水電工程三維監(jiān)測信息分析系統(tǒng)理論與實踐

目錄
第1章緒論 1
1.1 研究意義 1
1.2 研究進展 3
1.2.1 三維地質建模研究進展 3
1.2.2 水電工程及巖土工程中的GIS 技術研究進展 4
1.3 本書的主要思路和內容 6
第2章理論技術基礎 7
2.1 GIS 7
2.1.1 GIS 的組成 7
2.1.2 GIS 空間數(shù)據(jù)及空間插值 8
2.1.3 GIS 的應用 13
2.2 三維數(shù)字地層模型生成算法基礎 14
2.2.1 等高線轉成格網(wǎng)DEM 14
2.2.2 格網(wǎng)DEM 轉成TIN 14
2.2.3 Delaunay 三角剖分 16
2.2.4 三角網(wǎng)內插 18
2.3 水電工程巖土安全監(jiān)測 19
2.3.1 巖土邊坡安全監(jiān)測方法 19
2.3.2 地下洞室安全監(jiān)測方法 23
第3章基于GIS的水電工程地質三維建模與分析 32
3.1 基于Grid 和TIN 的GIS 數(shù)據(jù)格式與模型 32
3.1.1 GIS 數(shù)據(jù)的基本表示 32
3.1.2 表面模型 33
3.1.3 實體模型 34
3.1.4 混合模型 37
3.2 三維地表與地層建模 39
3.2.1 三維地層精確地表覆蓋模型的生成 39
3.2.2 數(shù)字邊坡自適應三維地層模型的生成 41
3.3 基于三維地層信息的洞室建模 43
3.3.1 生成洞室的三維實體形態(tài) 44
3.3.2 洞室自相交 46
3.3.3 洞室和地裙相交 47
3.3.4 洞室和地層相交 48
3.4 工程邊坡開挖建模 49
3.5 工程構筑物多元信息三維建模 50
3.5.1 大壩建模方法 50
3.5.2 監(jiān)測設施模型構建實例 55
3.6 三維場景的智能快速顯示 56
3.6.1 基于四叉樹結構DEM 模型的遞歸生成與快速顯示 57
3.6.2 DEM 中的視錐裁減 58
3.7 基于地層信息的三維空間分析方法 59
3.7.1 單純地層剖面的生成 59
3.7.2 地層中的水位面和三維物體的剖切處理 60
3.7.3 地層與地下洞室的混合剖面 60
3.7.4 面積計算 61
3.7.5 體積計算 62
第4章水電巖土工程安全性評估智能分析方法 63
4.1 基于時間序列的邊坡變形預測智能分析 63
4.1.1 時間序列的基本思想 63
4.1.2 遺傳進化模型 64
4.1.3 進化神經(jīng)網(wǎng)絡模型 67
4.1.4 進化支持向量機模型 69
4.2 邊坡危險性分區(qū)的進化動態(tài)聚類分析 71
4.2.1 動態(tài)聚類分析概述 71
4.2.2 邊坡危險性分區(qū)指標的選用 72
4.2.3 基于動態(tài)聚類分析的進化支持向量機危險性分區(qū)方法 74
4.3 基于SVM 的邊坡工程可靠性分析與巖體力學參數(shù)的不確定分析 75
4.3.1 可靠性理論與SVM 75
4.3.2 基于SVM 的邊坡可靠性分析 87
4.3.3 水電邊坡巖體力學參數(shù)的不確定分析 104
4.4 基于多元分布-相關向量機的地下洞室變形概率分析 121
4.4.1 多元分布-相關向量機模型 122
4.4.2 錦屏地下洞室工程案例分析 123
第5章水電工程三維監(jiān)測信息分析系統(tǒng)研發(fā) 130
5.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與總體設計 130
5.1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 130
5.1.2 系統(tǒng)總體設計 130
5.2 集成系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn) 133
5.2.1 程序開發(fā)模式的選擇 133
5.2.2 系統(tǒng)模塊的結構實現(xiàn) 134
5.2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲 136
5.3 系統(tǒng)的網(wǎng)絡發(fā)布 137
5.3.1 數(shù)據(jù)壓縮 137
5.3.2 數(shù)據(jù)加密 138
5.3.3 網(wǎng)絡發(fā)布流程建立 138
5.4 基于網(wǎng)絡的遠程監(jiān)測與傳輸設計 141
5.4.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取 141
5.4.2 GPRS 數(shù)據(jù)通信 142
5.4.3 數(shù)據(jù)加密 143
5.5 三維可視化效果集成實現(xiàn) 143
5.5.1 基于光照明的可視化 143
5.5.2 基于紋理的可視化 145
5.5.3 基于動畫的可視化 145
5.6 水電工程三維監(jiān)測信息分析系統(tǒng)功能 146
5.6.1 數(shù)據(jù)庫管理功能 146
5.6.2 二維分析功能 147
5.6.3 三維分析功能 147
5.6.4 安全性評估功能 148
5.6.5 文件的輸入和輸出 148
5.6.6 網(wǎng)絡發(fā)布功能 148
第6章工程應用實例 149
6.1 龍灘水電站高邊坡三維監(jiān)測信息反饋分析與安全評估 149
6.1.1 工程概況 149
6.1.2 監(jiān)測斷面布置 151
6.1.3 工程信息數(shù)據(jù)庫管理 155
6.1.4 邊坡工程場址的信息可視化與GIS 輔助分析 157
6.1.5 基于信息平臺的邊坡變形預測 161
6.2 糯扎渡水電站地下洞室群三維地質建模和監(jiān)測 163
6.2.1 工程概況 163
6.2.2 工程場址的信息可視化分析 167
6.2.3 工程信息數(shù)據(jù)庫管理分析 174
6.3 其他工程應用 176
6.3.1 八尺門滑坡三維監(jiān)測信息分析與動態(tài)設計 176
6.3.2 滬蓉西高速公路邊坡監(jiān)測信息管理分析 184
參考文獻 194