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        面向相似材料模型的數(shù)據(jù)處理軟件的研究

        2011-11-15 03:30:06厲東偉張馨方
        測繪通報 2011年8期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理工業(yè)數(shù)據(jù)庫

        厲東偉,張馨方,吳 侃

        (中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院,江蘇徐州221116)

        面向相似材料模型的數(shù)據(jù)處理軟件的研究

        厲東偉,張馨方,吳 侃

        (中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院,江蘇徐州221116)

        工業(yè)測量系統(tǒng)具有高精度、簡單便捷、應用廣泛等優(yōu)點,但在開采沉陷方面的應用尚處于研究的初級階段。數(shù)字工業(yè)近景攝影測量系統(tǒng)是工業(yè)測量系統(tǒng)中的一種,基于該系統(tǒng)的相似材料模型觀測方法是開采沉陷模擬研究領域一項重大的技術(shù)革新,但工業(yè)測量系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)間的關(guān)系等一系列的問題急需解決,因此面向相似材料模型的觀測數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)研究具有十分重要的意義。應用該系統(tǒng)能完成對工業(yè)測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理,達到對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、有序、高效的管理,并能對數(shù)據(jù)進行查詢和圖形化顯示。

        工業(yè)測量系統(tǒng);相似材料模型;開采沉陷;軟件開發(fā)

        一、引 言

        隨著科技的迅猛發(fā)展,特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)等的發(fā)展,測繪領域出現(xiàn)了很多的技術(shù)創(chuàng)新。其中工業(yè)測量系統(tǒng)就是應用廣闊、測量精度高、簡單方便的一種測量新技術(shù)。工業(yè)測量(industrial measurment)是指測量方法和技術(shù)在空間測量和分析中的應用,包括為了獲取三維坐標,進行準直、水準、幾何形狀擬合、質(zhì)量保證審核、靜態(tài)/動態(tài)變形監(jiān)測等而進行的精密測量[1]。其目的是根據(jù)設計圖紙和規(guī)范的要求,高精度(亞毫米±0.1 mm,甚至更高達到±(0.01~0.05)mm)地對三維部件、工件、整機或結(jié)構(gòu)進行檢查、檢核、調(diào)整、裝配、安裝和維護。

        在開采沉陷的模擬研究方法中,相似材料模擬法,實質(zhì)是根據(jù)相似原理將礦山巖層按一定比例縮小并用相似材料做成模型[2],是一種具備眾多優(yōu)點且被廣泛應用的方法[3]。其數(shù)據(jù)采集、處理可以運用工業(yè)測量系統(tǒng)。然而在快速高效地獲取空間數(shù)據(jù)的同時,也給測繪工作者提出了一個新的要求:工業(yè)測量系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)量巨大、前后持續(xù)時間較長,如何建立基于統(tǒng)一坐標系的數(shù)據(jù)庫,用于快速、簡便、有效地存儲這些數(shù)據(jù),并在此基礎上完成數(shù)據(jù)的管理和應用,是目前工業(yè)測量系統(tǒng)在開采沉陷模型法中急需解決的問題。

        本文基于XJTUDP三維光學點測量系統(tǒng)對所獲取的數(shù)據(jù)建立一個集處理、存儲、管理、應用和分析等功能于一體的數(shù)據(jù)庫。通過VB 6.0[4]完成數(shù)據(jù)處理工作,然后存儲到Access 2003[5]數(shù)據(jù)庫中,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理與應用。

        二、系統(tǒng)需求分析與總體設計

        1.軟件需求分析

        軟件需求主要是指用戶對軟件的功能與性能需求,用戶希望軟件能夠做什么事情,完成哪些功能,達到哪些性能等[6]。

        根據(jù)試驗要求以及具體操作要求本軟件需達到以下幾個功能。

        1)能通過菜單操作將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準數(shù)據(jù),具體要具備對原始數(shù)據(jù)進行剔除粗差、統(tǒng)一坐標系、ID匹配等一系列處理功能。

        2)具備數(shù)據(jù)庫的基本操作功能,如添加、刪除記錄等。

        3)具備數(shù)據(jù)庫的基本查詢功能,能查詢各點和水平或垂直方向的線段。

        4)能畫出下沉、傾斜、曲率、水平移動、水平變形等曲線。

        5)能畫出整個模型的矢量圖。

        2.軟件總體設計

        總體設計過程首先是尋找實現(xiàn)目標系統(tǒng)的各種不同方案,其設計基礎來源于需求分析。之后再畫出各方案的流程圖,比較幾個方案的優(yōu)缺點,并最終確定采用的方案[6]。

