水下抛石着床形态实时监控预警系统研究

摘要

随着我国航运建设的不断发展，航道整治工程也显得越来越重要。荆江河段作为素有“黄金水道”—长江流域中重要的一段，由于其河床演变剧烈，洲滩变迁频繁，航槽极不稳定，碍航情况频发，荆江河段现有航道条件与日益增长的沿江经济对水运的需求仍有较大差距，亟待需求改善通航条件。
　　为缓解荆江河段航道的不利形势，航道部门已开始对一些重要浅险碍航滩段实施了航道整治工程。在整治工程中，为了保证整治河岸和河滩的稳定，采用了大量的“抛石压载”措施。由于目前施工船舶定位精度不高，施工区域水深大，水下清晰度很差，抛石粒径不均匀，导致抛石在河床底不能均匀分布，甚至出现漏抛区域，无法达到预期的整治效果。这成为了整个整治工程中的一项技术难题。
　　为保证确定抛石在水流作用下的着床位置，施工过程中实时监测抛石的着床形态并及时修复漏抛区域，需研究并开发出一种水下抛石着床形态实时监控系统软件，对抛石前后的水下地形进行对比分析，及时反馈抛石施工区域漏抛、少抛、超过安全允许范围等情况并预警。
　　本项目结合荆江河段航道整治工程，通过研究河段工程概况和特点，对施工现场调研，对本课题中需要解决的问题进行了研究，明确了系统的功能需求。根据系统需求，确定了系统软件总体设计，并从原理、结构、功能和操作等方面对系统软件进行成型和优化，给出了软件实现的主要程序。
　　最后，对系统进行了测试和运行，并对测试和运行结果进行了详细分析。这些结果证明了该系统软件的设计的正确性，能够达到预期目标，满足功能需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 存在的主要问题

1．3 本文主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究河段工程概况

2．1 荆江河段流域状况

2．2 荆江航道整治工程概况

2．3 水文泥沙特性

2．4 河床演变

2．5 抛石施工现场调研

第三章 系统总体设计

3．1 系统软件架构

3．2 系统开发技术介绍

3．2．1 Visualization toolkit(VTK)

3．2．2 Microsoft Foundation Classes(MFC)

3．2．3 Window GUI Programing(Window GUI)

3．2．4 三维重建技术

3．3 数据的存储

3．4 UI设计与功能

3．5 系统开发语言及平台

3．5．1 主要开发语言

3．5．2 开发平台

3．5．3 开发工具

3．6 系统核心算法

3．6．1 基于Delaunay的点云数据曲面化

3．6．2 基于VTK的三维可视化交互

3．6．3 基于光线投射的拾取功能

3．6．4 等高线抽取

3．6．5 截面裁切

3．7 系统运行耗时性能

3．8 本章小结

第四章 系统数据库的建立

4．1 数据库建设目标

4．2 数据库建设原则

4．3 系统基础数据库分类

4．3．1 空间数据

4．3．2 业务数据

4．4 系统数据库的设计方案

4．4．1 数据库管理软件选型

4．4．2 Oracle数据库技术特性

4．5 数据库设计

4．5．1 数据库模式设计

4．5．2 数据库物理设计

4．5．3 数据库安全体系

4．6 本章小结

第五章 系统操作环境及主要功能

5．1 系统软件安装与启动

5．2 基本操作

5．2．1 导入数据

5．2．2 旋转操作

5．2．3 平移操作

5．2．4 缩放操作

5．2．5 模型高程10倍放大

5．3 信息测量

5．3．1 高程信息

5．3．2 坐标信息

5．3．3 测量距离

5．3．4 框选操作

5．3．5 区域分析

5．3．6 截取操作

5．3．7 截面操作

5．3．8 高程信息

5．3．9 图形对比

5．4 其他操作

5．5 本章小结

第六章 系统的测试与运行

6．1 系统测试

6．1．1 系统测试目的

6．1．2 系统测试环境

6．1．3 系统测试方案

6．2 系统运行

6．3 本章小结

第七章 主要结论及展望

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果