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精选工程硕士论文范文篇一
第 1 章 引言
1.1 背景及意义
蒸发（Evaporation）是指液态水转化为水蒸汽（汽化）的过程，水分蒸发可发生在湖泊、河流、路面、土壤等表面，蒸腾（Transpiration）包括植物组织中所含有的液态水的汽化以及蒸汽传输到大气的过程[1]。蒸发和蒸腾几乎同时发生，很难区分开这两个过程。蒸散（Evapotranspirstion, ET）即指地表水分蒸发和植被水分蒸腾这两个同时发生的独立过程的结合，是从陆表传输到大气中的水分，连接了地表水分循环，二氧化碳循环和能量交换，对于地球系统科学是极为重要的[2-3]。水分交换包含水从液态变为气态等一系列变化，在这一过程中需要吸收能量并且冷却陆地表面，因此在蒸散的过程中，伴随着能量的迁移和转化[4]。蒸散过程所吸收的能量即潜热被称为潜热通量（Latent heat Flux, LE），蒸散和潜热是相通的概念，依据强调水分交换的变化或者能量交换的变化，本文中会交叉使用这两个概念。蒸散是水圈、大气圈和生物圈水分和能量交换的主要过程参量，是水陆表面热量平衡和水量平衡的重要因素，是陆地表层水循环、碳循环和能量循环中最难估算的分量[5]，其长期以来是农业、水文预报、天气预报以及气候过程模拟中必不可少的关键变量[6-8]。 中国的区域性气候差异较大，近几十年来随着时间的推移和季节的更替，其陆地生态系统中的环境、气候要素发生相应的变化，生态系统的蒸散量也必然随之发生变化，表现出随时间推移而引起的变化规律，包括不同年份间的年际变化规律以及相同年份间的季节变化规律，都将直接影响到水资源评价。蒸散是我国已开展的水资源综合评价中所关注的主要内容之一[9]。因此，在我国开展近几十年来陆表蒸散量的时空分布规律、变化趋势及影响因素的研究，对于我国气候及生态环境等的评价是十分必要的，对我国的农业、水文预报、天气预报等行业的发展具有非常重要的现实意义。
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1.2 国内外研究现状
目前国内外学者已经对陆表蒸散进行了大量的研究，主要集中在估算算法的研究和区域应用的研究两个方面。
1.2.1 蒸散算法研究现状
蒸散研究的传统方法可以分为实际测定和遥感估算两类。目前常见的蒸散观测方法主要包括涡度相关技术[10-12]、能量平衡波文比方法[13-15]、蒸渗仪方法[16]和大孔径闪烁仪方法[17-19]。上世纪七八十年代以来，伴随遥感技术迅速发展，使得可以获取丰富的表征陆表蒸散变化的特征参量，再进一步结合地面观测蒸散数据以及气象数据和水文数据，为遥感估算陆表蒸散的定量分析与应用研究提供了可能。传统的遥感估算陆表蒸散的方法可以分为基于地表能量平衡的单层模型和双层模型[20-27]、土壤温度-植被指数空间方法[28-30]、Penman-Monteith 模型[7,31-37]、经验统计算法[38-39]和数据同化方法[40-44]五类。 近年来随着计算机技术的不断发展，出现了一些通过机器学习过程来探索因素之间复杂非线性关系的模型，由于机器算法具有可以解决高维问题，并行分布处理能力强，分布存储及学习能力强，能充分逼近复杂的非线性关系，具备联想记忆的功能等优点，目前在水文预报、地下水研究等领域取得了广泛的应用[45-46]。 影响蒸散的因素较多，对于蒸散的估算可以看作是气象因素以及其他因素的非线性关系的回归分析，近年来出现了许多使用神经网络和支持向量机进行蒸散估算的研究。Kim 利用韩国 71 个气象站点的观测数据，使用广义回归神经网络和蚁群算法进行了非线性的蒸散建模，对 1985-1992 年的蒸散量进行了估算[47]。Huo 等利用中国西北地区半干旱地区三个气象站点 50 年的观测数据，使用人工神经网络的方法，进行了作物参考蒸散的估算，并与多元线性回归和彭曼公式的估算结果进行了对比研究，结果表明人工神经网络具有较高的估算精度，并且输入 5 因子时的估算精度高于输入 3 因子和 4 因子的估算精度[48]。Falamarzi 等使用澳大利亚 2009-2012 年的温度和风速数据，采用人工神经网络和小波神经网络进行了日蒸散量的估算，结论表明二者均具有较好的效果且小波神经网络优于人工神经网络[49]。Eslamian 等使用空气温度，太阳辐射，风速，相对湿度和降水等气象变量，构建了人工神经网络模型和支持向量机模型来进行蒸散的估算，支持向量机使用径向基核函数来进行网格搜索交叉验证以防止过度拟合的问题，结果表明风速和温度是估算中最敏感的变量，支持向量机的估算结果显著小于人工神经网络的估算结果，就均方误差来看，支持向量机效果优于人工神经网络[50]。
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第 2 章 数据的收集及预处理
2.1 遥感数据
本文使用的遥感数据包括全球范围（-180-180°，-90-90°）月尺度的 AVHRR的 NDVI 数据，时间跨度为 1982 年 1 月-2010 年 12 月，空间分辨率为 8km，以及 8 天尺度的 MODIS 的 NDVI 数据（MOD13A2），时间跨度为 2000 年 1 月-2009年 12 月，空间分辨率为 1km。 对于 AVHRR 的 NDVI 数据，首先使用掩膜裁剪，从全球尺度的数据中裁剪出中国区域（15-75°，40-70°）的数据，得到 1982 年 1 月-2010 年 12 月中国范围的 NDVI 数据，对数据进行重采样，得到空间分辨率 0.1°×0.1°的 NDVI 数据，栅格数为 700*400。对于 MODIS 的 NDVI 数据，是根据 2.3 及 2.4 中所提到的FLUXnet、ChinaFLUX、CEOP 以及 CERN 的验证站点的经纬度坐标，提取相应站点相应时间的 NDVI 站点数据，用于 ET 的训练及估算。
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2.2 气象再分析数据
本文使用的气象再分析数据集为中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集，是由中国科学院青藏高原研究所青藏高原多圈层数据同化与模拟中心开发的一套近地面气象与环境要素再分析数据集，采用国际上现有的 Princeton 再分析资料、GLDAS（Global Land Data Assimilation System）资料、GEWEX-SRB（Global Energy and Water Cycle Experiment - Surface Radiation Budget）辐射资料及 TRMM 降水资料作为背景场，融合了中国气象局常规气象观测数据制作而成的[68-69]。该气象再分析数据集时间跨度为1981-2010年，空间分辨率为0.1° × 0.1°，时间分辨率为 3 小时，包含近地面气温（K）、近地面全风速（m/s）、地面向下短波辐射（W/m2）、地面向下长波辐射（W/m2）、近地面气压（Pa）、近地面空气比湿（kg/kg）、地面降水率（mm/hr）共 7 个要素，如表 2-1 所示。 对气象再分析数据所做的预处理主要是将1982-2010年时间分辨率为 3小时的气象再分析数据合成为天尺度的气象数据，并赋给经纬度坐标投影信息以备后续研究使用。经过数据预处理，得到 1982-2010 年中国天尺度 0.1° × 0.1°的空间分辨率温度、压强、风速、入射短波辐射等气象数据。
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第 3 章 全球陆表蒸散机器算法估算研究.......... 14
3.1 广义回归神经网络（GRNNs）算法 ........ 14
3.2 支持向量机（SVM）算法 ...... 15
3.3 半经验（UMD-SEMI）算法 ............ 17
3.4 算法精度验证分析及对比 ....... 18
3.5 本章小结 ........ 34
第 4 章 中国陆表蒸散遥感估算时空格局与归因....... 35
4.1 中国陆表蒸散遥感估算 ........... 35
4.1.1 数据 ......... 35
4.1.2 相关概念与参数估算 ........ 35
4.1.3 精度验证 .......... 37
4.2 中国陆表蒸散时空分布特征 ............ 38
4.3 中国陆表蒸散时空变化趋势 ............ 42
4.4 不同算法结果对比 .......... 44
4.5 本章小结 ........ 45
第 5 章 干旱对中国陆表蒸散影响的区域差异分析............ 46
5.1 区域划分 ........ 46
5.2 东北地区 ........ 49
5.3 华北地区 ........ 51
5.4 西北地区 ........ 54
5.5 青藏地区 ........ 57
5.6 华南地区 ........ 59
5.7 华中地区 ........ 62
5.8 内蒙地区 ........ 65
5.9 本章小结 ........ 68
第 5 章 干旱对中国陆表蒸散影响的区域差异分析
影响蒸散的因素有很多，如温度，辐射，风速等等，但是这些因素都是从物理机理上分析得出的。干旱是由于长时间降水的缺乏造成异常干燥的天气从而引起严重的水分不平衡的一段时期[70-71,86]。反过来，干旱作为一种极端的气候事件，又会对降水、蒸发等产生影响[7-8]。 在全球变化的大背景下, 部分地区的极端气候事件如干旱等发生的频率和强度增加。近些年来，关于全球及区域环境变化和气候变化的研究不断增多，研究内容不断深入，近百年来全球气候变暖这一现象已受到广泛的关注，气候变化和水循环是目前的研究热点。全球气候变暖，气温升高，使得全球水循环加快，陆表蒸散增加，利于干旱趋势的发展。干旱反作用影响地表和地下水资源，导致水分供应减少、水质恶化、作物减产及社会经济活动等，全球一半的地表对干旱敏感[70]。 目前，国内外关于蒸散发和干旱的研究均有很多，但较少有定量的研究干旱对蒸散发的影响，尤其是长时间内干旱对中国不同区域蒸散的影响。下文的研究主要将干旱作为一种极端气候事件，利用 Palmer 指标（PSDI）作为干旱指标，来定量的研究干旱对中国不同自然地理分区的蒸散的影响。PDSI 是一个基于降水量和温度的干燥程度的量规。下文研究的主要目标是分析 1982-2010 年干旱和中国陆表蒸散之间的关系，进而讨论干旱对中国不同自然地理分区陆表蒸散的影响。
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结论
