论文题目: 边坡安全性评估的三维智能信息系统研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 李邵军
导师: 冯夏庭
关键词: 边坡,安全性评估,智能,网络发布,集成分析系统
文献来源: 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 日益广泛应用的GIS技术,以其独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段、以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等,为岩土工程的发展提供了一条极富潜力的崭新思路。本文针对岩土工程中的边坡这一重要研究对象,开展基于专业特点的GIS技术与开发研究,并结合边坡安全性评估的进行综合集成分析,实现面向专业分析功能的系统信息可视化、智能化、网络化、集成化研究。为边坡的设计、施工和安全监测提供一个有效的综合决策平台,主要研究内容和研究成果概括如下:1、针对岩土边坡变形非线性位移的预测问题,开展了基于时间序列分析的遗传进化、进化神经网络、进化支持向量机研究,对边坡变形的非线性位移进行了多方法、多手段的预测分析。2、基于动态聚类分析的基本思想,利用现场监测资料,提出了边坡危险性分区的进化支持向量机方法,在系统集成信息分析平台上生成三维可视化边坡危险度演化图,为边坡危险性区划的空间预测和评估提供重要参考。3、开展了边坡三维场景的数字建模与分析研究,建立了包括边坡地层信息、施工开挖、三维洞室、断层、水位分布、典型监测设施和工程措施的边坡场址真三维模型。提出了边坡三维模型的空间自适应地层生成算法,以及基于地层信息的三维洞室仿真方法。此外,基于四叉树结构DEM模型的递归生成和DEM中的视锥裁减算法,实现了三维场景的快速显示。4、对边坡的安全性评估和边坡三维信息系统进行了集成研究,探讨了集成分析系统的总体设计和开发实现,介绍了系统的综合分析功能。5、利用VC++和DirectX开发工具,基于动态链接库和控件编程的思想,开发了独立底层、自主版权的数字边坡安全性评估三维信息集成分析软件系统(Intelligent Geotechnical Engineering Information Analysis System, IGIAS),并基于Internet网络技术,利用TCP/IP协议,采取客户机/服务器模式,实现了系统的三维矢量数据、属性数据、图像数据的网络发布。6、以龙滩水电站高边坡工程和福宁高速公路八尺门滑坡工程为实例,对开发的集成分析系统进行了实际工程应用,验证了系统的理论研究意义和实际工程应用价值。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 研究现状与文献综述
1.2.1 地理信息系统的发展
1.2.2 岩土工程中的 GIS 研究现状
1.2.3 基于 GIS 的边坡安全性评估综述
1.3 论文的主要研究内容
第二章 理论基础
2.1 引言
2.2 进化算法
2.2.1 遗传算法
2.2.2 遗传规划
2.3 进化神经网络
2.3.1 神经网络及 BP 算法
2.3.2 进化神经网络
2.4 进化支持向量机
2.4.1 统计学理论
2.4.2 支持向量机及其回归算法
2.4.3 进化支持向量机的基本思想
2.5 地理信息系统
2.5.1 地理信息系统的组成
2.5.2 GIS 空间数据及空间插值
2.5.3 地理信息系统的应用
第三章 边坡安全性评估的智能分析方法
3.1 引言
3.2 基于时间序列的边坡变形预测智能分析
3.2.1 时间序列的基本思想
3.2.2 遗传进化模型（TS-GA）
3.2.3 进化神经网络模型（TS-ENN）
3.2.4 进化支持向量机模型（TS-ESVM）
3.3 边坡危险性分区的进化支持向量机动态聚类分析
3.3.1 动态聚类分析
3.3.2 边坡危险性分区指标的选用
3.3.3 基于动态聚类的进化支持向量机危险性分区方法
3.4 小结
第四章 边坡三维场景数字建模与分析
4.1 引言
4.2 边坡三维模型的空间自适应地层生成算法
4.2.1 克里金(Kriging)插值
4.2.2 三维地层精确地表覆盖模型的生成
4.2.3 边坡自适应三维地层模型的生成
4.2.4 边坡施工开挖模拟
4.3 基于三维地层信息的地下洞室仿真方法
4.3.1 生成洞室的三维实体形态
4.3.2 洞室和地裙相交
4.3.3 洞室和地层相交
4.4 三维场景的智能快速显示
4.4.1 基于四叉树结构 DEM 模型的递归生成与快速显示
4.4.2 DEM 中的视锥裁减
4.5 小结
第五章 三维智能信息分析系统的综合集成研究
5.1 系统开发环境与总体设计
5.1.1 系统开发环境
5.1.2 系统的总体设计
5.2 集成系统的开发实现
5.2.1 程序开发模式的选择
5.2.2 系统模块的结构实现
5.2.3 系统数据的存储
5.3 基于三维场景的 GIS 空间辅助分析
5.3.1 地层剖面分析
5.3.2 空间计算
5.4 系统的网络发布
5.4.1 数据压缩
5.4.2 数据加密
5.4.3 网络发布流程建立
5.5 三维智能信息综合集成系统功能
5.5.1 数据库管理功能
5.5.2 二维分析功能
5.5.3 三维分析功能
5.5.4 安全性评估
5.5.5 文件的输入和输出
5.5.6 网络发布功能
5.6 小结
第六章 工程应用
6.1 龙滩水电站高边坡工程应用
6.1.1 工程概况
6.1.2 工程信息数据库管理
6.1.3 边坡工程场址的信息可视化与 GIS 辅助分析
6.1.4 边坡变形的预测预警
6.2 八尺门滑坡工程应用
6.2.1 工程概况
6.2.2 现场监测
6.2.3 典型监测结果
6.2.4 现场监测对施工和动态设计的重要作用
6.2.5 三维可视化与辅助分析示例
6.2.6 滑坡危险性分区
6.3 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
发布时间: 2006-12-28
参考文献
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