测量平差算法在地下管网预测管理中的研究和应用

论文摘要

地下管网是城市基础设施的重要组成部分。它担负着传送信息和输送能源的工作,其空间地理位置及属性是城市规划建设管理的重要信息。地下管网的安全运行是现代化城市高效率、高质量运转的保证。本文根据实际需要进行测量平差算法在地下管网预测管理中的研究和应用,主要内容分为地下管网平差计算、管网漏损模拟预测分析和地下管网图形可视化三部分。首先,本文对三维空间网的坐标平差和初始流量分配方法进行了研究和改进,为获取地下管网中管点的最优空间位置和最优初始流量分配方案提供了理论依据。其次,在测量平差计算结果的基础上,利用BP算法模型的模式分类和辨别功能,对管网发生漏损事故的可能性进行模拟预测,建立了导致管段发生漏损的多种因素和管段危险系数之间的非线性关系模型。利用历史数据对该模型进行影响因素训练,并通过预测某一管段可能发生漏损的危险系数对管段漏损的动态定位进行了研究,达到了协助管理人员进行安全处理、延长管网寿命、节约管理成本的目的。最后,对经过平差计算和科学预测后的地下管网进行三维可视化显示。根据管点数据类型的不同,将图形可视化显示分为二维图形和三维图形分别予以编程实现。在上述理论技术的基础上,以Visual C++6.0和Matlab为开发工具,充分利用了它们各自的优点,并借助OpenGL图形函数包为图形处理工具,实现了管网平差计算、模拟预测模型以及三维可视化显示三个功能模块的设计,完成了平差算法在地下管网预测管理软件中的应用研究和开发。此外,采用本软件对城市某小区的地下管网进行了验证,结果显示该方法计算精度较高,达到了预期的效果,并为进一步开发打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文选题的背景及研究意义
• 1.2 地下管网系统的研究现状及发展动态
• 1.3 现有系统的问题和不足
• 1.4 论文的主要内容及结构安排
• 2 管网平差算法
• 2.1 管网平差的意义和内容
• 2.2 管网测量平差计算
• 2.2.1 高程坐标的平差计算
• 2.2.2 平面坐标的平差计算
• 2.2.3 三维空间网的平差计算
• 2.3 管网流量平差计算
• 2.3.1 管网流量平差的基本概念
• 2.3.2 管网流量平差计算的基础方程
• 2.3.3 管网流量平差方法
• 2.3.4 管网初始流量分配
• 3 城市地下管网预测管理模型
• 3.1 地下管网预测管理模型
• 3.1.1 建立地下管网预测管理模型的意义
• 3.1.2 评价管网预测管理模型优劣的标准
• 3.2 影响管网预测管理模型的重要因素
• 3.2.1 管径
• 3.2.2 管道埋深
• 3.2.3 敷设路面性质
• 3.2.4 管材
• 3.2.5 温度影响
• 3.2.6 第三方因素的影响
• 3.3 管网预测管理模型的实现方法
• 3.3.1 人工神经网络的发展和应用
• 3.3.2 人工神经元特征函数
• 3.3.3 BP 网络结构及其算法
• 3.3.4 预测管理模型的实现流程
• 4 地下管网软件实现方法
• 4.1 地下管网软件整体设计
• 4.1.1 软件整体架构分析
• 4.1.2 软件主界面设计
• 4.2 平差算法模块的实现
• 4.2.1 本模块所使用语言环境的介绍
• 4.2.2 二者结合使用的辅助语言Matcom 简介
• 4.2.3 Matcom 在本软件中的应用
• 4.3 预测管理模型的设计与实现
• 4.3.1 面向对象思想在本模型中的应用
• 4.3.2 预测模块具体实现过程
• 4.4 管网三维可视化模块的设计与实现
• 4.4.1 地下管网三维数据特点
• 4.4.2 三维可视化显示模块的实现
• 5 地下管网软件应用实例
• 5.1 高程坐标平差实例
• 5.1.1 闭合管网高程平差计算实例
• 5.1.2 附合管网高程平差计算实例
• 5.2 平面坐标平差实例
• 5.2.1 闭合管网导线平差计算实例
• 5.2.2 附合管网导线平差计算实例
• 5.3 三维空间网坐标平差实例
• 5.4 管网流量平差实例
• 5.5 预测管理模型实例
• 5.6 地下管网三维可视化实例
• 6 结论
• 6.1 论文主要工作及结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录