本文主要利用三种不同的算法进行全球范围点尺度陆表蒸散的估算和精度评价，并主要选用半经验算法对中国 1982-2010 年陆表蒸散时空变化趋势进行了分析，最后结合 PDSI 指标分析了干旱对不同自然地理分区蒸散的影响。本文的主要结论及创新认识如下：使用广义回归神经网络和支持向量机的方法，对全球范围点尺度的陆表蒸散进行了训练和模拟，并对比半经验算法，验证了三种算法的估算精度。文中分别研究了当训练及模拟数据分类方法不同时结果的差异，以及采用不同指标数量模拟时结果的差异，并且依次针对九种不同的植被覆盖类型对三种算法的应用效果进行综合评价，分析各种算法针对不同植被类型的模拟差异。 经过研究结果表明，支持向量机和广义回归神经网络模拟结果整体略低于观测值，广义回归神经网络平均偏差更小，而半经验算法估算结果高于观测值；广义回归神经网络算法和支持向量机算法均具有较高的精度，且选取十个指标时模拟效果整体优于选取五个指标的模拟效果；训练数据是影响结果的关键因素，当训练数据选择的较全面时，具有较好的效果，但是当训练数据选择片面时，会大大降低结果的精度；相比支持向量机，广义回归神经网络训练和模拟需要的时间更长；半经验算法具有一定的物理机理，不需要划分训练和模拟数据及数据归一化预处理，速度最优且比较稳定，大概可以解释 56%-75%的陆表蒸散变化，易于长时间序列大尺度区域蒸散的估算；当广义回归神经网络和支持向量机的输入数据只有五个指标（日均温、相对湿度、风速、入射短波辐射、NDVI），与半经验算法保持一致时，大概可以解释 71%-86%的陆表蒸散变化。
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参考文献(略)
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第1章 绪 论
1.1 选题背景及研究意义
煤矿资源为人类的各种生活提供了基本源泉，对于平常的生活可以起到很巨大的作用，然而在开采煤矿的时候，如果没有进行妥善的处理，直接将煤矿开采后的废弃液体和废弃的渣排放出来，尤其是含有铅、锌和硫的煤矿，会引起矿区周围的土壤和河流中富集大量的重金属，进而被矿区的农作物所吸收，直接或间接的会对人类产生影响[1-3]。 由于河流具有很高的流动性，重金属在水体中不能被生物分解，甚至有可能会在微生物作用下将重金属转化成更强毒性的重金属化合物，且对于有些重金属，较低的浓度便会引起中毒，一旦重金属进入了生态系统后，会分布在水体生态系统的各个组分当中，当重金属在生物体内累积到一定量后，便会出现相应的受害症状，导致生物停止发育甚至死亡，进一步会损害整个生态系统的结构和功能[4]； 水体中的重金属会对生态系统中的植物、动物，最终会对人类产生不同的影响，对于水体中的植物，由于水生的植物作为整个水体生态系统中的氧气来源和其他一些浮游动物的食物，重金属对改变水生植物的运动器的结构，抑制其光合作用和呼吸作用以及对其内部酶的活性产生影响[5, 6]；重金属进入水体之后，会对水体中的动物造成一系列的影响，包括抑制水生动物的生长发育、影响生理代谢过程[7]，而且重金属还会影响到动物的遗传表达等[8, 9]；水体重金属对人体的危害主要来源于两个方面，一个方面是通过直接饮用水造成重金属中毒，对人体健康造成伤害，另外一个方面是水体对农产品和水产品造成污染，间接对人类健康造成威胁[10]，重金属通过食物链进入人体后，会严重损耗体内储存的营养物质，对人体免疫系统造成伤害[11]。 土壤中重金属对于土壤及其其他生物所产生的危害，取决于几个综合的方面，首先是土壤中的重金属总含量，重金属在土壤中的形态以及不同的形态在土壤中占的百分比也起到了很关键的作用，在不同的形态当中，水溶态以及交换态的毒性是最大的，残存态的毒性相对最小[12]。当土壤中重金属含量积累到一定程度后，会对生长的植物产生毒害作用，诱导植物体内产生特定的对植物有毒害作用的物质，引起株高、叶面积和主根长度等等这些损害，而且当植物体内重金属含量过高时，会抑制植物体内对于 Ca 和 Mg 等元素的吸收以及转运能力，也会危害植物的根系，导致根系的生理代谢失调，抑制植物的生长，导致植物体内营养的缺乏[13-15]；土壤中重金属污染会不同程度的对土壤中的动物造成危害，土壤中的动物群落组成会随着土壤中重金属污染的加重而减少，土壤中蚯蚓和线虫等这些无脊椎的动物数量较多，重金属含量会对这些生物的数量、数目等造成直接的影响[16, 17]；在土壤中的重金属元素，尤其是土壤表层，这些重金属元素很容易进入人体体内，从而会对人体造成威胁，当人体摄取过量 Cd 的时候，会引起身体各个器官的病变，导致骨密度降低，人体骨折发生的几率增加，摄入过多的 Pb 时，会导致人体生殖功能下降和免疫能力下降，当含量超过一定值时，会表现为头晕、记忆力下降和头疼等严重的情况[12]。
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1.2 研究机理介绍
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源，一旦重金属通过各种途径进入土壤，使土壤中重金属含量明显高于环境背景值，使得土壤中重金属污染变重，而且由于土壤中重金属不容易被微生物分解，因此导致土壤中重金属不断累积，甚至转化为毒性更大的化合物[35]。大量研究表明，重金属在土壤中由于含量相对其他成分比较少，因此反映到所测的光谱数据上的信息就相对来说是比较微弱的，然而土壤当中的重金属会跟土壤中的其他成分物质比如有机质、粘土矿物等发生各种反应，这些反应包括相互赋存、相互吸附，这些正是高光谱方法反演土壤重金属含量的重要理论依据，利用地面实测高光谱数据定量的反演土壤重金属含量的基本原理是利用重金属离子与土壤中的一些成份发生各种化学和非化学反应后，导致土壤在可见光和近红外等波段的反射率发生相应变化[36, 37]。 当土壤中含有不同的重金属时，土壤会发生相应的不同变化，Cd 离子会使得土壤表层的负电荷数目产生变化，Cd 离子会与土壤中有机质产生反应，且随着土壤中有机质含量的增加，土壤对于 Cd 离子的吸附作用也会逐渐加强；土壤中的 Zn 离子会使得土壤中富含相对比较多的铁锰氧化物等物质[38-41]。 水体是重金属元素的载体，其含量的高低可以反映水体环境质量的现状，水体中的重金属不能被分解，而且会随水体流动进行转移以及食物链进行累积，水体中的重金属元素，逐渐在环境中累积后，会对水质产生很大的影响[42-44]。一般重金属在水体中以三种形式存在：粒子形式、溶解后的形式、被水体生物吸收，其中粒子形式的重金属被悬浮物所吸附，溶解形式的重金属与有机质结合形成螯合物，另外一部分重金属被生物如浮游生物所吸收，因此认为水体重金属与以下物质有关：如悬浮物、浮游生物和溶解的有机质[45]。
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第2章 研究方案
2.1 研究区域概况
万盛区地处重庆市西南方位，在重庆与贵州的边界处，距重庆市主城区 89公里，其与綦江县、南川区以及贵州的桐梓县接壤，处于北纬 28.46°-29.06°，东经 106.45°-107.03°，幅员面积 565.76 平方公里，下辖 8 个镇和两个街道。研究区处于两省三个县的交界处，东边和北边与南川区相邻，南边与贵州的桐梓县相接，西边与綦江区接壤。整个区内有 305 省道、綦万高速公路，渝黔铁路三万支线和它的延长段万南铁路从西向东横穿区内，万盛区内的交通主要以省道、高速公路和铁路为主，这个线路形成贯通了区内各个乡镇的交通网络，交通便利。 万盛区境内矿产资源丰富，率属于南桐矿业有限公司的主要有 6 个采矿区，分别是：红岩矿区、砚石台矿区、东林矿区、鱼田堡矿区、南桐矿区和新田湾矿区，矿区分布图和研究区位置图如图 2-1 所示，有煤、硫铁矿、石灰岩、白云岩、皂石、石英砂、水泥粘土、耐火粘土类等，由于万盛区矿山的开采，矸石山、固体废弃物的外排和渗入土壤，导致矿区及其周围土壤中重金属尤其是锌、砷等元素相对来说较高。
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2.2 测量仪器及数据处理工具介绍
本文测量地物光谱的仪器是采用 ASD 公司生产的 Field ProIII 光谱仪，波段覆盖范围从 350nm 到 2500nm，该仪器可以用作测量辐射、辐照度和反射率等，操作简单，在不同波段范围具有不同的光谱分辨率，350 到 1000nm 的数据采样间隔为 1.4nm，光谱分辨率是 3nm，1000nm 到 2500nm 的采样间隔是 2nm，光谱分辨率是 10nm。该仪器配备一个具有 25°视场角的光纤探头，探头前配一个手枪，用于在不对物体产生阴影的情况下精确的对准待测目标物体，在仪器测量前，首先进行 20 分钟的预热，用来避免由于不同的预热系数造成测量误差。一块25.4cm×25.4cm 的白板需要用来进行对 ASD 光谱仪进行优化设置，通常来讲，每间隔 10-15 分钟重新优化一次对于避免照明条件的改变造成的干扰是有好处的。 一般重金属含量的化学分析方法主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、X-射线荧光法和等离子体质谱法等；其中原子吸收分光光度法速度快、准确度高等优点，主要用来测定钾和钠等[70]；原子荧光光谱法和氢化物-原子吸收光谱法相比较来说，仪器简单、受到气相干扰少和灵敏度高，对于 Hg 等元素的测定，由于这些元素的荧光光谱线主要是位于 200-290 纳米之间，正好是日盲光电倍增管灵敏度最好的波段，因此显示出其独特的优点[71]；X-射线荧光法，其优点是不需要对固定样品进行预消化处理，可以同时对多种元素进行测定，效率较高[72]；等离子体质谱法对于一般的元素其检出限制和景点的光谱法很相近，但是对于难熔元素，具有很好的检出限，且其精密度方面要好于上述的经典光谱法，干扰水平低、准确度高、线性范围大[73]，因此结合本文的实际情况和各种化学分析方法的优缺点，本文采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)来分析土壤和水体样本中的重金属含量，ICP-MS 灵敏度高、干扰少、检出限低、线性范围宽、可进行同位素分析等优点，可以分析几乎地球上所有元素，被公认为最强有力的无机元素分析技术[74-76]。
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第 3 章 研究区主要农作物波谱分析 ........ 13
3.1 粉尘污染分析 ....... 15
3.1.1 分析方法..... 15
3.1.2 同一矿区不同农作物滞尘能力分析......... 16
3.1.3 同一农作物在不同矿区粉尘含量分析..... 25
3.2 研究区主要农作物长势波谱分析 ....... 26
3.2.1 土壤重金属含量化学分析......... 27
3.2.2 重金属对植被光谱特征影响分析..... 27
3.2.3 重金属对植被红边影响分析..... 30
3.3 本章小结 ....... 32
第 4 章 水体重金属含量反演 .... 33
4.1 水体波谱特征 ....... 34
4.2 水体实测重金属含量 ........... 34
4.3 水体光谱特征参数的提取 ........... 35
