本文關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程光纖監(jiān)測信息三維可視化系統(tǒng)研發(fā)　出處：《南京大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 地質(zhì)工程 分布式光纖感測技術(shù) 監(jiān)測數(shù)據(jù) 三維可視化 綜合模型 隧道 樁基

【摘要】：地質(zhì)工程監(jiān)測是防治地質(zhì)災(zāi)害的重要途徑。隨著我國地質(zhì)工程的迅猛發(fā)展和分布式光纖感測技術(shù)(DFOS)的不斷進步,DFOS感測技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)工程監(jiān)測越來越普遍,同時也產(chǎn)生了海量的光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)需要處理和可視化分析。因此,研發(fā)一種行之有效的光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化分析方法具有重要意義�？茖W計算可視化是一種以計算機為基礎(chǔ)的能夠準確、直觀、迅速、可交互、分布式處理信息的方法。據(jù)此,論文研發(fā)出了地質(zhì)工程光纖監(jiān)測信息三維可視化系統(tǒng),建立了基于光纖監(jiān)測信息的地質(zhì)工程可視化綜合模型,實現(xiàn)了樁基和隧道光纖監(jiān)測信息、的三維可視化。論文研究內(nèi)容和成果總結(jié)如下:(1)分析了三維建模技術(shù)的現(xiàn)狀及其在地質(zhì)工程中的應(yīng)用,詳細介紹了科學計算可視化的原理與特點,并闡述了其應(yīng)用于地質(zhì)工程光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化的重要性。(2)針對光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)特點,對光纖監(jiān)測信息三維可視化系統(tǒng)進行了總體設(shè)計,介紹了光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)前期處理方法、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與實現(xiàn)工具、系統(tǒng)的功能模塊與工作流程。(3)研發(fā)了光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化模塊,包括監(jiān)測數(shù)據(jù)前期處理模塊和監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化模塊。重點介紹了監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化的流程、數(shù)據(jù)網(wǎng)格化、空間插值算法、插值參考點選取、插值方法的比較和監(jiān)測云圖繪制和映射等;提出了以規(guī)則網(wǎng)格化、空間插值以及鄰近查找法為基礎(chǔ)的云圖繪制方法,并使用計算機編程實現(xiàn)了以克里金插值和反距離權(quán)重為基礎(chǔ)的云圖繪制方法。(4)介紹了各種結(jié)構(gòu)體的建模方法。采用克里金插值與表面建模方法實現(xiàn)了地層建模;采用S-Rep方法實現(xiàn)了樁基建模;采用CSG方法與B-Rep方法實現(xiàn)了隧道建模,并展示了這幾種可視化模型。(5)建立了基于光纖監(jiān)測信息的樁基和隧道可視化綜合模型。結(jié)合地層信息與監(jiān)測數(shù)據(jù),建立了樁基綜合模型,使光纖監(jiān)測信息以直觀的方式顯示在樁基之上;采用紋理映射技術(shù),實現(xiàn)了光纖監(jiān)測信息的隧道可視化綜合模型,并介紹了具體實現(xiàn)步驟。(6)以蘇州地鐵盾構(gòu)隧道1號線光纖監(jiān)測為例,采用論文提出的方法,建立了蘇州地鐵1號線光纖監(jiān)測信息可視化綜合模型,證明了論文研究成果的可行性和有效性。論文成果提高了地質(zhì)工程如樁基和隧道工程光纖監(jiān)測的可視化水平,相關(guān)技術(shù)和方法可在實踐中推廣應(yīng)用。
[Abstract]:Geological engineering monitoring is an important way to prevent geological disasters. With the rapid development of geological engineering in China and the continuous progress of distributed optical fiber sensing technology (DFOS). The application of DFOS sensing technology in geological engineering monitoring is becoming more and more common, and at the same time, there are a lot of optical fiber monitoring data that need to be processed and visualized. It is of great significance to develop an effective visual analysis method for optical fiber monitoring data. Scientific computation visualization is an accurate, intuitive, rapid and interactive method based on computer. Based on the distributed method of processing information, a 3D visualization system of optical fiber monitoring information for geological engineering is developed, and a comprehensive model for visualization of geological engineering based on optical fiber monitoring information is established. The 3D visualization of optical fiber monitoring information of pile foundation and tunnel is realized. The research contents and results are summarized as follows: 1) the present situation of 3D modeling technology and its application in geological engineering are analyzed. The principle and characteristics of visualization of scientific calculation are introduced in detail, and the importance of its application in visualization of optical fiber monitoring data in geological engineering is expounded. The overall design of the three dimensional visualization system of optical fiber monitoring information is carried out. The pre-processing method of optical fiber monitoring data, the system development environment and the implementation tools are introduced. The function module and workflow of the system developed the optical fiber monitoring data visualization module, including the monitoring data processing module and the monitoring data visualization module. Data gridding, spatial interpolation algorithm, selection of interpolation reference points, comparison of interpolation methods, drawing and mapping of monitoring cloud map, etc. A cloud image rendering method based on regular gridding, spatial interpolation and proximity lookup is proposed. The method of cloud drawing based on Kriging interpolation and inverse distance weight is realized by computer programming. The modeling methods of various structures are introduced, and the stratigraphic modeling is realized by using Kriging interpolation and surface modeling. The S-Rep method is used to realize the pile foundation modeling. The tunnel modeling is realized by using CSG method and B-Rep method. The visual comprehensive model of pile foundation and tunnel based on fiber-optic monitoring information is established. Combined with the stratum information and monitoring data, the comprehensive model of pile foundation is established. The optical fiber monitoring information is displayed directly on the pile foundation. Based on the texture mapping technology, the integrated model of the optical fiber monitoring information is realized, and the concrete implementation steps are introduced. The paper takes the optical fiber monitoring of Line 1 of Suzhou Metro Shield Tunnel as an example. Based on the method proposed in this paper, a comprehensive model of optical fiber monitoring information for Suzhou Metro Line 1 is established. The feasibility and effectiveness of the research results are proved, and the visualization level of optical fiber monitoring for geological engineering such as pile foundation and tunnel engineering is improved, and the related techniques and methods can be popularized and applied in practice.
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP311.52;P642

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本文編號：1402441