深基坑监测信息管理系统及三维可视化研究

摘要

城市化进度的加快，带动了深基坑工程的发展，也引出了一系列岩土工程难题。由于岩土工程的复杂性，现有的计算理论尚不能完全反应施工过程中的各种复杂状况。因此，监控量测在基坑施工过程中依然扮演着不可或缺的角色，通过分析监测数据，及时作出预测预警，提出合理化施工措施和建议，对于指导工程施工具有重要的意义。本文针对目前施工现场监测数据管理方式落后、预测预警不及时、可视化程度低的现状，提出了建立集深基坑监测数据信息管理、预测预警、数据编辑查询、可视化于一体的深基坑监测信息管理系统，以期实现基坑工程的信息化施工。具体展开了以下研究:
　　(1)基于Geodatabase地理数据库技术，将深基坑监测信息分为空间数据库和属性数据库，进一步完善了深基坑监测基础数据库的建设，提出了深基坑监测基础数据库的数据项和实体类属性表的编码原则，在可视化数据库建设软件ArcGIS Diagrammer的平台上，建立深基坑监测基础数据库。
　　(2)研究了当前国家基坑规范和地方基坑对当下深基坑变形控制的标准，在此基础上提出了深基坑变形的控制指标，以此制定了深基坑变形四色预警体系。将BP神经网络应用于基坑的变形预测分析，利用BP神经网络强大的非线性映射能力来预测基坑下一阶段的监测变形数据，采用多步滚动预测，提高预测的精度。
　　(3)基于ArcGIS可视化技术，通过采用空间插值、拉伸、颜色渐变的方法来实现基坑支护信息、监测信息、地层信息的三维可视化。可视化过程中，针对监测数据样本点稀少，样本点空间分布的特征问题，开展了样本点扩充、修正插值方法的研究。
　　(4)在以上的研究基础上，基于ArcGIS组件库进行了二次开发，搭建深基坑监测信息管理系统，系统集成了深基坑监测信息的管理、数据的预测与预警以及监测信息的三维可视化。依托长株潭城际铁路湘府路车站基坑工程，验证了监测系统，结果表明深基坑监测信息管理系统能够有效地提高现场监测数据的管理效率和分析能力，进一步实现信息化施工。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 深基坑监测数据分类标准研究现状

1．2．2 深基坑工程变形预测预警研究现状

1．2．3 深基坑监测信息三维可视化研究现状

1．2．4 深基坑监测信息管理系统研究现状

1．3 本文的研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 Geodatabase空间数据库设计及编码研究

2．1 Geodatabase基本原理

2．1．1 Geodatabase概述

2．1．2 Geodatabase数据管理

2．1．3 Geodatabase的技术优势

2．2 深基坑监测信息分类

2．2．1 空间数据分类

2．2．2 属性数据分类

2．3 Geodatabase数据库编码研究

2．3．1 编码规则

2．3．2 实体类属性表编码

2．3．3 数据项编码

2．4 基于Geodatabase的深基坑监测信息数据库设计

2．4．1 ArgGIS Diagrammer简介

2．4．2 深基坑监测信息数据库设计步骤

2．4．3 深基坑监测信息数据库设计结果

2．5 本章小结

第三章 深基坑监测预测与预警

3．1 深基坑工程监测

3．1．1 深基坑监测的目的和内容

3．1．2 深基坑监测的频率及预警值

3．2 基于BP神经网络的深基坑变形预测分析

3．2．1 BP神经网络原理

3．2．2 BP神经网络设计

3．2．3 BP神经网络应用

3．3 深基坑变形监测分级预警方法

3．3．1 深基坑变形控制指标的确定

3．3．2 预警指标体系的建立

3．4 本章小结

第四章 基于ArcGIS的深基坑监测信息三维可视化

4．1 ArcGIS三维数据结构

4．2 ArcGIS空间插值方法

4．2 多元信息三维地层可视化

4．3 深基坑监测信息的三维可视化

4．3．1 基坑围护体系及周边地物可视化

4．3．2 位移监测数据可视化

4．3．3 应力应变监测数据可视化

4．4 本章小结

第五章 深基坑监测信息管理系统的研发及工程应用

5．1 系统总体设计

5．1．1 系统需求分析

5．1．2 系统逻辑架构

5．1．3 系统功能结构

5．1．4 数据平台及开发环境

5．2 系统功能设计

5．2．1 用户权限管理

5．2．2 GIS可视化操作

5．2．3 监测信息录入

5．2．4 数据可视化编辑

5．2．5 多功能信息查询

5．2．6 空间量测分析

5．2．7 数据预测预警分析

5．2．8 报表管理

5．2．9 其他功能

5．3 系统应用

5．3．1 工程背景

5．3．2 湘府路基坑监测数据的管理与分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间参与的科研课题

硕士期间发表的论文