4.4 反演模型的建立 ........... 36
4.5 水体重金属含量空间分布结果 ........... 38
4.6 本章小结 ....... 41
第 5 章 土壤重金属含量反演 .... 43
5.1 土壤波谱特征 ....... 43
5.2 土壤实测重金属含量 ........... 43
5.3 土壤光谱特征参数的提取 ........... 44
5.4 反演模型的建立 ........... 46
5.5 土壤重金属含量空间分布结果 ........... 47
5.6 本章小结 ....... 50
第5章 土壤重金属含量反演
本文在 2012 年 3 月以及 8 月两个时间段采集了研究区的土壤样本及其光谱数据，土壤采样点分布图如图 4-1 所示，其中部分土壤样本在实验室内进行化学分析，得到其中的重金属含量，然后结合分析得到的土壤重金属的光谱特征，采用回归方法建立土壤中 As、Cd、Zn 三种重金属的反演模型，经过反距离权重插值，得到研究区这三种重金属含量的分布图。
5.1 土壤波谱特征
土壤自身是一种很复杂的混合物，是由不同的物质组成，这些组成物质物理和化学性质相异，从而会对土壤的反射和吸收光谱特征造成差异，总的来说，土壤光谱特性主要是受到土壤含水量、成土矿物、有机物以及土壤质地等因素的影响。 一般土壤中会含有石英、白云母、长石、少量的辉石等原生矿物，这些矿物含量比较高，其次还含有赤铁矿、磷灰石和黄铁矿等，其中石英、钾长石和白云母等是最稳定矿物，辉石和橄榄石等是最不稳定的矿物。水分也是土壤的重要组成物质，而且也是评价土壤质量好坏的一个重要的指标，当土壤中水分含量增加时，土壤的整体反射率会呈现下降的趋势，尤其是在水体的 1900nm 和 2700nm这两个吸收带处土壤的反射率下降更加的明显[78]。土壤中有机质指的是哪些来源于植物或者微生物的物质，其中腐殖质占有机质的主体，一般把腐殖质分为富里酸和胡敏酸，其中胡敏酸的反射能力很强，在整个波段区间内近乎呈现一条水平的直线，富里酸是在红黄部分强烈反射，呈现棕色，有机质对于土壤反射率的影响主要是集中在可见光和近红外波段，其中在 600-800nm 之间所受影响最大[86]。土壤中的铁主要是以氧化铁的形式存在，氧化铁会对土壤光谱反射特性造成比较大的影响，随着氧化铁含量的增加，土壤的反射率会下降，一般来说土壤的反射率会随着氧化铁的含量呈现下降的趋势，但是在 500-700nm 这个波段区间，氧化铁对于电磁波的吸收增强幅度变化较小，因此土壤一般呈现黄红色，和有机质对于土壤的影响一样，铁对于土壤的反射特性主要集中在可见光和近红外波段[87]。
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结论
重庆市万盛区矿产资源丰富，其中主要有 6 大矿区，分别是红岩矿区、砚石台矿区、东林矿区、鱼田堡矿区、南桐矿区和新田湾矿区，本文对这六大矿区的主要农作物、水体和土壤进行光谱的采集与分析，结合采集的土壤和水体化学分析的常见重金属含量结果，定性的分析矿区内主要农作物的粉尘覆盖量、所受重金属胁迫程度，定量的分析研究区水体和土壤中的常见重金属含量，建立了重金属含量与特征光谱之间的模型，最终通过农作物、水体和土壤对重庆市万盛区的矿区环境进行评价。 本文在 2012 年 8 月在矿区采集了 67 组茄子叶、117 组红薯叶、118 组南瓜叶的光谱数据，并采集了红薯叶和南瓜叶周围土壤，用化学方法分析了其中的 Cr、Mn、Cd 含量。对于茄子叶、南瓜叶和红薯叶的粉尘含量覆盖分析，绿色植被在1000nm、1200nm 有两个小的吸收峰，但是当植被被粉尘覆盖时，这两个吸收峰会逐渐减小，且随着粉尘覆盖量的增加，植被的整体反射率降低，通过对在同一个矿区内不同农作物的粉尘含量和同一作物在不同矿区的粉尘含量进行分析，定性的得到三种农作物滞尘能力和六大矿区的粉尘含量；经过分析，发现对于三种农作物，对于粉尘的滞留能力分别是南瓜叶的滞尘能力大于茄子叶，红薯叶滞尘能力最弱；对于六大矿区粉尘含量，新田湾矿区的茄子叶、南瓜叶和红薯叶的粉尘含量均相对较低，而鱼田堡矿区的茄子叶粉尘含量较高，砚石台矿区的南瓜叶和红薯叶的粉尘含量较高，由此有可能可以间接的说明在这六个矿区中，新田湾矿区粉尘含量相对来说是比较低的，而鱼田堡矿区和砚石台矿区粉尘含量相对来说比较高。
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参考文献(略)
精选工程硕士论文范文篇三
第 1 章 绪 论
1.1 研究背景与意义
在人类社会发展的过程中，土地扮演着重要的角色。随着国家的飞速发展，土地作为一种重要的资源，也被大量开发与使用。但是，土地是不可再生资源，为了达到可持续发展的目的，在大量开发与使用土地的同时，就需要对土地进行科学而且合理的管理。这样，不但可以对耕地、湿地等重要的资源进行保护，还能为区域土地资源的可持续开发与利用、国民经济计划和宏观调控政策的制定，以及土地总体规划的编制提供现实依据。 我国以地籍管理系统对土地进行管理。地籍，是指由国家监管的，以土地权属为核心，以地块为基础的土地及其附着物的权属、位置、数量、质量和利用现状等土地基本信息的集合，用数据、表册和图件等形式表示，它是土地管理的基本内容，是合理调整土地关系、科学使用土地的基础，提供有关土地权利、用途或价值等信息。传统的地籍管理方式是以文件为载体，包括各种图、簿、册。图包括地籍图与宗地图，地籍图是由宗地图构成；而簿主要是指土地登记簿，其中包括土地登记卡；册是土地归户册，是由土地归户卡组成[1]。如今，随着地理信息系统、全球定位系统、测绘制图及遥感等现代技术的兴起与应用，对于土地的管理，又产生了新的要求：及时、准确地掌握土地资源的种类、分布以及数量、质量、变化趋势等现势性数据，建立一系列与土地利用、管理相关的数据库，使地籍管理模式由“图册并用”向“地籍信息系统”转变。 地籍数据库的建设是全国第二次土地调查重要的一环。但是，数据库的建成不是结束，而是开始，因为，及时对数据库进行更新，保持数据的现势性，才能满足我们对土地管理的需求。否则，便无法对土地的使用现状进行客观而有效的评价，也不能为宏观管理提供正确的依据，从而失去其实际意义。保持数据库现势性的重要性已显而易见，但由于数据种类繁多，数据量庞大，数据库整体更新、大量人工替换变更数据的传统工作方式，工作量大且效率低下，容易出错；固定期限式更新周期长；更新过程中，各对象间的拓扑关系以维护，更新前后数据属性存在逻辑错误等问题。因此，为地籍数据库更新寻找一种自动半自动化、智能化的方法显得尤为重要。这种方法，应既能够对作业人员的操作进行自动、快速、准确地识别，又能对相应图层进行及时准确地更新，同时，还能保证对其他相关图层的数据进行准确的联动更新，在整个过程中对各个目标之间的空间拓扑关系和属性关系进行有效的维护。
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1.2 国内外研究现状
时空数据模型，国外已经发展出数十种。由 Armstrong 提出的快照模型要求保持当前状态，一旦对数据进行更新，便不再保存变化值[2]。Langran 提出的连续快照模型是一连串的连续时间快照集合，通过在全局空间状态上进行标注有效时间，不论空间特征发生变动与否都储存。这样，就形成了各时间段的数据备份，从而反映整体的时空特征[3]。基态修正模型由 Penquet 等人提出，该模型以时间的角度去考虑对象的变化，即以一时间段内不同时刻的变化量与基态进行叠加，以此来反映该时段的空间变化过程[4]。Langran 和 Chrisman 在多次快照叠加思想的基础上，提出了时空复合模型，该模型把多次叠加统一为一次叠加，将这样的变化进行累积而得到最小变化单元，由这些最小变化单元组成的图形和属性文件就能对时空特征进行比较好的表达[5]。Peuquet 和 Duan 针对时空中事件的发生和处理，提出了基于事件的时空数据模型[6]。Wilcox 等人提出了基于图论的时空数据模型，以此来描述空间对象在时间维度上发生的一连串变化[7]。Tryfona 和Jensen 等人则把对象的概念引入时空数据模型中，提出了面向对象的时空数据模型[8]。 拓扑模型，国外也有较多研究。Egenhofer 和 Franzosa 等人根据点集拓扑理论提出了四元组和九元组模型，以分解目标的方法，将空间对象分为内部、外部、边界分别进行求交运算，可以较好地表同维目标间的拓扑关系[9]。Clementini 和Difelice 等人以九元组模型为基础，把求交的取值由空与非空扩展为空集、0 维点、1 维线、2 维面，得到了基于维数扩展的 E9I 的模型，它比九元组模型可以更好地对目标对象间的相交关系进行表达[10]。Randell 和 Cohn 等人把区域连接理论进行了发展，重新定义了空间实体的基本关系，从而得到了基于空间逻辑的RCC 方法，该方法考虑对象间的整体性，因此，同前面所述模型不同的是它不需要分解对象，也就不需要对内部、外部和边界进行提取[11]。Osterom 等人提出，对空间实体进行隐式的组织与表达，即只存储空间实体的空间特征与时间特征，而不存储空间与时间关系，这种关系只在需要时计算出来即可[12]。
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第 2 章 时空数据模型和拓扑关系模型
2.1 时空数据
在现实的地籍变更中，主要是对土地变化的调查处理工作，但于管理系统中却是对存储在数据库中与该变更土地相应的及相关的数据的处理。存储在数据库中的数据，需要合适的时空数据模型对其进行有效的表达，这样，一方面可以对数据进行有效地组织，另一方面，也利于对数据的逻辑一致性进行维护。所以，一个合理的时空数据模型，是数据能够正确进行变更的基础。在 GIS 的建模工作中，对时间、空间的表达是建模的基础工作，因此，在选择出一个恰当的模型之前，有必要对现有的模型进行分析。 在变更工作中，实际研究的对象是地理空间中的地理实体，它于空间中存在，于时间中发展变化，即地理时空。当前对于时空的观点有两种，一种是将时间作为度量工具，和空间、属性平行地看作地理实体的特征；另一种是将时间理解为事件序列的表现形式，时间特征则居于空间和属性特征之上，即空间和属性特征随着时间的发展而变化。
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2.2 时空数据模型
时空数据模型的研究已有近 20 年历史，国内学者对于时空模型的综述性文献，多参照国外的成果，其中尹章才和李全对时空数据的存储管理和语义表达，总结阐述了比较实用的 10 种时空数据模型。根据时空目标本身的情况，可将这些模型分为三类，详见表 2-1。本节将对这三类模型的特点进行总结，区别异同，进而从中选取一种适合地籍变更工作的模型。 侧重状态描述的时空数据模型中所说的“状态”是指描述地理现象的空间分布。该类模型是对 GIS 空间数据模型（矢量与栅格模型）的扩展，主要包括时空立方体模型（图 2-3）、快照序列模型（图 2-4），基态修正模型（图 2-5）和时空复合模型等，各模型说明见表 2-2。此类模型侧重于对目标状态本身的描述，时间是目标对象的一种属性，各变化通过累积的方法，以状态的方式呈现。在土地利用动态监测中，通常从不同时像的影像中提取土地利用的变化情况。因此，从遥感影像直接或间接提取的变化信息，多采用此类基于状态的时空模型表达和存储。但是，此类模型最大的缺点是无法表达时空对象关系和变化过程。
