大型桥梁的变形监测与动态可视化

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文大型桥梁的变形监测与动态可视化姓名：陈晓龙申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：潘国荣;张洪宇20090301摘要随着经济的进步和科技的发展，测量仪器的不断改进，测绘技术的不断演化，变形监测的方法也发生了很大的改变。当前大型桥梁的建设越来越多，规模越来越大，旧的桥梁仍在使用，但是越来越老化，新的桥梁又在建设，这也使得大型桥梁的变形监测工作更为繁重，意义也更为重要。而以往传统的大桥变形监测工作采用的仪器与监测方案，已经跟不上当前形势的发展需要。本文认真研究了当前

2、最新仪器的长处及不足，针对桥梁变形监测的特点，提出新的变形监测方法，并开发了实时监测系统。本文还对当前的数据组织形式以及表现形式如何改进进行了研究，学习使用了当前的先进三维引擎，开发了桥梁变形动态可视化系统。由于当前变形监测的变形预测还基本空白，本文还对桥梁的变形预测方法进行了研究。总的说来，包括以下几个部分：1．面向对象的数据组织方法针对数据仅用EXCEL进行存放，没有丝毫系统性可言，作者采用面向对象的思想设计了一套有针对性的数据库形式对数据进行组织。提出了以工作空间来统一管理各个部分的数据文件，并且建立

3、了各个部位的数据格式。使数据的存放更为合理，查看以及存取更为方便，并且更符合事物的规律。2．测量机器人的使用由于当前人工使用普通全站仪进行大桥主跨的三维监测与主塔的摆动监测，已经不适应现在的监测现状。因此作者采用了新型的更智能监测仪器以及相应的监测方案。结合新型的测量机器人，设计出一套实时监测方案，开发了相应的实时监测系统，由于当前监测单位的客观原因，此方案还不能在实际中进行应用，但是笔者在另一个工程实际中进行了实验。证实了实时监测系统的有效性及可靠性，并极大提高了效率，节省了人力和物力。3．空间物体的三维

4、可视化。结合了当前工程方面的需求，总结了当前的沉降曲线方法的不足之处，比较了当今的三维引擎的特点，把OpenGL应用到大桥的监测成果三维显示中，利用了OpenGL的渲染功能，加载监测数据显示空间物体三维动态变形的仿真情况。摘要实现了人机交互的功能，可以通过点选物体某个部位，以及对物体进行放大，旋转，以此来具体查看各个部分的变形情况。4．实现三维漫游。在系统三维空间中，当键盘或是鼠标进行操作时，对操作的角度距离进行响应，通过对视口的坐标系进行三维变换计算出视口的位置以及方向，实现虚拟三维中的实时动态漫游。5．

5、桥梁沉降的变形预测说明了当前桥梁变形监测的变形预测缺失的情况，对当前流行的预测方法进行了分别的介绍，并且对它们进行了分析与比较，提出采用灰色模型来对当前的沉降变形进行预测。灰色模型特别适用于数据序列不长的变形数据预测。通过桥梁的主塔实测数据，检验了模型的有效性和适用性。证明了用灰色模型来进行桥梁变形预测是确实可行的。关键词．i变形测量测量机器人OPENGL动态可视化灰色模型实时监测三维空间漫游ⅡAbstractABSTRACTWiththeeconomicprogressandtechnologicalde

6、velopment，thecontinuousimprovementofmeasuringinstruments，surveyingmethodsofdeformationmonitoringhashadchangemuch．Nowadays，moreandmorelargebridgesalebuilding，thescaleofthebridgesalelargerandlarger．Inthesametime，thebuiltbridgesalestillinuse，butever—aging．A¨o

7、fwhichmakelarge．scalebridgedeformationmonitoringmoreimportant．Thetraditionalmethodofthebridgedeformationmonitoringandtheequipmentusedinthemonitoringprogramhasbeenbehindthedevelopmentneedsofthecurrentsituation．Theauthorlearnedtheadvantageanddisadvantageofth

8、elatestequipment．Inviewofthecharacteristicsofthebridgedeformationmonitoring，theintroductionofnewmethodsofdeformationmonitoringwasshowedinthepaper,areal—timemonitoringsystemwasdeveloped．Thepaperalsostudyonthef