黄土高填方工程土方优化及监测信息管理研究

摘要

黄土高填方工程由于超大土石方量、复杂地质条件和恶劣气候条件等特点，工程进度与工程质量间的矛盾十分突出。本文研究Power图理论，针对黄土丘陵区特殊地形，提出一种基于质心的容量限制Power图(CCCPD)的土方优化算法，快速得出土方调配近似可行解。同时设计并实现了基于GIS的黄土高填方工程监测信息化管理系统，为黄土高填方工程监测工作提供信息化支撑。
　　本文的主要研究工作如下:
　　1)综述了最优输运和土方调配问题的概念和相关研究现状，及监测信息可视化问题的分类和处理步骤。
　　2)针对黄土高填方工程特殊地形的土方调配问题，结合CCCPD对土方调配问题进行建模。为解决现有CCCPD生成算法收敛较慢问题，提出一种对所有变量进行一体化优化的CCCPD生成算法。该算法大幅提高了CCCPD生成性能，从而快速生成土方优化方案，节约工程成本。
　　3)设计并实现基于地理信息系统(GIS)的黄土高填方工程信息化管理系统，结合监测数据可视化与黄土高填方数字高程模型，建立监测数据与地质体模型的空间关联，为黄土高填方工程提供直观、准确的信息服务，保障工程安全。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土方优化算法

1．2．2 Power图及在优化剖分上的应用

1．2．3 可视化概述

1．3 研究内容和论文结构

1．3．1 研究内容

1．3．2 组织结构

第二章 土方调配优化和信息可视化

2．1 最优输运问题

2．2 土方调配模型

2．2．1 土方累计图方法

2．2．2 线性规划方法

2．2．3 大系统分解协调方法

2．3 可视化技术

2．4 本章小结

第三章 基于Power图的土方调配优化算法

3．1 黄土高填方土方调度问题

3．2 空间几何划分与土方调配优化建模

3．2．1 Voronoi剖分与Power剖分

3．2．2 基于质心的容量限制Power图

3．2．3 基于质心容量限制Power图的土方调配优化建模

3．3 质心容量限制Power图一体化生成算法

3．3．1 优化函数

3．3．2 优化策略

3．3．3 一体化生成算法

3．4 一体化生成算法分析

3．4．1 算法结果适应性分析

3．4．2 算法收敛性分析

3．4．3 算法性能分析

3．5．1 定点CCCPD

3．5．2 土方调配实例

3．6 本章小结

第四章 黄土高填方工程监测信息管理与可视化

4．1 系统需求分析

4．2 系统概要设计

4．2．1 设计思路

4．2．2 总体设计方案

4．2．3 三层软件架构

4．2．4 系统主要开发工具

4．3 数据库设计

4．3．1 数据库概念设计

4．3．2 数据库物理模型

4．4．1 数据采集模块

4．4．2 数据管理模块

4．4．3 数据可视化模块

4．5 数据分析与可视化

4．5．1 三维GIS可视化平台

4．5．2 监测数据分析可视化

3．5．3 多维数据可视化

4．6 系统实现

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 论文展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况