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《南京大学》 2017年
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地质工程光纤监测信息三维可视化系统研发

张其琪  
【摘要】:地质工程监测是防治地质灾害的重要途径。随着我国地质工程的迅猛发展和分布式光纤感测技术(DFOS)的不断进步,DFOS感测技术应用于地质工程监测越来越普遍,同时也产生了海量的光纤监测数据需要处理和可视化分析。因此,研发一种行之有效的光纤监测数据可视化分析方法具有重要意义。科学计算可视化是一种以计算机为基础的能够准确、直观、迅速、可交互、分布式处理信息的方法。据此,论文研发出了地质工程光纤监测信息三维可视化系统,建立了基于光纤监测信息的地质工程可视化综合模型,实现了桩基和隧道光纤监测信息、的三维可视化。论文研究内容和成果总结如下:(1)分析了三维建模技术的现状及其在地质工程中的应用,详细介绍了科学计算可视化的原理与特点,并阐述了其应用于地质工程光纤监测数据可视化的重要性。(2)针对光纤监测数据特点,对光纤监测信息三维可视化系统进行了总体设计,介绍了光纤监测数据前期处理方法、系统开发环境与实现工具、系统的功能模块与工作流程。(3)研发了光纤监测数据可视化模块,包括监测数据前期处理模块和监测数据可视化模块。重点介绍了监测数据可视化的流程、数据网格化、空间插值算法、插值参考点选取、插值方法的比较和监测云图绘制和映射等;提出了以规则网格化、空间插值以及邻近查找法为基础的云图绘制方法,并使用计算机编程实现了以克里金插值和反距离权重为基础的云图绘制方法。(4)介绍了各种结构体的建模方法。采用克里金插值与表面建模方法实现了地层建模;采用S-Rep方法实现了桩基建模;采用CSG方法与B-Rep方法实现了隧道建模,并展示了这几种可视化模型。(5)建立了基于光纤监测信息的桩基和隧道可视化综合模型。结合地层信息与监测数据,建立了桩基综合模型,使光纤监测信息以直观的方式显示在桩基之上;采用纹理映射技术,实现了光纤监测信息的隧道可视化综合模型,并介绍了具体实现步骤。(6)以苏州地铁盾构隧道1号线光纤监测为例,采用论文提出的方法,建立了苏州地铁1号线光纤监测信息可视化综合模型,证明了论文研究成果的可行性和有效性。论文成果提高了地质工程如桩基和隧道工程光纤监测的可视化水平,相关技术和方法可在实践中推广应用。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP311.52;P642

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