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第 3 章 地块变化与联动规则的分析研究 ..... 22
3.1 单一地块的变更类型分析........... 22
3.2 基于 WID3 的单一地块变化类型判断....... 24
3.3 实体联动变化的研究........... 29
3.4 本章小结....... 33
第 4 章 地块变更类型和数据库增量更新算法 ..... 34
4.1 地块变更类型分析....... 34
4.2 地块变化与相应的数据库对象变化的关系....... 39
4.3 数据库增量更新算法设计........... 41
4.4 本章小结....... 41
第 5 章 验证系统的设计与实现 ..... 43
5.1 验证系统使用的环境、软件及数据库介绍....... 43
5.1.1 visual studio 及 C#介绍..... 43
5.1.2 MapX 控件和 Oracle 数据库介绍 .......... 43
5.2 模拟地图的生成........... 44
5.2.1 基于 Mapinfo 的模拟地图生成 ...... 44
5.2.2 地图数据上传.... 47
5.3 数据库访问的实现....... 47
5.4 实验系统的总体设计........... 48
5.5 地块变更的实现........... 49
5.6 本章小结....... 50
第 5 章 验证系统的设计与实现
5.1 验证系统使用的环境、软件及数据库介绍
Visual Studio（简称 VS）是美国微软公司的开发工具包系列产品，它包括整个软件生命周期中所需的大部分工具，所编写的目标代码能够适用于微软支持的所有平台。VS 可以提供丰富的集成开发环境，用于创建面向 Windows、Android和 IOSR 出色的应用程序及现代化 Web 应用程序和云服务。丰富的集成开发环境，也为编程人员提供了更多的选择和便捷，使得编程人员可以很快地设计、定制出自己感兴趣的解决方案。 C#编程语言是由微软公司开发的、面向对象的于 NETFramework 之上的高级程序设计语言，它由 C、Java 和 C++衍生而来，兼有这三种语言的特点，也有一些属性其自己的特征：安全、稳定、优雅的语法风格、简单的可视化操作及运行的高效率。使用集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment）能够非常有效的减短开发软件所用的时间，编程人员可以非常便捷的编写、运行、测试和调试 C#语言编写的程序。 MapX 是一款基于 ActiveX 技术的可编程控件，它为软件开发人员提供了一个能够方便、快速实现多种功能的地图化组件，在主流的可视化开发环境中，如 VisualBasic、Visual C++、Visual Studio、Delphi、Power Builder 等，在设计阶段只需要将 MapX 控件放入到窗体中，并编写程序、设置属性，调用相应事件或方法，便可以非常容易的实现空间数据的可视化，轻松完成多种地图功能，如对地图的显示；对地图放大、缩小、漫游、选择等；制作专题地图；进行图层控制；多种数据源访问；包含动态图层和用户绘图图层；能够生成和编辑地图对象；简单地理查询、地理编码等。
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结 论
随着国家的飞速发展，土地作为一种重要的资源，过度的开发与使用与其不可再生特点之间的矛盾便突显了出来。对土地进行科学而且合理的管理，给我们提出了新的要求。在与土地相关的工作中，对地籍数据的维护是关键与重点工作，在社会快速发展的大背景下，自动半自动化的变更工作方式的重要性显得尤为突出。因此，根据实际工作中对地籍数据现势性的需要，论文深入地分析研究了时空数据模型、拓扑关系模型、地块变更类型和联动变化规则等重要理论，并通过验证系统对研究理论研究成果进行验证。论文研究的主要内容与成果有以下几点：
①以对象－关系数据模型对地籍数据进行组织。地籍变更中由于地块有变更前与变更后两种状态，故而除了常规的空间、属性之外，还有对时间的要求。论文在分析常用时空数据模型，根据地籍数据库数据变更的的特点，通过对象－关系数据模型对地籍数据进行组织，该模型主要能将对象的时间特征存储在关系表的属性列中，实现对时空对象的表达，方便对历史数据进行查询，并且不会在变更过程中产生大量数据冗余；
②实现地块变更类型的自动判断。对于一个变更类型已知的地块，其存在变更前与变更后两种状态，以 WID3 方法判断二者之间的拓扑关系，得到一个 WID3值。这样，就可以该 WID3 值作为判断拓扑关系与变更类型关系的依据，从而实现地块变更类型的自动判断。为了让判断的结果更加科学与准确，又以双层分支结构模型对地块变更类型进行细划分，对以往的变更类型进行了补充与完善.
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参考文献(略)
精选工程硕士论文范文篇四
第一章绪论
1.1选题依据及研究意义
东昆仑造山带位于青藏高原的东北部,为中央造山带的重要组成部分。其复杂的地质演化历史造就了该区丰富的矿产资源,金、盐类及铜多金属矿产资源丰富,而位于东昆企造山带的东段的沟里金矿集区,目前区内已经发现了果洛龙佳金矿床(大型)、阿斯哈金矿床(中型)、按纳格金矿床(中型)、瓦勒杂金矿(小型)及达里吉格塘金矿点,研究区初步显现了特大型金矿田的潜力。论文结合《青海东昆企东段沟里地区金矿(化)集区-多元成矿信息融合与高效勘查示范研究》科研项目来选题,该项目由山东黄金集团出资,为了配合青海省都兰县沟里地区金矿整装勘查而设置的7个子项目之一。项目旨在通过对果洛龙洼和阿斯哈典型金矿床的解剖,总结区域金成矿规律,构建沟里金矿集区深部及外围隐伏矿床预测的新方法系统,以及建立一套矿产快速勘查评价方法组合体系,为全面开展区内金矿找矿勘查提供示范作用。项目的顺利实施,是本论文的契机。通过研究沟里地区的区域地质特征与成矿条件,探索以遥感地学为理论基础,以遥感地质信息提取为中心的找矿技术方案;综合运用遥感图像处理和人机交互式解译,确定地质、遥感、化探这些控矿因素在某种程度上对矿床值的影响程度与关系,找出两者之间的内在统计关系,建立各个控矿因素与成矿的综合值,从而对研究区进行找矿预测。遥感将其视域宽广,信息丰富,定时、定位观测等特点结合计算机处理技术的广泛应用,使多种地学资料的综合分析,地学信息提取,地学数据库的建立有了技术上的保障。遥感技术是一门多学科交叉综合性探测技术,是以航空航天技术、计算机技术和图像处理技术为技术支撑,具有宏观观测、信息量大、快捷准确、经济方便等优势特点,在范围定性、定位、定量资源环境监测方面应用较为广泛[1]。应用遥感技术预测矿床的找矿紀区,是当前国内外矿产勘查方法探索者普遍关注的问题,特别是对于常规方法难于工作发现的隐伏矿床,遥感地质方法更显其优势,且日益显示其经济效益,目前遥感地质在矿产勘查中的应用仍属于资料积累和试验阶段,随着遥感地质技术的发展,及MSS图像之后,SPOT图像、TM图像已较普遍应用于地质研究,成像光谱和成像雷达,SAR图像,3S系统为矿床的遥感地质研究幵拓了新的前景[2]。本文青海东昆企沟里金多金属矿集区为例,应用遥感影像成矿信息融合的方法对该区进行矿产资源潜力分析,拓宽了资源潜力分析的思路,同时对研究区矿产资源勘查及找矿勒1区预测提供了重要依据。
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1.2遥感影像地学信息融合国内外研究现状
遥感技术作为一门新兴学科,近年来随着计算机技术和遥感卫星技术的快速发展,遥感技术在各个领域得到了广泛应用。Pohl和van Genderen (1998)系统综述遥感影像多传感影像融合的概念、方法及其应用。Rigol和Chica-Olmo ( 1998) [4]应用遥感图像融合方法生成西班牙Cabo de Gata的尼哈尔自然公园的环境地质图。Koch (2000) [5]以西班牙北东的Los Monegros为例,介绍通过遥感影像检测土地退化受地质因素的控制。Klemas(2001)利用遥感作为海岸带环境指示来对海岸带资源管理。vanderMeer等(2002) [7]系统综述了石油渗流机理及产生的表面表现与光学高分辨率遥感数据,并指出遥感不仅是重要的油气勘探手段,同时由于渗透排放温室气体对环境具有一定指示意义。Jaiswal等(2003)[8]介绍了遥感和GIS技术对地下水蓄水工程区对农村郊区产生的影响。Kaya等(2004)[9]则通过遥感和数字高程模型追踪活断层的几何形态。Lee等(2004)则利用遥感和地理信息系统相结合的方法评估韩国Boun地区的滑坡灾害。Sarkar和Kanungo(2004)基于遥感和GIS提出了一种滑坡脆弱性分区图的新方法。Roessner等(2005)介绍了吉尔吉斯斯坦南部卫星遥感和GIS对滑坡灾害评估的潜在应用。Begueria (2006)介绍了利用遥感数据和GIS识别盆地尺度侵烛区,并以西班牙比利斯山脉盆地为例进行分析。利用遥感数据分析应力模式及滑坡陆坡区域的应力评估。Ramasamy(2006) "5]则利用遥感技术分析了印度南部的活动构造。Rao (2006) 116]通过遥感数据分析结晶地形区地下水潜在指示。Gloaguen等(2007)介绍如何从遥感数据自动提取断层并进行分形分析。Pal等(2007)[18]基于地质解译利用主成分分析方法提高遥感分析。Kervyn等(2008) [19]介绍了遥感技术在火山岩区局部崩塌和岩屑崩落沉积中的应用。
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第二章研究区概况及区域地质背景
2. 1研究区交通地理位置及社会经济概况
沟里金矿集中区果洛龙佳金矿位于青海省中东部布尔汗布达山的东段,行政区划隶属都兰县香日德镇沟里乡,具体位置处在沟里乡政府以西约13km。矿区交通较为便利,香曰德镇位于矿区的北西方向约70km处,青藏公路(国道G25线)通过该镇,此外,与矿区相通的还有40km简易公路和30km便道(图2-1)。研究区内高差较大,属于高山地貌,河谷海拔在3300-3500米,山区海拔在4300米左右,相对高差为800~1000米。研究区内山脉主要为近东西走向,并且南坡海拔高且较缓,北坡海拔低且较陆。研究区河流较少,以卡可特尔河为主,属于内陆水系,水流量随季节变化较大,夏秋季水量相对较大,春冬季水量较小,并且最终流入柴达木盆地。区内是半干旱气候类型,居民主要是藏族、蒙族、汉族,汉民主要从事农业,种植小麦、青稞、大豆、马铃薯等,从事畜牧业的主要的主要为藏族人民和蒙族人民,还有一部分从事采掘作业,在当地的一些小规模的煤矿。
