及MFC消息映射机制，设计了上位机人机交互界面。调试结果证明，该界面能够实现用户选择输入，实现数据的上下位机通信传输，直观显示数据，准确绘出光斑在模拟坐标中的位置，完成光斑位置的历史信息存储。设计为数据分析系统提供了一套功能全面、界面友好、操作直观、方便的上位机软件。应用中只需修改对应的数据处理，即可应用到其他类似的数据分析系统中，很大程度上增强了系统的实际应用性。该界面已用于PSD及QPD数据分析系统试验箱中。

参考文献：

[1] Henry J，Livingstone J.Improved position sensitive detectors using high resistivity subs- trates[J].J Phys D ：Appl Phys ，2008，41.

[2] Liu Yun，De Xu，MinTan.A new pre-alignm ent approach based on four-quadrant-photo- detector for IC mask[J].International Journal of Automation and Computing，2007， 4（2）： 208 -216.

[3] Guo Li，Zheng Shuang.A high-performanc -e smallsignal amplifier[J].Journal of Northe-ast Agricultuial University，2005，12（2）：141-145.

[4] Wang Ziying.The design of scene simula- tion system based on MFC programming fra- mework[J].Advanced Computer Control （ICA CC）.2010，V3： 302-305.

[5] 潘恒.基于VC++/MFC的麻将牌连连看程序设计.[J]科协论坛：下半月，2011，25（5）： 53-54.

[6] 揣锦华.面向对象程序设计与VC++实践[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005：201-204.

篇3

一、引言

随着“互联网+”时代的到来，各行各业都发生了巨大变化。把互联网平台、云数据、信息通信技术与教育行业结合，或许可以在教育领域里创造一种新生态。［1］在互联网信息技术支持下，职业教育手段多样，学习途径也可以变得简单方便。信息化的教学手段不仅可以激发学生的学习兴趣，更可以使学生利用零散时间学习，打破传统教学时间和地域的限制。除此外，利用平台反馈的各种数据，教师可以随时掌握学生的学习进展和学习效果，因地制宜规划教学任务、改进教学方法、调节教学进度等。另一方面，基于闯关模式的信息化教学平台也在逐渐走入中职院校的教学课堂。由于目前大多数中职院校的英语教学主要采用传统的课堂教学手段，即“填鸭式”的教学方法。在这种教学情形下，学生学习的主动性不高，师生课堂互动少，学生缺乏学习成就感，厌学情绪强烈，导致教学效果不理想。因此，“互联网+”背景下的闯关模式教学正是利用中职学生爱玩游戏的天性，在模拟闯关游戏的情境下，在教学平台上进行游戏式英语教学。［2］让学生在游戏中主动学习，在学习中感受到游戏带来的乐趣，达到在轻松氛围中掌握知识的目的。与此同时，闯关模式的教学进度和教学成果的数据分析功能也尤为重要，通过数据分析教师可以更好的反思自己教学方式需要改进的地方，从而进一步优化教学内容。文章通过研究闯关模式的教学意义、教学流程以及教学数据分析在中职英语教学的应用，可为现阶段基于闯关模式的中职英语教学实践提供有效的方法，具有中职英语教学借鉴价值。

二、闯关模式在中职英语的应用

职业教育是以学生服务为核心的服务型教育，目的在于培育学生在步入社会工作时拥有一技之长，而不仅仅是一纸证书。大部分传统课堂教学有师资、授课时间和地点的要求，由于课时和课外精力有限，教师往往以急于完成教学大纲要求，采取“满堂灌”“一刀切”的教学方法。由于中职院校学生的基础较差，学习主动性不强，学生彼此能力不一，教师对学生的基础及进步空间不了解，“教师灌输，学生厌学”的教学方式使得教学效果很不理想。英语作为基础学科具有一定的特殊性。在中职英语教学过程中，师生互动和生生互动是非常重要的学习过程，学生敢于表达是学好英语最有效的方法。所以，在教学过程中，首先应激发学生的学习兴趣，提高学生的学习自信心，让学生敢于用英语表达，乐于用英语进行互动。使学生于交流表达互动中，逐步掌握英语的词汇、语法等。闯关模式是基于游戏设置，通过合理设计“游戏关卡”来逐层加深知识的难易程度，整个闯关游戏所有的关卡设置内容既包含理论知识所需要掌握的知识要点，又包含具体应用的实操技能训练环节，形式多样。闯关模式的实质是利用游戏激发学生的学习兴趣，在游戏成功闯关后让学生获得学习成就感，增强学习信心与动力，从而爱上学习英语，变被动学习为主动学习。［3］闯关模式设置时一定严格按照教学大纲的内容，并且时刻注意学生学习过程中反馈的各种数据，根据数据分析掌握学生学情。

