水电工程三维监测信息分析系统理论与实践

目录
第1章绪论 1
1.1 研究意义 1
1.2 研究进展 3
1.2.1 三维地质建模研究进展 3
1.2.2 水电工程及岩土工程中的GIS 技术研究进展 4
1.3 本书的主要思路和内容 6
第2章理论技术基础 7
2.1 GIS 7
2.1.1 GIS 的组成 7
2.1.2 GIS 空间数据及空间插值 8
2.1.3 GIS 的应用 13
2.2 三维数字地层模型生成算法基础 14
2.2.1 等高线转成格网DEM 14
2.2.2 格网DEM 转成TIN 14
2.2.3 Delaunay 三角剖分 16
2.2.4 三角网内插 18
2.3 水电工程岩土安全监测 19
2.3.1 岩土边坡安全监测方法 19
2.3.2 地下洞室安全监测方法 23
第3章基于GIS的水电工程地质三维建模与分析 32
3.1 基于Grid 和TIN 的GIS 数据格式与模型 32
3.1.1 GIS 数据的基本表示 32
3.1.2 表面模型 33
3.1.3 实体模型 34
3.1.4 混合模型 37
3.2 三维地表与地层建模 39
3.2.1 三维地层精确地表覆盖模型的生成 39
3.2.2 数字边坡自适应三维地层模型的生成 41
3.3 基于三维地层信息的洞室建模 43
3.3.1 生成洞室的三维实体形态 44
3.3.2 洞室自相交 46
3.3.3 洞室和地裙相交 47
3.3.4 洞室和地层相交 48
3.4 工程边坡开挖建模 49
3.5 工程构筑物多元信息三维建模 50
3.5.1 大坝建模方法 50
3.5.2 监测设施模型构建实例 55
3.6 三维场景的智能快速显示 56
3.6.1 基于四叉树结构DEM 模型的递归生成与快速显示 57
3.6.2 DEM 中的视锥裁减 58
3.7 基于地层信息的三维空间分析方法 59
3.7.1 单纯地层剖面的生成 59
3.7.2 地层中的水位面和三维物体的剖切处理 60
3.7.3 地层与地下洞室的混合剖面 60
3.7.4 面积计算 61
3.7.5 体积计算 62
第4章水电岩土工程安全性评估智能分析方法 63
4.1 基于时间序列的边坡变形预测智能分析 63
4.1.1 时间序列的基本思想 63
4.1.2 遗传进化模型 64
4.1.3 进化神经网络模型 67
4.1.4 进化支持向量机模型 69
4.2 边坡危险性分区的进化动态聚类分析 71
4.2.1 动态聚类分析概述 71
4.2.2 边坡危险性分区指标的选用 72
4.2.3 基于动态聚类分析的进化支持向量机危险性分区方法 74
4.3 基于SVM 的边坡工程可靠性分析与岩体力学参数的不确定分析 75
4.3.1 可靠性理论与SVM 75
4.3.2 基于SVM 的边坡可靠性分析 87
4.3.3 水电边坡岩体力学参数的不确定分析 104
4.4 基于多元分布-相关向量机的地下洞室变形概率分析 121
4.4.1 多元分布-相关向量机模型 122
4.4.2 锦屏地下洞室工程案例分析 123
第5章水电工程三维监测信息分析系统研发 130
5.1 系统开发环境与总体设计 130
5.1.1 系统开发环境 130
5.1.2 系统总体设计 130
5.2 集成系统的开发实现 133
5.2.1 程序开发模式的选择 133
5.2.2 系统模块的结构实现 134
5.2.3 系统数据的存储 136
5.3 系统的网络发布 137
5.3.1 数据压缩 137
5.3.2 数据加密 138
5.3.3 网络发布流程建立 138
5.4 基于网络的远程监测与传输设计 141
5.4.1 监测数据获取 141
5.4.2 GPRS 数据通信 142
5.4.3 数据加密 143
5.5 三维可视化效果集成实现 143
5.5.1 基于光照明的可视化 143
5.5.2 基于纹理的可视化 145
5.5.3 基于动画的可视化 145
5.6 水电工程三维监测信息分析系统功能 146
5.6.1 数据库管理功能 146
5.6.2 二维分析功能 147
5.6.3 三维分析功能 147
5.6.4 安全性评估功能 148
5.6.5 文件的输入和输出 148
5.6.6 网络发布功能 148
第6章工程应用实例 149
6.1 龙滩水电站高边坡三维监测信息反馈分析与安全评估 149
6.1.1 工程概况 149
6.1.2 监测断面布置 151
6.1.3 工程信息数据库管理 155
6.1.4 边坡工程场址的信息可视化与GIS 辅助分析 157
6.1.5 基于信息平台的边坡变形预测 161
6.2 糯扎渡水电站地下洞室群三维地质建模和监测 163
6.2.1 工程概况 163
6.2.2 工程场址的信息可视化分析 167
6.2.3 工程信息数据库管理分析 174
6.3 其他工程应用 176
6.3.1 八尺门滑坡三维监测信息分析与动态设计 176
6.3.2 沪蓉西高速公路边坡监测信息管理分析 184
参考文献 194