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2. 2区域地质背景
东昆企造山带位于青海省中西部、青藏高原东北部(图2-2),其西与新疆交界,东以哇洪山一温泉断裂为界并与鄂拉山相接,北邻柴达木盆地,南接阿尼玛卿一巴颜略拉印支造山系(图2-4)。东昆企造山带从北向南依次出露昆北、昆中及昆南三条大断裂,总体呈现东西一北西西向展布,亦是东昆企三个次级构造单元的分界线,昆中和昆南断裂因其独特的构造意义引起不少学者的研究,并有昆中缝合带和昆南缝合带之称(图2-3)。昆北断裂位于乌图美仁一格尔木一诺木洪一都兰县以南,布伦台一香日德以北,为一条区域性断裂。在格尔木以西断裂带走向大致为北西西向,以东大致为近东西向。断裂北西端被阿尔金断裂所截断,向南东延伸大约700千米,被哇洪山一温泉断裂截断,由此可以看出,昆北断裂形成时间早于阿尔金断裂以及哇洪山一温泉断裂。由于昆北断裂中间大部分被第四系土壤覆盖,地表断层标识物不明显,所以中间断裂界线主要为物探资料推断得到。
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第三章遥感影像特征与地学信息提取......13
3.1遥感数据类型及预处理......13
3.2区域遥感地质背景......13
3.3沟里地区及外围线性构造(断裂)......14
3.4近东西向韧性剪切带......21
3.5沟里地区及外围环形构造......24
3.6沟里地区及外围色调异常区......27
3.7果洛龙连遥感影像特征及有利成矿线-环结构部位......32
3.8阿斯哈-按纳格地区有利成矿线-环结构部位......32
第四章多元地学信息融合与靶区预测......39
4.1多元地学信息融合概述......39
4.2遥感影像线性统计分析..................40
4.3多元地学信息融合......51
4.4勒区定量预测......69
第五章结论与展望......72
5.1 研究结论......72
5.2不足与展望......73
第四章多元地学信息融合与预测
4.1多元地学信息融合概述
信息是一项现代科学,己广泛应用到社会的各个领域。通过地质、物探、化探、遥感等各个方面的方式获取的定性和定量现象、图像、信号、特征信息,并将此运用到地质与找矿过程中,然后提取出经过分类、综合分析和加工处理后的有用信息,在找矿实践中这种信息我们称之地学信息融合,这种综合各类信息的方法被称为综合成矿信息预测。综合成矿信息预测就是通过使用不同于传统方法的现代地质勘查手段,并将所获得的地质、地化和地球物理等全部相关信息,运用现有的先进成矿分析方式,将控矿的区域地质构造环境、时空演化特征及矿床生成规律进行查明;继而建立起综合找矿模型用来进行隐伏矿床的预测和发现。综合成矿信息预测的主要定量分析手段是计算机,有机地结合传统的预测方法与定量分析,最终目的则是发现有经济价值的矿床并对其进行预测。综合信息成矿预测一方面主要强调成矿分析,一些直接影响矿床生成的一些因素,比如时(间)、空(间)和共(矿物、矿床的共生组合)分布规律是成矿预测中必须进行研究的对象,对结合传统的成矿分析基本原理和现代成矿理论的方法进行充分利用,同时,充分挖掘和利用综合信息,包括以地、物、化、遥等信息为纽带,将成矿规律的研究、成矿地质异常分析以及远景区定量评价等有机地综合起来。由此可以得出,综合成矿信息预测是地质找矿的必然产物。
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结论
本论文结合《青海东昆企东段沟里地区金矿(化)集区-多元成矿信息融合与高效勘查示范研究》项目,基于遥感影像信息融合技术,在充分搜集和整理前人资料的基础上,从沟里金矿集区典型矿床的成矿地质背景、遥感地质特征入手,结合研究区的化探、地层等地质特征,通过数理统计方法进行计算,圈定有利的找矿紀区,并对研究区内的几个典型矿床进行了资源量估算。具体的研究成果:
1.结合沟里地区区域地质概况和己取得的地质成果,分析了在该区域进行遥感找矿的必要性,以及遥感影像地学信息融合的意义。
2.基于ETM遥感影像解译成果,开展分辨率为0.61m的QUICKBIRD遥感影像处理和解译,厘定该区线性构造、环形构造及相互关系,通过图像增强方法对图像进行处理,确定已知矿床的影像色调异常特征,并与化探结果做出对比,初步确定该区处于一环状体之中,线性构造交接与发育较好的地区色调异常明显,色调异常与矿化体(异常体)重叠较好,可作为找矿的重要线索。
3.对线性体进行统计分析,将定性转为定量,分别绘出线性体的等密度、条数、交点数、中心对称度、优益度和平均方位的等值线图,通过对六幅图的分析发现线性体特征分析的高值区域跟该区域矿体的出露和化探异常区的吻合度较高,说明以遥感信息为主体的遥感地质综合信息以及其信息量得分可作为成矿预测的重要信息。
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参考文献(略)
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第一章绪论
1.1论文选题的背景和意义
国外的土地调查起始于二十世纪三十年代,主要利用航空摄影测量等技术手段展开土地资源的调查,然而运用卫星遥感影像进行土地调查研究则迟于航空摄影测量技术约四十年[2]。英国是最早开始土地利用调査的,其土地利用调查所就成立于1930年。自1930年后,英国的土地被分为6大类,主要划分了农业用地与测量绘制了 1:10万的地图。约在1960年,英国进行的第二次土地利用调查将用地类型重新划分为12类,并测量绘制了 1:25万的地图。美国则是在1938年开始了全面的土地调查。到了二十世纪七十年代,运用遥感与自动化技术编制1:10万和1:25万土地利用图和土地覆盖图。在亚洲国家当中,日本很看重土地调查,其也是在这方面成就最大的,在我们新中国成立时,日本就己经编制了 1:80万和1:20万土地利用图,之后编制了 1:5万土地利用调查图,而编制全国1:2.5万土地利用图利用的是航空像片,与英美两国差别很大,日本将土地划分成35个类,它为日本整体的土地规划提供了根本的依据[3]。我国开展土地资源全面调查的时间起步较晚,比一些发达国家晚了近三十年,但是我国的土地调查的发展速度与普及速率都很迅速。我国是在1984年到1996年进行的第一次土地利用现状调查,基本查明了当时所需要的土地资源数据。土地调查虽然完成,但是很多地方没有建立起土地调查数据库,更没有将调查成果真正应用到土地管理、土地利用规划等中,直到90年代后期,才逐步地对此加以重视。在此背景下,国务院下达了决定要从2007年7月1日起开展第二次全国土地调查的通知。于是全国第二次土地调査自2007年7月1日全面启动,计划在2009年全部完成。调查的项目由农村土地调查、城镇土地调查与基本农田调查组成[4]。
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1.2论文研究内容及意义
1.2.1论文研究内容
本课题来源于合肥市国土资源技术发展中心设立的合肥市土地调查数据库建设项目。以该项目为研究对象,依据研究区的具体情况,研究制定了合肥市庐阳区第二次农村土地调查的技术方案,并探讨了空间数据获取的方法与农村土地调查数据库建设,最后研究空间数据质量的控制模型及方法和对数据库的进行质量评价。
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1.2.2论文研究意义
人类如果要生存和发展,必然离不开,其也是立国的基本要素之一。国家如果要整体调控经济与进行国土资源管理的工作,那么全面详实准确的土地调查基础数据是必不可少的。第二次全国土地调査是一项非常大的国情国力调查,它是兼顾城乡的发展,保护国家的粮食安全及利于社会的稳定的主要内涵;它是整体规划国家的经济与社会的发展,强化国家经济的全面调控的根本[55];它是国土部门提高执政能力与管理水平的需求,是国家加强土地管理的决定;它更是科学合理地规划使用保护最严格耕地制度的有效手段第二次全国土地调查是以查清楚全国土地利用现状,掌握确凿的土地基础资料为目的,另外还要实现调查成果的共享化管理,并建立相应的土地统计制度等,是一项非常大的国情全面调查。在此情况下,运用先进的信息技术及数据库技术,非常准确地掌握土地利用的变化现状与实现数据的迅速更新与管理,使得土地利用的总量动态平衡的整体调控提供有效的手段已经是迫在眉睫的一项大事。
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第二章县级农村土地调查数据库的总体设计
2.1研究区概述
庐阳区是安徽省省会合肥市的中心城区,西北临界有长丰县、肥西县。其在北讳32度、东经117度,夹与长江与淮河中间,颜临巢湖,可经由南測,河通达江海,有着很重要的连接东南西北的区位特征。庐阳区是不仅是全省的政治经济中心,还是文化中心。一年四季,气候温和,但季节分明,春季气温多有变化,更甚在春季有时就可经历春夏秋冬,夏季雨量较大较集中,冬季多阴冷潮湿,秋高气爽。庐阳区的地势很高,历史上没有发过洪水的记载,也没有发生过特大的地质灾害,无地质断层。现在整个合肥市正打造生态文明城市,相信其将是一个非常适宜居住的生态园林城市。常住人口约600000,面积为139平方公里。2012年3月调整后,目前其管辖区域有一乡一镇、十一个街道和一个省级开发区。一乡一镇分别是大杨镇和三十岗乡;省级开发区为庐阳工业区。庐阳区又是一个有着“一河襟两水带三园”的独特生态环境的城区:特色园林景观有三国遗址公园、银河、逍遥津;南《河在庐阳区的北部流滴,上游有两个水库:董铺与大房郭水库。
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2.2数据库建设平台的选取
当前由美国环境系统研究所(ESRi)开发的软件ArcGIS正被大众广泛地使用着,ArcGISlO.2是最新的版本。它是一个软件产品的集合。它融合了所有构建完整GIS的软件产品。如图3.1所示,ArcGIS系统允许用户在任何必要的地址比如桌面、服务器、野外或者网络上部署GIS功能与业务逻辑。ArcGISlO.O在实践中有以下优点:(1)简洁实用。强大的资源搜索能力:可快速找到和使用的图层、工具和地图等资源;(2)能够迅速无缝对Geodatabase中的简单要素进行编辑:可经由网络浏览器、ArcGIS Desktop和等多种客户端得以实现;(3)更为幵放好用的Geodatabase:能够直接经由SQL访问数据,支持IT标准XML导出空间数据库的框架;(4)更快捷的地图浏览:网格分析,Web图形优化,更加快速地管理;(5)强大有效的地理处理功能:完美集成Python类库与ArcGIS,处理地理空间数据的工作在后台运行、处理后的成果能够与在前台的地图实时对话;(6)完整的三维GIS环境:提高了三维数据的创建和管理功能,在三维环境下,空间分析功能和可视化工具得以完善;(7)更加成熟的时态GIS:可以快捷方便地创立与管理基于时间的数据集;(8)影像与ArcGIS —体化:快速、动态的影像处理与镶嵌,海量的影像数据方面也可以更加简单的使用、分析和处理;(9)强大的制图和可视化功能;(10)强大的空间分析功能:ArcGIS不仅能够提供诸如空间数据关系(拓扑结构)建立及数据叠加等基本的分析功能,还可以进行完成土方量计算等一系列复杂分析功能;