（一）闯关模式在中职英语学习中的设置

闯关模式按照学习内容的难易程度设置成不同等级的关卡，以移动终端的网络平台为支撑，学生以个人或小组的形式进行闯关。闯关模式的目的在于吸引学生主动参与学习，通过这种教学模式提高了学生应用英语的整体水平，同时也提升了教师的英语教学技能和研究能力。所以，游戏是手段，不能只注重学习过程，而忽视教学成果。学生要想闯关成功，就必须要掌握融入到闯关游戏中的各种英语知识和相关表达。闯关模式教学内容的设定是核心工作，是教师应“三思而后行”的任务。教师应依据教学任务，首先将教材内容进行分析梳理，按照教学流程（单词-语句-阅读）或者所学内容的难以程度进行梯度划分，将梯度设置成“关口”。［4］在每一次闯关之前，教师可以将教学任务中布置的闯关相关词汇和句型进行讲解，建立所谓的“闯关须知”，学生要想闯关成功，必须先学会相关的词汇和句型。开始闯关后，可将闯关任务分解，以个人或团体的形式闯关。教师可以将全部的学习任务放入“通关锦囊”中，供闯关失败的学生参考，为下一次闯关做储备。在闯关任务完成后，教师应及时通过后台数据了解学生的学习情况，如答题速度，思考时间，正确率，易错选项等数据，及时对学生的闯关结果进行考核与评价，以最快的速度了解学生学情，进而对教学内容和教学进度进行调整，以适应学生的学习步伐。教师在考核评价完成后应将闯关结果及时反馈给学生，学生在收到教师根据数据发表的相关评价后及时进行学结，为以后的闯关打好基础。下面以“MyInterest”主题教学任务为例，按照上述流程教师可将该主题分解成“兴趣词汇”“兴趣对话”“兴趣展示与比拼”等几个游戏环节，按照对应内容依次设立成“基础词汇关”“提升句型关”“终极表达关”“兴趣展示关”等难度不一的关卡，再根据教学任务要求，将和MyInterest有关的词汇、句型和片段阅读放入“闯关须知”中，让学生进行闯关前预习，以便于他们掌握通关的基本技能，降低闯关难度。闯关过程中，教师也可结合学生闯关的情况，随时发现学生的学习问题，随时记录，以便后期问题的讲解。任务结束后，将教学大纲中的主题相关课程讲解放在“通关锦囊”中，帮助学生学结。

（二）闯关模式教学设置的注意事项

首先，闯关设置的教学内容应遵循教学大纲规定。按照大纲规定的课程学习内容进行选择，并且要注重理论与实际的结合。闯关任务的设置应将教学目标自然地融入关卡中，紧密结合实训课程的能力目标，注意关卡中知识的环环相扣，知识点的引入要全面且不超纲。其次，教师要明确设置的关卡难度，根据教学内容的由浅入深，闯关所需掌握的知识也应按逐级增加的原则设置，这样学生才会有闯关的成就感，有继续闯关的勇气，在逐级过关后积累知识。［5］例如闯关时设为一颗星难度、两颗星难度、三颗星难度等类推。每一次闯关都要明确必备知识，时间限制和过关要求等等。以上文提到的“MyInterest”话题为例，具体任务分解可参照一下表格:在学生完成任务后，教师可以要求学生写出完成任务后的困惑、感想及感悟等，同要求掌握的词汇和句型一并放到“通关锦囊”中，作为闯关失败重新闯关或者后面闯关同学的闯关指南。最后，闯关设置任务切勿本末倒置。闯关的是为了提高学生的学习兴趣，使学生在轻松愉快的环境中完成学习。闯关不是目的，达到教学目标让学生掌握必备的英语技能才是最终目的。因此，在闯关后，教师应该针对学生闯关过程中表现出来的学习情况、能力表现等进行客观、真实地评价。利用平台数据的反馈建立相应的学生测评报告，将实训成绩纳入学生期中期末的总成绩中，激发学生的竞争意识。笔者曾针对中职英语教学现状和中职英语闯关模式教学现状对学生进行过问卷调查，问卷调查的对象分别是笔者所在的南靖第一职业技术学校2015级随机抽取的60名学生，共发放60份问卷，收回60份问卷，回收率100%。虽然该调查具有局限性，但是在一定程度上也反映了目前中职学生英语学习的现状对比情况。从问卷调查结果中可以看出：闯关模式教学可以提高学生的学习兴趣，有助于提高学生的英语学习成绩，并且有效提高了英语课堂的学习气氛，提高了学生的学习主动性。

