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边坡安全性评估的三维智能信息系统研究

李邵军

   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。……   
[关键词]:边坡;安全性评估;GIS;智能;网络发布;集成分析系统
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)2005年