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第三章调査麵的获取......9
3.1调查底图的制作的基础......9
3.3遥感影像旳解译......14
3.4图幅整饰与调查底图的制作......15
3.5 土地调查数据的外业调绘......18
第四章土地调査数据库的建设......23
4.1数据库建设的方法和步骤......23
4.2数据库的基本要求......25
4.3数据库的总体设计......25
4.4数据资料的收集......29
4.5数据的采集和处理......30
4.6数据的检查和入库......32
4.7试验区土地调查数据库成果......33
第五章土地调查_库的质量控制及......36
5.1空间数据的质量控制......36
5.2土地调查质量控制..................41
5..土地调查数据库质量评价......47
第五章 土地调查数据库的质量控制及评价
5.1空间数据的质量控制
空间数据的用途是描绘空间实体的位置、形状及其分布特点等信息。空间数据独有的特点不仅有位置及拓扑关系,还具备空间性、时间性、多维性和数据多的特质。空间数据与空间数据之间有着复杂的关联与空间关系。而空间数据的质量问题也是随着数据的获取、处理和使用过程中体现出来的,并且其误差能进行传播和大小有累积性。按照空间数据本身的规律性,影响空间数据质量的因素主要有:空间数据的质量问题首先源于空间自身现象存在的复杂性和不确定性,主要体现在空间的不确定、专题的不确定性、内容的不确定性与实间上的不确定性。而空间现象自身存在的不确定性也使数据在表达时就连带的发生了质量问题。在自然界中,很多的空间实体有着不是很明确的分界线,比如一个湖泊,由于下大雨或干旱以及地势的原因致使湖泊的边界线与其周围的空间实体不是很清晰,但是通常我们会用一个确定的边界表示一个实体,这在一般情况下必然会产生一定的误差。
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总结
本文结合研究区土地调查的具体情况,依据《第二次土地调查技术规程》及相关规范,详细探究并阐述了庐阳区第二次土地调查的全部过程,从数字正射影像图到外业调查底图的制作,从外业调绘到内业对数据进行分析处理,提出了一些能确保高精度的建设方案,使得国家对第二次土地调查中要求的真实性和准确性能够实现。此外探讨了空间数据获取及农村土地调查数据库建立,研究了空间数据质量的控制和对所建成的数据库质量作了评价。本文研究完成的工作主要有以下几点:
1、阐述了庐阳区第二次土地调查中采用的外业底图的制作过程,外业调绘的具体内容与要求。
2、经由调查底图的制作、数据的外业调绘及内业处理、数据库的建设和研究区域的具体情况,制定相应的技术方案,并且在实际的操作实践中得到许多行之有效的方法。
3、对于建立土地调查数据库的关键环节如建库数据的采集、处理以及入库作出了详细的讲解。
4、在土地调查数据库建设的每个环节都会出现数据质量问题,在上一环节中出现的问题很可能会继续传播到下一个环节。因此对于数据的严格把关和层层控制显得尤为重要。本文对土地调查数据库中的数据质量问题的来源等进行了研究分析,并提出了具体的质量控制方法,确保了建库的数据质量。
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参考文献(略)
精选工程硕士论文范文篇六
第一章绪论
1.1地面三维激光扫描技术概况
基于地面的激光扫描仪主要包括激光测距系统和激光扫描系统,王维激光扫描系统,主要由三维激光扫描仪、汁算机、电源供应系统、支架以及系统配套软件构成。而三维激光扫描仪作为三维激光扫描系统主要组成部分之一,又由激光发射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD相机及软件等組成。除以上部件外,主流厂商的扫描仪通常带有数码相机,数码相机一般与扫描仪一起内置或者单独外置,数码相机可以采集扫描物体的纹理信息,这其中包括点云颜色信息,送些信息是对三维坐标信息的重要补充,在信息提取,三维建模中应用非常广泛。为了获取扫描仪在大地坐标系中的坐标,有的扫描仪还配有GPS天线,这样扫描仪自身的站也坐标系就能和大地坐标系统一起来,实现自主定位功能,使后续的数据处理过程更为方便。虽然不同的王维激光系统内部软硬件结构细节上有所不同,但是一些激光扫描系统的工作原理的差别却常常是大相径庭。主要分为脉冲式测量原理、相位式测量原理、三角测量式原理以。地面激光扫描仪主要有三类观测值:一是目标点与激光扫描仪的距离,二是激光束基于仪器站也坐标系的水平和竖直方向上的角度值,三是经目标点反射回来的激光强度。为了获得扫描对象的表面纹理信息,大部分的激光扫描仪配置了高分辨率数码照相机。
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1.2国内外研究现状
地面三维激光扫描仪获得的点云数据集通常是散亂无序的,点与点之间缺乏明显的拓扑关系,通过计算采样点的K近邻来确定散乱点云的几何拓扑关系是点云数据处理过程中最常见的方法,它被广泛应用于估算采样点的法向量大小,噪声点的滤波处理,曲面光顺处理等过程中,是进行图形图像数据预处理的关键技术之一。K近邻搜索首先在给定的二维或王维散乱数据集中找到K个与该点距离最近的点,距离的度量一般采用欧式距离。计算某点的K个近邻点的一般方法是求出查询点与点云数据集中除自身外所有点的距离,并按升序排列,前面的K个点即为查询点的K近邻。地面三维激光扫描仪获得的原始点云数据量非常庞大,数以万计,遍历点云数据集中所有点计算查询点的K近邻时间开销过大,不利于大规模点云数据的处理。
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第二章K近邻搜索
2.1K近邻的概念
陈杰根据函数连续性的定义,阐述了对于给定的空间形状表面的一点,其局部邻域范围之内是连续的。因此可以采用K近邻来计算物体表面的几何信息。数学K近邻是一种理论上的概念,即对点集中给定一点,到该点A个距离最近的点就是给定点的数学K近邻。通常采用的距离度量方式为欧式距离,欧式距离计算比较简便直观,但点云数据分布和密度具有不均匀性,只采用欧式距离升算出的A近邻的空间分布通常不均匀,而后续的处理需要A近邻较为准确和均匀的反映某点周围的空间信息,过于集中的分布使得同一区域的点表示的信息有限且重复,而分布较稀疏的区域点很难完整的表达该区域的空间信息,这样会带来空间表示的冗余和缺失。如图2.1所示,在某点处选择数学意义上的K近邻的过程中,如果给定了K值(K=12),选择的近邻点主要集中于该点的左侧,该点右侧的近邻点分布较为稀疏。
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2.2空间索引
为了提高K近邻搜索算法的效率,首先需要建立对点云数据集的空间索引P93,根据空间对象属性的特征,给出相应的方法对空间对象属性进行重新排列,这种数据结构称为空间索引,为了处理复杂的空间对象,空间索引通常会简化对象信息,突出重点对象或对象属性,删除与研究无关的对象或对象属性。虽然空间索引只是辅助性的数据结构,但简化了這算操作过程,提高了效率。对于大量的散乱点云数据,合适的空间索引可以提高对点云数据空间操作的效率,其中包括对点云数据的查询、删除、插入等。数据结构重组法引入树状数据结构,将整个数据集分成多层次子空间,然后根据分支规则,递巧的用子空间建立节点。迭类方法用到的数据结构是二叉树或多叉树,分支规则保证了树中的节点各不相同,分支规则也决定了送类方法的搜索效率。空间分割法将点集的包画盒分成子空间,分割过程和数据结构重组法类似,但空间分割法不会将点重组为树的形式,只记录哪个子连间包含哪些点,子空间通常为立方体。算法首先计算出子立方体边长,根据边长将包围念分成许多边长一致的子立方体,然后先确定查询点在哪个子立方体,接着计算子立方体中每个点和查询点的距离,按升序排列,如果子立方体中有足够的点,并且第A个最近距离小于查询点和子立方体的最近面,就停止捜索。否者,就对附近的一个或多个子立方体进行捜索,当查询点改变时,重复上面的过程。
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第三章回光强度与测距误差........30
3.1回光强度........30
3.2点云测距误差产生原因和回光强度的关系........31
3.3实验与分析........35
3.4结语........36
第四章法向量估算和定向........37
4.1法向量估算方法........37
4.2K值的确定........39
4.3离群点和尖锐持征的处理........41
4.4法向量的重定向........42
4.5实验和分析........45
4.6结语........46
第五章基于曲率特征的点君数据配准........47
5.1数据配准基本问题........47
5.2转换矩阵和平移矩阵的求解........51
5.3同名点的选取........52
5.4基于曲率的特征点提取........55
5.5匹配点对的提取........56
5.6实验与分析........60
5.7结语........60
第五章基于曲率特征的点云数据配淮
5.1数据配准基本问题
如图5.1所示,同一三维模型数据在不同的观察坐标系下得到的两种形式。这两种形式之间的关系,可以通过一个三维射影变换矩阵好来确定。一般的地面三维测量系统,从不同视角获取的三维数据,如果没有发生特殊情况,一般不会发生形变,只需要进行参考坐掠系的旋转和平移。因此射影变换矩阵以将会变为保持角度及长度不变的刚体变换,对式(5.14),旋转矩阵及平移向量—共有6个未知参数,为此,可以利用2对控制点约束的6个线性方程,来近似求解这6个参数。由于通常情况下,很难在两组数据集中,非常精确地获得正确的对应点,采用最少点的线性解法,计算得到的欧氏变换矩阵好误差较大。为了减少变换矩阵参数的计算误差,需要寻找尽可能多的对应点,用来约束尽可備多的变换方程,然后通过数学方法来对欧氏变换参数进行估算。利用约束方程对欧氏变换矩阵的参数进行估计,通常可^转化为估计欧氏变换矩阵参数,使得在欧氏变换矩阵下,两数据集间的误差最小。
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总结
