2. 多测点PPV数据异常值识别与处理
为什么同一爆次的多测点数据必须做异常识别
同一爆次中，各测点理论上应服从相近的衰减规律：随着爆心距增大，PPV 总体下降。但现场常因传感器耦合不良、线缆松动、近场结构共振、雷管段别记录错误、测点坐标录入偏差等原因，出现个别测点 PPV 明显偏离群体趋势。若不处理，这些点会在回归中产生高杠杆效应，把衰减指数和场地系数整体拉偏。
本例的任务边界很明确：只针对同一爆次的多测点 PPV 样本做异常识别与处置，输出一份带判定依据的清洗结果，供后续回归使用。异常判定采用两条互补准则：
- 箱线图准则（稳健、适合小样本）：以四分位距 IQR = Q3 − Q1 构造上下栅栏，超出 [Q1 − 1.5·IQR, Q3 + 1.5·IQR] 记为疑似异常。它对极端值不敏感，适合测点数 5～15 个的爆次。
- 3σ 准则（参数化、适合近似正态）：以均值 μ 和标准差 σ 构造 [μ − 3σ, μ + 3σ]，超出记为疑似异常。注意 σ 本身会被异常值放大，因此需先剔除明显错误点再计算，或与箱线图结果交叉验证。
两条准则都命中的点，处置优先级最高；仅一条命中的点，需结合现场记录判断是剔除还是修正。
本例教学数据（同一爆次，最大单响药量 Q = 24 kg）
下表为某次台阶爆破 10 个测点的实测记录。PPV 已按三向峰值合速度计算完成，单位为 cm/s；爆心距 R 单位为 m。数据为教学示例，用于演示判定流程。
| 测点 | R (m) | PPV (cm/s) | 现场备注 |
|---|---|---|---|
| M1 | 18 | 4.82 | 正常 |
| M2 | 25 | 3.41 | 正常 |
| M3 | 32 | 2.66 | 正常 |
| M4 | 40 | 2.05 | 正常 |
| M5 | 48 | 1.72 | 正常 |
| M6 | 55 | 1.48 | 正常 |
| M7 | 63 | 1.31 | 正常 |
| M8 | 70 | 1.19 | 正常 |
| M9 | 36 | 6.90 | 传感器底座松动，复测未做 |
| M10 | 45 | 0.21 | 线缆接头进水，通道漂移 |
判定过程：箱线图与 3σ 双准则交叉
先对 10 个 PPV 值排序：0.21, 1.19, 1.31, 1.48, 1.72, 2.05, 2.66, 3.41, 4.82, 6.90。
- 中位数 Q2 = (1.72 + 2.05)/2 = 1.885；Q1 取下四分位 ≈ 1.31，Q3 取上四分位 ≈ 3.41（小样本采用邻近秩位取值，工程上可接受）。
- IQR = 3.41 − 1.31 = 2.10；下栅栏 = 1.31 − 1.5×2.10 = −1.84；上栅栏 = 3.41 + 1.5×2.10 = 6.56。
- 箱线图判定：M9（6.90）> 6.56，超上栅栏；M10（0.21）虽低于下栅栏？0.21 > −1.84，未超下栅栏——这是箱线图在低值端偏保守的典型表现，需靠 3σ 补位。
- 3σ 判定：全部 10 点 μ = 2.575，σ = 1.876，区间 [−3.05, 8.20]，M9、M10 均未超 3σ。原因是两个异常值把 σ 抬高了，说明直接对含异常值的全样本套 3σ 会失效。
因此正确做法是：先用箱线图锁定高值异常 M9，剔除后重算 μ、σ，再对剩余样本做 3σ 复核。剔除 M9 后 9 点：μ = 2.094，σ = 1.196，区间 [−1.49, 5.68]，此时 M10（0.21）仍在区间内，但结合“线缆进水、通道漂移”的现场记录，判定为无效数据，剔除而非修正。
剔除还是修正：判定依据与处置结论
异常点不能一律删除，也不能一律“拉回趋势线”。本例按以下依据给出处置：
| 测点 | PPV | 箱线图 | 3σ（重算后） | 现场证据 | 处置 |
|---|---|---|---|---|---|
| M9 | 6.90 | 超上栅栏 | 超上界 | 底座松动，未复测 | 剔除：物理原因明确，且无复测值可替换 |
| M10 | 0.21 | 未超（低端保守） | 区间内 | 接头进水，通道漂移 | 剔除：信号链故障导致读数失真，非真实振动 |
若某异常点现场记录为“坐标录入错误”或“量程设置错误”且原始波形完好，则应修正而非剔除：例如坐标错录导致 R 偏差，可回到原始记录改正 R 后重新计算 PPV 并放回样本；量程错设则按正确灵敏度系数重算电压—速度换算。本例 M9、M10 均属传感器/线缆层面的物理失效，无可靠原始数据可恢复，故剔除。
清洗结果与回归样本交接
剔除 M9、M10 后，本爆次保留 8 个有效测点，PPV 范围 1.19～4.82 cm/s，R 范围 18～70 m，样本单调性良好（R 增大、PPV 减小），可直接进入后续“药量—距离—PPV”三元样本集配对。清洗记录应随样本一并留存，字段至少包含：爆次编号、测点号、原始 PPV、判定准则命中情况、现场证据、处置方式（保留/剔除/修正）、处置后 PPV。这样在回归出现异常残差时，能快速回溯到具体测点的处置决策。