三、闯关模式教学中数据分析的重要性

互联网带动了云数据的发展，使人们无论在何时何地都能用数据进行总结分析和预测。在中职英语的闯关模式教学中，教师除了设置闯关教学内容外，还要重视平台反馈的数据，要对数据进行收集整理和分析，从数据中采集学生学情等信息。利用闯关模式教学的目的在于激发学生的学习兴趣，如何验证教学模式的有效性？闯关模式的平台可以设置诸多数据，仍以上文提到的“MyInterest”学习主题的第一关基础词汇关为例，可以根据单词的闯关测试设置拼写速度、反应时间、正确率、历史错误率等数据。学生每闯过一关，教师就可以在后台收集相应的数据，收集所有学生的数据后，进行分析，为每一学生建立测评报告。通过测评报告，教师可以了解学生知识掌握情况，结合线下教学，帮助学生补短板，提高整体英语学习水平。除了学生的个人测评报告，教师还应建立闯关模式教学任务的整体测评报告。例如：对于错误率较高的单个知识点找到学生犯错的共性，利用线下教学面授优势，为学生细心巧妙讲解，突破重点难点。同时教师利用闯关模式平台数据可以直击学生学习难点，有效地指导学生学习，利用数据结果提高备课速度，不断优化设定的教学内容。总之，应用闯关模式等其他互联网平台作为新型教学手段，改革传统中职英语的教学模式，可不断提升中职学生对英语的学习兴趣和能力，同时通过平台中的数据反馈与分析还可以大大提升中职英语的教学成果，可实现为企业输送优秀的英语人才。

参考文献：

［1］张聪.基于“互联网+”积件式资源建设的中职英语教学探索［J］.考试周刊，2016（32）.

［2］王彩云.“互联网+”时代背景下的中职英语教学初探［J］.教育(文摘版)，2016（2）.

［3］曾丽婷.闯关式翻转课堂教学模式构建与实施［J］.中国教育信息化，2015（12）.

篇4

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、工程概况

北京铁路地下直径线工程，位于北京市中心区，隧道从前门东大街起，沿前门大街、宣武门西大街向西至长椿街后拐至西便门桥、天宁寺桥、白云路桥北侧，斜穿白云路桥至小马场附近出地面。隧道主要沿前门大街一线布置。前门大街3#地下人行通道修建于上世纪九十年代初期，位于前门东大街北京规划展览馆、正阳门车站旧址北侧，3#通道主通道为“回”字型闭合框架结构，宽9.0米，净高2.5米，长35米。梯道坡度为1:3.8和1:3.3两种，为“凹”型钢筋混凝土结构。

地下直径线将从3#通道南侧下方约9米处由西向东穿过。盾构直径12米。施工过程中对南侧部分主通道及两座梯道可能造成影响。

二、3#通道允许变形值

北京市市政专业设计院股份公司受北京铁路局北京站至北京西站地下直径线工程建设指挥部委托，对3#人行通道的现状进行检测设计咨询，评价地下穿越工程对通道结构安全的影响，提出通道的允许变形控制值，确定监测原则及技术标准。3#通道受盾构施工影响，主通道南侧部分（南侧变形缝向南）可能发生整体竖向沉降；在盾构施工掘进过程中，南侧梯道可能因施工扰动发生不均匀沉降。由于原设计梯道考虑主要受力方向为结构环向，纵向配筋较少，因此在施工过程中应尽量避免梯道纵向的不均匀沉降。参阅原通道设计资料，得出地铁直径线下穿3#地下通道应满足的控制技术指标：