绪论部分介绍T地面三维激光扫描技术的发展现状。包括市场上几种主要的三维激光扫描仪和扫描仪各自的工作原理,概述了K近邻搜索的现状、基于点云回光强度信息的研究进展、对法向量估算和方向调整的重点和难点以及点云配准的研究现状。第二章分析了三种类型的K近邻,介绍了对散乱点云数据建立空间索引的必要性,重点阐述和分析了基于空间分块和KD树搜索算法的优劣,确定了KD树搜索算法作为文章的K近邻查找算法,并验证了KD树捜索算法的有效性。第三章研究了回光强度的定义以及目前主要的应用领域,分析脉冲式测距原理测距误差产生的原因,从光学角度出发,研究了回光强度对测距误差的影响,通过K近邻计算局部离群系数来定量的度量测距误差,并通过实验探讨了测距误差和回光强度之间的联系。发现某地铁隧道扫描得到的点云数据的回光强度值越小,测距误差越大。第四章介绍了基于Voroni图和局部表面拟合的法向量估算,研究了离群点和噪声的处理,合理K近邻的选取及尖锐区域法向量的稳健估算,最后分析了法向量定向的几中常见的方法,并用实验验证了法向量定向的必要性。第五章详细介绍了点云配准的基本原理和变换矩阵的求解,研究了基于标靴和基于几何特征的同名点提取方法,提出了一种新的基于曲率信息的同名点对精确匹配算法,算法采用比对局部坐标系中,法向量方向上点的值的大小来确定同名点对,用实验验证算法的到的匹配点对求得的转换参数能得到较好的初始配准效果。
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参考文献(略)
精选工程硕士论文范文篇七
第1章绪论
1.1概述
工程测量是国内各高校土木类和测绘类相关专业的核也课程。测量课程包含室内授课为主的理论性课程与室外授课为主的实习课程。在每年各学校土木类和测绘类相关专业的期末考试中,测量实习为必考科目,可见工程测量在土木类和测绘类相关专业的课程中具有相当的重要性。同时,在实际工程中,不论是公共工程或是一般建筑工程P1,工程测量通常由测量与测设两种作业模式构成。测量作业的目的是确定各种自然及人造物体的空间坐标,同时绘制各种地形图及专题图W,W作为设计人员从事规划与设计工作的依据:测设作业的目的在于将设计图上的信息配合相应的精度要求转换为实地空间信息的配置。由此可化,王程测量是工程施工作业的基础与保障W。通过工程测量实习,可为培养适应现代科学技术的不断进步和国家工程建设迅速发展的人才打下坚实的实践基础W。然而当前各学校在工程测量实习中均面临诸多实际问题:首先,在从事工程测量的教学工作上,面临的问题是工程测量的仪器昂贵,使学校因经费短缺而导致教学设备不足,尤其是广泛应用于实际工程中的高精度仪器的数量尤为不足,且工程测量的仪器也难维护;其次,测量实习的课程内容多在室外进行,不仅受天气状况影响较大,而且学生也无法于课后就所学理论继续进行练习与验证W,导致教学成效大打折扣;其次,测量实习内容与实际生产的结合方面有所欠缺,尤其是在采用先进技术及新型设备方面显得不够。例如,在相关地面控制测量实习中,应采用当前工程中主要使用的智能型全站仪及自由设(测)站技术。又如,偏角法测设曲线是铁路曲线测设的经典方法,相关规范中有一整套围绕偏角法测设曲线的规范和计算用表W,但随着全站仪尤其是智能型全站仪的日益普及,该方法已逐渐被正交法和极坐标法所替代:再次,工程测量实习是一口要求非常细致严谨的课程,其不化需要正确规范的操作,也需要精确的数据结果,才能达到实习的效果,但因目前大班授课的模式导致学生数量庞大,任课教师根本没有足够的时间评判实习结果的正确性,只能根据实验报告册上观测数据的有无,来判断学生是否参加过实习,至于数据的正确性、是否抄袭等,则无法巧判。因此,为了提高工程测量课程的教学质量,应尽快建立相应的管理与评价系统;最后,还应使学生结合不同专业需求达到熟练应用的水平并在此基础上有所创新W。总之,随着科学技术的进步,学生的学习方式已和过去不同,传统的教学内容亦无法满足新型测量仪器在教学上的需求。若欲使测量实习达到更好的效果,训练方法和管理评价模式亦应随么调整,进而构建完整的工程测量实习教学培养体系。现代完整的测量实习体系构成,应如图1.1所示。
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1.2实习内容及管理评价系统的理论与方法研究现状
有关工程测量实习内容的设计,国内各高校均根据自身土木类及测绘类专业的特点设计了一些实习内容。例如重庆交通大学的工程测量实习主要道路施工测量为主,而西南交通大学则着重介绍铁路工程测量相关知识。同时,国内外学者也对此方面进行了一些研究讨论。美国学者SthenT.Muench主张将SML (自主管理学习)模型引入到测量实习的课程中W,使测量实习更加贴近实际需求。而国内学者呂卓權在其博土论文一《工程测量实习之电脑辅助教学研究》中详细介绍了在测量实习课程中应用电脑辅助教学的方法,并提出了包括反复递增式使用者中也系统开放方法(I＆I-UCD)和工程测量训练系统(SinmSurvey)在内的具体解决方案,为学生提供更多元的工程测量学习资源来构建学科知识,W培养具有解决工程空间定位问题能力的人才。此外,有学者也从各自学校及专业的角度出发,提出了 "对实习内容进行调整,W适应社会需求对学生培养的要求,建立W新型现代测绘仪器为基础的实习模式框架",从另一方面佐证了呂卓徑的观点。
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第2章工程测量实习内容及其管理评价的理论与方法
常规工程测量实习内容及其管理评价方法是本章研究的主要对象。因面向不同专业的课程大纲对工程测量实习的要求略有不同,本章首先将工程测量实习按非测绘类专业和测绘工程专业分成两大类,非测绘类专业又细分为上木交通类专业、地质类专业、工程管理类专业和建筑类专业,并从实习性质、实习要求和实习任务三个方面分析各种工程测量实习达到对各个不同专业学生因人而异、因材施教的目的;其次,根据不同的实习内容,讨论它们的数据处理方法,明确各实习数据处理方法么间的联系和区别。最后,介绍常规工程测量实习的管理评价方法,为更加科学合理地评判实习质量提供决策依据。
2.1工程测量实习的内容
"工程测量实习"是对已修读了测量学或工程测量学的各个非测绘类专业学生所开设的一口重要的基础实习课程。在掌握了高等数学、概率论与数理统计和相关测量知识后,通过工程测量实习这一环节,首先,能使学生基木掌握工程建设中常用测绘仪器的操作步驟和要领,懂得如何采集数据,提高学生动手操作能力;其次,可以培养学生运用基木测绘知识、理论和技术为实际工程项目提供基础资料的意识;最后,对于培养学生吃苦耐劳、坚持不懈及严谨求实的工作态度,也能起到良好的促进作用。目前开设工程测量实习的非测绘工程专业按大类可分为土木交通类专业、地质类专业、工程管理类专业和建筑类专业。各个专业对于学生的培养模式和侧重点各有不同,故工程测量实习内容也有所不同。对于土木交通类专业,工程测量实习的作用是通过实习使学生巩固所学习的测量学及工程测量学方面最基础的理论知识,同时掌握使用常规测绘仪器进行基本测量和测设工作的技能,从而能为本专业的生产和某些基础科研任务服务;实习的要求首先是使学生掌握最基本的测量学及工程测量学方面理论知识和测量及测设方法;其次能比较熟练地使用水准仪、经讳仪和全站仪等常规测绘仪器做各项外业基本测量工作和处理测量数据的能力,即所谓的"测、记、绘、算的能力";同时具备绘制小范围内大比例尺地图的理论和实践能力;再次还应具备线路工程测量和其它施工测量方面的基本理论知识和初步实践能力;最后对学有余力的同学可要求其通过对误差处理基本原则和方法的了解,具备一定的误差分析的能力。
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2.2工程测量实习数据处理方法
根据2.11节的描述,非测绘工程专业的工程测量实习内容可大致分为高程测量和平面测量,故相应的数据处理方法也可分为高程数据处理和平面数据处理两大类。对于高程数据的处理,一般是指对H、四等及等外在内的几何水准测量和H角高程测量数据的处理,这里三、四等水准测量和三角高程测量数据处理为例进巧介绍。首先,应根据每测站前、后视的上、下丝读数计算每测站前、后视距、前、后视距差和全部测站前、后视距累计差。对于H等水准测量,前、后视距差不得超过3m,前、后视距累计差不得超过6m;对于四等水准测量,前、后视距差不得超过5m,前、后视距累计差不得超过lOm。其次,应进行水准尺读数检核,具体做法为:将同一水准尺黑面读数与红、黑面分划的零点差相加,再减去其红面读数,最后得到黑面与红面读数差。对于三等水准测量,读数差不得超过2mm;对于四等水准测量,读数差不得超过3mm。再次,按前、后视水准尺红、黑面中丝读数分别计算每一测站的高差和红黑面高差么差。对于H等水准测量,红黑面高差之差不得超过3mm;对于四等水准测量,红黑面高差之差不得超过5mm。最后,应检测测段往返测高差不符值及附合路线或闭合路线的高差闭合差,若在允许范围之内,则测段高差取往、返测的平均值,线路的高差闭合差则反其符号按测段的长度为比例进行分配。按闭合差改正后的高差,计算各水准点的高程。
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第3章工程测量实习新内容与新方法的研究........23
3.1全站仪模拟器在非测绘类专业工程测量实习中的应用.......23
3.2测绘工程专业工程测量实习新方法新内容的实习设计.......32
3.2.1 GPS静态控制测量与RTK动态碎部测量实习.......32
3.2.2緒密H角高程测量实习.......40
3.2.3轨道控制网测量实习.......43
3.3本章小结.......49
第4章工程测量实习管理评价系统的研制.......51
4.1系统特点.......51
4.2系统关键技术要求与选择.......52
4.2.1技术要求.......52
4.2.2技术选择.......52
4.3系统功能需求.......53
4.4系统详细设计与实现.......55
4.5自动判别软件.......58
4.6系统与软件的测试.......62
第4章工程测量实习管理评价系统的研制
管理评价系统是整个工程测量实习体系的重要组成部分,随着电子计算机和互联网的普及应用,当今社会已进入到一个崭新的信息时代。如何主动适应信息时代的发展要求,是当前工程测量实习管理评价系统急需解决的一个重要的问题。工程测量实习管理评价系统就是在工程测量实习大纲的指导下,充分利用现代信息技术,合理组织和配置相关实习信息资源,开展信息化实习评价管理模式,从而有效提高工程测量实习管理评价效率。在当前全新的实习背景下,实习的管理评价部口既面临着发展的机遇又面临着推陈出新的挑战。通过现代化的网络和计算机技术来辅助实习的管理和评价模式,使其走向信息化,是这个系统发展的必然趋势。现代化的实习管理评价系统可W将实习计划的安排、参与实习的教师和学生的管理、实习报告提交和实习成绩管理等各种实习管理评价工作实现半自动化、信息化和网络化。伴随着高校的扩招,学校规模的不断扩大,办学层次的多样化,Uil及工程测量个性化实习的推出,实习管理巧价工作发生了很大改变,其工作的压力也在不断増大。因而,现代化工程测量实习管理评价系统是实习管理评价工作的必然选择,对推进现代化的实习管理评价具有重大意义。本章基于JSP和B/S设计模式,开发出一套适用于新实习模式下的工程测量实习管理评价系统。该系统的建立,对改变传统实习评价管理方式和手段,提高学校实习资源利用效率具有重要作用。
