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数字化隧道工程关键技术研究及应用
| 论文题名： | 数字化隧道工程关键技术研究及应用 |
| 关键词： | 数字化隧道工程;时态GIS;Delannay三角化;数字地层模型;三维造型平台;可视化;虚拟现实 |
| 摘要： | 开展数字化研究是隧道工程建设与管理信息化发展的迫切需求和必然趋势，也是一个十分复杂和庞大的前沿课题。本文在前人相关研究的基础上，首次提出了数字化隧道工程的概念并对其关键技术：时空信息系统数字化建设、可视化与三维造型平台、系统建模体系及空间分析等方面进行了较为深入的研究，主要工作如下： 1)首先提出数字化隧道工程的概念。然后在功能需求分析研究的基础上，提出了数字化隧道工程的系统模块体系，并对数字化隧道工程的总体架构进行设计。 2)对隧道工程全生命数据源进行了详细分析，并根据其特点制定了隧道工程数据分类与编码体系，建立了数字化隧道工程空间数据标准化体系，形成一套遵循隧道工程特点、体现面向对象思想、符合数字化隧道工程要求、方便数据采集和组织、有利于被普遍接受和采纳的数据分类编码和标准体系；对数据库采用元模型进行架构，建立了隧道工程的分级模型，提出采用工程结构树对隧道空间信息进行层次化描述；最后建立了具有面向对象特征的数字化隧道空间数据库。 3)采用插件式结构对数字化隧道工程造型平台进行研发。整个平台分为六个子系统，分别是几何子系统、拓扑子系统、可视化与交互子系统、虚拟现实浏览子系统、工程对象库子系统和扩展用户命令子系统。并对界面、可视化插件子系统和逻辑层插件式结构进行论述，最后对基于该造型平台的应用开发方法进行讲解。 4)针对实际地层分布特征，首先采用Delaunay三角化的思想建立了层状地层模型，然后为了真实反应夹层地层分布特征，提出了含有夹层地层的建模方法对层状模型进行改进；对矿山法隧道和盾构隧道建模进行研究，重点包括盾构隧道通用管片曲线拟合及拼装、数字化通用管片预制厂的建立和通用管片的实时拼装；最后在数据建模基础上，对空间分析特别是地层剖切和开挖分析进行了详细研究，并采用TGIS的思想建立了面向对象的时空数据模型对隧道施工进行了动态分析。 5)对数字化隧道工程系统模块进行概念性设计，按照数据流程把系统分为数据库与元数据、数据模型、数据中心和可视化四个部分。并对每个部分进行详细讲解。最后分别以矿山法隧道案例一国内第一条海底隧道厦门翔安海底隧道和盾构隧道案例一上海长江隧道对数字化隧道工程在数字地层模型、隧道及附属设施模型、空间分析、数据管理和可视化及可视化查询等方面的功能进行详细介绍。 适逢国家四万亿投资，希望本文的研究成果能够为国家隧道及地铁建设贡献微薄之力! |
| 作者： | 解福奇 |
| 专业： | 结构工程(地下结构) |
| 导师： | 朱合华;李晓军 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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