1、主通道纵向（南侧变形缝以南部分）不均匀沉降控制值为5mm。主通道变形缝处不均匀沉降控制值为5mm。整体沉降控制值为10mm。

2、梯道纵向不均匀沉降控制值为5mm。主通道与梯道及梯道变形缝处不均匀沉降控制值为5mm。整体沉降控制值为10mm。

三、通道实施监测的技术方案

1、监测点的布设

1） 沉降监控网基准点布设原则:①稳定,作为变形监测的基准点,一定要远离施工影响区域,并有一定的埋设深度和不易遭受施工破坏；②联测方便；③至少有3个以上基准点,以便通过基准点的联测,检验基准点的稳定性，本工程布设了3个墙水准基准点。

2） 变形观测点的布设

变形观测点的布设原则:①监测点布设在被观测通道最能反映变形特性的位置上,需布设在主通道、梯道侧墙端头、沉降缝两侧, 布设在通道侧墙不同层高的分界处两侧；②点位应布设在便于观测、点位稳定和施工干扰小的地方；③监测点的数量应能足够反应整个建筑物基础的变形情况,并满足变形分析的需要，本工程共布设了24个变形点，如图1

图1变形点布设图

2、监测精度及使用仪器

《建筑变形测量规范》规定建筑物沉降观测等级按网的测站高差中误差µ确定，观测点测站高差中误差µ按下列公式估算

µ= （1）

µ=（2）

ms沉降量s的测定中误

m∆s沉降差∆s的测定中误差

QH网中最弱观测点高程的协因数

Qh待求点高差的协因数

沉降观测的精度要求,应当取决于观测的目的、建筑物预计允许变形值及建筑物的结构和基础类型。根据《建筑变形测量规范》为了监测建筑物的安全，ms、m∆s按下列规定确定：

1）沉降量等绝对沉降的测定中误差ms的确定，对于特高精度要求的工程可按地基条件，结合经验具体分析确定；对于其它精度要求的工程，可按低、中、高压缩性地基土的类别及建筑物对沉降的敏感程度的大小分别选±0.5mm、±1.0mm、±2.5mm，本工程地基土为中压缩性地基土，沉降量测定中误差ms取±1.0mm。

2）沉降差的测定中误差

不均匀沉降差的测定中误差，不应超过其允许变形值的1/20,本工程的沉降差测定中误差为m∆s=5mm/20=±0.25mm。

3）最弱点高程的协倒数

按本工程最长的水准路线计算最弱点高程的协因数，即权倒数，最长的水准路线BM12321190810131514121109050301BM2，最弱点为14点，14点距离BM1、BM2分别为9站。最弱点高程的协因数可按下式计算

（3）

n1、n2为最弱点距离起算点BM1、BM2的测站数

经计算最弱点14点高程协因数为QH=4.5

4) 纵向沉降差的协因数

本工程12点、14点为纵向沉降差异测点，BM1距离14点9站，BM2距离12点8站,12点、14点间隔1站，沉降差协因数可按下式计算

（4）

n1为起算点BM1至14点测站数

n2为起算点BM2至12点的测站数

n3 为14点、12点的测站数

经计算14点、12点的沉降差的协因数Qh=0.94

5）按公式（1）、（2）计算单位权中误差，确定本工程的测量精度

按（1）计算µ=0.33

按（2）计算µ=0.18

测站高差中误差µ最小值为0.18mm,介于变形测量规范一级、二级之间，按照从严掌握的原则，测量等级应为一级，应采用trimbel Dini03数字水准仪、铟钢条码尺观测。

3、监测频次

根据北京市地方标准《地铁工程监控量测技术规程》，确定监测频次：当开挖面到监测断面前后的距离L≤2B时，1-2次/天;当开挖面到监测断面前后的距离2B5B时，1次/周，基本稳定后1次/月(B:隧道直径或跨度;L:开挖面与监测点的水平距离)。当出现情况异常时，应增大监测频率。

4、主要监测技术

1）本工程基准点间联测，基准点、变形点间观测按变形测量一级的方法进行观测，基准点之间的水准联测,采用闭合水准路线的形式；监测点之间的水准观测,也采用闭合水准路线的形式,并至少应构成2个以上闭合环；而基准点与监测点之间的水准联测,采用往返复合水准路线的形式,之所以设计这样的水准观测路线,是因为闭合环或复合水准路线都具有多余观测,有利于检测外业观测中的误差和错误,提高外业观测数据采集的质量和可靠性,同时还有利于数据的严密平差和提高精度。

