地质工程光纤监测信息三维可视化系统研发
本文关键词:地质工程光纤监测信息三维可视化系统研发 出处:《南京大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 地质工程 分布式光纤感测技术 监测数据 三维可视化 综合模型 隧道 桩基
【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。
[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.
【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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,本文编号:1402441
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