        軟件總體設計包括數(shù)據(jù)庫自身功能模塊[7]和數(shù)據(jù)處理、管理模塊,具體功能應包含用戶登錄、用戶注冊、退出系統(tǒng),數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標系、ID匹配,添加、修改、刪除數(shù)據(jù),點線查詢,下沉等曲線繪制,整體流程圖如圖1所示。

        圖1 整體流程圖

        三、系統(tǒng)詳細設計與應用

        1.數(shù)據(jù)庫詳細設計

        詳細設計即過程設計,在總體設計之后,已經(jīng)確定好系統(tǒng)的各個子模塊的功能及模塊之間的聯(lián)系,這些就需要詳細設計來實現(xiàn)。詳細設計是編碼的先導,它決定了編碼的質(zhì)量,進而影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量[7]。

        結(jié)合試驗數(shù)據(jù)、需求分析和總體設計,具體的實現(xiàn)功能模塊包括添加用戶、修改密碼、重新登錄、系統(tǒng)鎖定、系統(tǒng)幫助、關(guān)閉窗口、退出系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)庫基本功能和統(tǒng)一坐標系、ID匹配、添加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、查詢點、查詢水平、查詢垂直、繪下沉、傾斜、曲率、水平移動、水平變形曲線、矢量圖以及打印等的數(shù)據(jù)處理、管理、應用功能。

        數(shù)據(jù)成圖是系統(tǒng)的主要功能,包括繪制下沉曲線、傾斜曲線、曲率曲線、水平移動曲線和水平變形曲線等5個模塊及矢量圖模塊。5個模塊的算法基本一致,以下沉曲線為例,流程圖如圖2所示。下沉曲線采用MSChart1控件[4]繪制,因此算法主要圍繞MSChart1的跡象參數(shù)的確定而展開。第一項是線性、刻度等屬性,第二項是各描點的坐標,通過矩陣運算得到MSChart1所要求的格式,最后要加上必要的圖例。

        2.實例應用

        該軟件可以應用于任何傾角的相似模型試驗,同時可應用于工業(yè)測量系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)。下面僅舉50°傾角的相似模型試驗數(shù)據(jù)為例。

        圖2 下沉曲線算法流程圖

        相似模型試驗的數(shù)據(jù)成果的最直接體現(xiàn)就是繪制下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形曲線,這5條曲線是描述地表移動盆地內(nèi)移動和變形的主要指標[2]。通過本系統(tǒng)最終可以繪制出下沉曲線、傾斜曲線、曲率曲線、水平移動曲線和水平變形曲線,下沉和傾斜曲線分別如圖3、圖4所示。

        圖3 下沉曲線圖

        圖4 傾斜曲線圖

        四、結(jié)束語

        本文開發(fā)的支持工業(yè)測量系統(tǒng)應用于相似材料模型的數(shù)據(jù)處理功能基本上完成了要求,包括簡單的系統(tǒng)自身管理功能和特定的數(shù)據(jù)管理能力。系統(tǒng)達到了立項時的需求和要求,主要在數(shù)據(jù)管理上完成了從工業(yè)測量系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)預處理到數(shù)據(jù)的入庫,之后的數(shù)據(jù)增減及修改、查詢和成圖等一系列功能,基本上解決了工業(yè)測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、存儲和應用的問題。在此基礎上再提高了軟件處理能力,增加了高級查詢等功能,真正開發(fā)出了能被市場接受、用戶滿意的工業(yè)測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、管理軟件。

        [1] 李廣云.工業(yè)測量系統(tǒng)最新進展及應用[J].測繪工程,2001,10(2):36-40.

        [2] 顧大釗.相似材料和相似模型[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,1995.

        [3] 何國清.礦山開采沉陷學[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,1994.

        [4] COOMBS T,CAMPBELL J.Visual Basic編程實用大全[M].鄧少昆鳥,鄧云佳,等譯.精華版.北京:中國水利水電出版社,2005.

        [5] 楊濤.中文版Access 2003數(shù)據(jù)庫應用實用教程[M].北京:清華大學出版社,2009.

        [6] 陳明.軟件工程導論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

        [7] MANNINO M V.數(shù)據(jù)庫設計、應用、開發(fā)和管理[M].韓宏志,譯.北京:清華大學出版社,2007.

        On Similar Material Model Oriented Data Processing Software

        LI Dongwei,ZHANG Xinfang,WU Kan

        0494-0911(2011)08-0081-03

        P232

        B

        2011-06-28

        厲東偉(1987—),男,浙江天臺人,碩士生,研究方向為工業(yè)測量。

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