2）沉降观测的自始至终要遵循“五固定”原则。

①沉降观测依据的基准点、工作基点和被监测物上的沉降观测点，点位要稳定，只有这些观测依据稳定才能客观的反映出沉降的变化量，它们的变化代表了沉降物体的变化情况。

②仪器、设备要固定，每台仪器设备都有它自己的系统误差，都具有一定的精密度，这是不可能避免的，在同一整体工程监测过程中，必须固定所用仪器。

③观测人员要固定，观测者是通过自己的感觉器官来进行工作的，由于每个人的感觉的鉴别力的局限性，在进行仪器的安置、瞄准、读数等工作时，都会产生一定的误差，对观测结果会有一定的影响。

④观测时的环境条件基本一致，在观测过程中所处的外界自然环境，如地形，温度，湿度，风力，大气折射等因素都会给观测结果带来种种影响，而且这些因素随时都在变化，因此对观测结果产生的影响也随之变化，这就必然对观测结果带来误差，有些外界条件在实际工作中无法避免，在这所说的是尽量在同等条件下进行观测，为了减弱大气折射的影响，我们采取的措施就是在每一天的固定时间段进行，由于空气温度的不均匀，将使光线发生折射，视线即不成为一条直线，所以我们选择每天的固定时间段，温度，大气折射条件基本相似，可以减少误差。

⑤观测路线、镜位、程序和方法要固定，前后视距离相等的办法来减少由于仪器视准轴不平行于水准轴给观测结果带来的影响；测站上的观测程序可减弱由于仪器下沉等随时间变化对观测结果的影响，这些固定的方法都可以有效的减小误差。

以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次观测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。

5、沉降监测的数据处理与分析

监测数据处理与分析原则：

①首先进行数据的预处理, 即在观测过程中,实时地计算各测站的各项精度指标,对于超限的测站,应及时地进行重测、补测,当一条路线观测结束,计算路线的往返测较差或闭合差,以评定外业观测的精度。

②平差计算前首先对基准点的稳定性进行检验和分析，如果发现基准点有变动，不得使用该点作为起算点。经过多次复测或某期观测发现基准点变动，应重新选择参考系并使用原观测数据重新平差计算以前的各次成果。

③观测点的变动分析应基于以稳定的基准点作为起始点而进行的平差计算成果，二、三级及部分一级变形测量，相邻两期观测点的变动分析可通过比较观测点相邻两期的变形量与最大测量误差（取两倍中误差）进行，当变形量小于最大误差时，可认为观测点在这两个周期间没有变动或变动不显著；

通道沉降观测数据统计分析：

从沉降量-时间累计曲线图可以看出：

①在整个监测过程中未发现通道、梯道突然大量沉降、不均匀沉降等现象，从2013年2月1日盾构机掘进到通道部位起，通道下沉变形明显增大，累计沉降量与时间曲线呈单边下行光滑曲线，实测结果表明，通道总体沉降发展正常。

②主通道最大累计沉降量-7.38mm（20点），点位于通道的南端，梯道最大累计沉降量为-9.52mm（8点），点位于通道的西南口侧墙，均未超过相应的沉降允许变形值；

③主通道的纵向差异沉降值为-3.61mm（12点与14点），主通道沉降缝两侧沉降差最大-1.82mm（12点与10点），未超过差异沉降允许变形值。

④通道西南口及其与主通道结合处没发生裂缝、偏移等结构破坏情况，主通道伸缩缝没有变化，结构安全稳定。

四、结语

建筑物沉降观测不仅仅是测量学的一个范畴，对于建筑物结构、地质、工程施工都需要有一定的了解，这对于整个沉降观测的点位布设、沉降变形分析都很重要。

通过对建筑物地基沉降变形观测所需测量精度的分析和实例分析可以看出，确定合理的观测精度，然后制定相应的测量方法和相关的限差要求，是确保观测成果反映变形动态信息的基本条件。观测精度合理，测量方法正确，观测中严格执行相关限差要求，才能及时地为决策者和有关工程技术人员提供科学依据，从而保证建筑物安全和施工人员的安全。

严格按照《国家一、二等水准测量规范》规定的作业方法进行测量作业，立水准尺必须用尺撑，数字水准仪的i角稳定后每半个月检核一次，使i角尽量小，这样才能提高测量的精度。