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结论
本文按非测绘专业和测绘专业分类,分别对其常规工程测量实习内容及其管理评价方法进行了系统研究,分析传统工程测量实习內容及其数据处理方法,并根据现代工程对工程测量提出的新要求,分别设计针对非测绘专业与测绘专业的工程测量实习管理系统。在此基础上,开发工程测量实习管理评价系统,并研制四等水准测量实习自动评判软件,得出如下主要结论:
(1)对于非测绘专业而言,传统的工程测量实习未能较好顾及测绘新技术新仪器,尤其是全站仪在现代测绘中的应用,对全站仪内置的机载测量程序往往没有做任何介绍。本文设计基于全站仪模拟器的全站仪认识与内置机载测量程序的实习项目,在一定程度上解决了传统实习肉容的不足之处。
(2)针对测绘专业常规工程测量实习项目未能较好体现测绘新方法与精密仪器的使用,且对学校的特色项目有所忽视的现状,设计基于GPS测量、精密H角高程测量和轨道控制网测量的实习项目,既能紧跟工程测量发展的前沿步伐,又能迅速提高学生的综合素质。
(3)根据信息管理系统的原理与方法,综合计算机与网络技术,采用JSP语言开发工程测量实习管理评价系统。该系统能满足实习项目的发布、实习报告与数据的在线提交与评阅和实习成绩的统计等要求。
(4)结合四等水准测量实习相关检核条件,在Visual Studio 2008平台下采用VB语言开发出四等水准测量实习自动评判软件,该软件可根据观测表格自动评判实习效果,给出实习参考成绩。同时,该软件还具备批量评判与导出成绩等功能。
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参考文献(略)
精选工程硕士论文范文篇八
第1章绪论
1.1变形监测的目的和意义
自我国改革开放以来,建筑行业迅速发展,特别是进入到二千一世纪以后,很多城市已经变成了水泥森林,但由于种种因素,部分建筑物随着时间的推移发生了变形,甚至倒塌,给人民的生命财产带来了巨大的损失。这些建筑物的变形或倒塌,有的是由于自然条件的变化引起,有的是由于建筑物本身的负荷与结构有关。为此,对建(构)筑物进行变形监测就显得尤为重要。随着工业与民用水利、建筑行业的发展,各种复杂而大型的工程建筑物日益増多,工程建筑物的兴建,改变了地面原有的状态,并且对于建筑物的地基施加了一定的压力,送就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中,应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息,为勘察设计施工部口提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。沉降观测应根据建筑物设置的观测点与固定(永久性水准点)的测点进行观测,测其沉降程度用数据表达,凡三层以上建筑、构筑物设计要求设置观测点,人工、止地基(砂基础)等,均应设置沉陷观测,施工中应按期或按层进度进行观测和记录直至竣工。沉降监测是建筑物变形监测中一项重要的监测内容。有些技术规范在对监测项目进行分口别类时,使用的多是"垂直位移腔测"一词;有些技术规范对监测项目分类时昨使用的是"沉降监测"一词。如果只是从词义的表面来看,"垂直位歡’能同事表示建筑物的下沉或上升,而"沉降"只能表示建筑物的下沉。对于大多数建筑物来说,尤其是在施工阶段,由于垂直方向上的变形特征和变形过程主要表现为沉降变化,所有,实际应用中通常采用了 "沉降"这个词。在各种不同的条件下和不同的监测时期,被测对象在垂直方向上高程的变化情况可能不同,采用"沉降"这个词的时候,实际交待的是一个向量,也就是说沉降量既有大小,又有方向。沉降的方向我们通常用正负号来表示,当前一期的观测高程减去本期观测高程的差值为正时,表示是下沉,当前一期的观测高程减去本期观测高程的差值为负时,表示是上升。
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1.2变形监测的研究现状
建(构)筑物从施工到使用过程中,变形监测都是必不可少的一项重要工作,也是施工中最主要的一项技术数据资料。建(构)筑物的质量甚至使用的安全性,都与之密切相关。随着现代社会经济的不断发展,科技水平的不断提高-建筑物的建筑设计施工技术水平也是日趋成熟,特别是高层建筑如雨后春笋般不断涌现,甚至很多城市都把超高层建筑大楼当成一个城市的地标。高层建筑越来越多,使得高层建筑的安全性和使用寿命等问题越来越受到人们的重视。为了保证高层建筑的安全使用,在建筑设计施工过程中,对于建(构)筑物的沉降观测数据的应用就显得越来越重要。现行规范规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建(构)筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。我们一般按一定的周期来对建(构)筑物进行变形监测,通常一个周期要求进行6次以上监测,每次监测都要记录沉降量的大小,并与给定的影响沉降的因子数据进行数学方法的比较,最后根据此数学方法确定两个数据之间的函数关系。确定函数关系的目的就是通过数学的规律来找出未来有可能发生的建筑物沉降进行预测,所以,这个歯数关系也叫做沉降预测曲线。相关的建筑决策部口就是利用沉降预测曲线直观方便地掌握建筑物沉降的可能性及沉降量的大小。有了沉降预测曲线后,我们再次对建筑物进斤沉降监测,利用实验验证的方法,用所监测到的数据来对比沉降预测曲线的数据,即用实验值对比理论值,通过对比来修正预测曲线。
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第2章变形监測的关键技术
2.1变形蓝测的特征和方法
变形监测是指测定建(构)筑物及其地基在建(构)筑物本身的荷载或受外力作用下,一定时间段内所产生的变形量及其数据的分析和处理工作。变形监测的内容包括沉降、倾斜、位移、提曲、风振等变形监测项目。其目的是监视建筑物在施工过程中和竣工后,投入使用中的安全情况;验证地质勘察资料和设计数据的可靠程度;研究变形的原因和规律,以改进设计理论和施工方法。建(构)筑物地基和基础变形监测内容主要有基坑回弹测量、地基分层沉降测量和建(构)筑物的沉降测量。基坑回弹测量,在基坑开挖前、中、后期,测出事先埋设在基底面上的观测点,由于基坑开挖引起的高程变化。开挖前和开挖后两次的高程差为基坑的总回弹量。地基分层沉降测量,测出埋设在不同±层上的观测点因荷载增加而引起的高程变化,以求得各止层的沉降量和受压层的最大深度。建(构)筑物的沉降测量,测出建筑物或基础上的观测点,因时间推移或因地基发生变化所引起的高程差异,比较不同周期的观测值即得沉降量。以上内容都属于以垂直位移为主的变形监测,其方法是首先按建筑场地地形、地质条件和对变形监测的精度要求,合理布设变形控制网点。在建(构)筑物附近比较稳固的位置埋设工作基点,直接用以测定建(构)筑物上的观测点的位移,尽可能在变形影响以外的稳固位置埋设基准点(检查点),用以检核工作基点本身的稳固性(见地面沉降和水平位移观测)。工作基点与基准点一般都组成网形,用精密水准测量的方法来施测和检验。高程变化值的测定通常采用精密水准方法,也可用液体静力水准仪、气泡倾斜仪、电子水准器等进行测量。建(构)筑物上部变形监测内容主要有:倾斜观测、位移观测、烧度观测和摆动和转动观测.
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2.2变形监测网的稳定性分析
在对建(构)筑物进行沉降观测时,经常需要建立工程控制网,即在建(构)筑物上布设基一系列的基准点,通过对工程控制网的观测得出数据来反映沉降量的大小。变形监测方案的制定必须建立在对工程场地的地质条件、施工方案、施工周围环境详尽的调查了解基础上,同时还需要与观测建设单位、施工单位、设计单位レッ及有关部口进行协调。由于变形监测方案的制定将影响到观测的成本、成果的精度,因此应当认真、全面的考虑。建(构)筑物放样或沉降观测时建立的控制网通常视为专用控制网,而在规划设计阶段所建立的控制网视为测图控制网。专用控制网和测图控制网组成了工程控制网。变形监测网通常包含平面控制网和沉降监测网。平面控制网主要采用大地测量方法进行布控,大都是小型的专用的高精度的变形监测控制网。根据不同的变形监测对象布置不同的控制网,对于大型变形建(构)筑物和滑坡等,适宜布设兰角网、兰边网、导线网、边角网等;对于分散单独的小型建(构)筑物,适宜采用监测基线或单点。变形网由=种点(基准点、工作点、变形监测点)和两种等级(首级、次级)的网组成。工程(构)建筑物的沉降变形监测网一般采用多结点闭合水准网,并按精密水准测量的方法进行重复测量。在建筑物外围布设一条闭合水准环形路线,再由水准环中的固定点测定各测点的标高,这样每间隔一定周期进行一次精密水准测量,将测量的外业成果用严密平差的方法,求出各水准点和沉降监测点的高程最或是值。某一沉降监测点的沉降量即为首次监测求得的高程与该次复测后求得的高程之差。
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第3章工程案例分析.........31
3.1工程概况.........31
3.1.1引用标准、规程规范.........33
3.2监测方法与成果分析.........36
3.2.1水平位移.........36
3.2.2竖位移.........44
3.2.3降雨量及大项渗漏量.........49
3.3监测分析小结.........54
第4章结论与展望.........56
第3章工程案例分析
3.1工程概况
某水库集雨面积%平方公里,水库总库容1150万立方米,正常库容1015万立方米,通过7个梯级电站年发电能为4650k以。该水库枢纽工程以城镇供水、农业灌概为主,兼有水力发电、防洪和城市供水等综合效益。水库大坝最大项高61米,坝顶长245米,墳顶宽6米,水库正常蓄水位高程693米。该水库通过近几年来的运行,已逐步显现出很好的综合效益和社会效益,造福了当地人民,为城市经济和社会发展发挥了不可替代的重要作用。为了确保大坝的安全运行,在坝顶上布置了安全监测设施,水平位移,垂直位移,库水位水标尺,坝体渗漏(H角框)等。
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结论
变形监测在大坝安全监测与监控中起着至关重要的作用,它对大坝健康状况做出诊断,对大项安全性态进行评价,可以将信息反馈与设计和施工,检验设计是否合理,施工质量孰优孰劣;可以将信息反馈于管理,反映大项运行是否安全正常,维修处理是否得当;还可将检测信息反馈于科学研究,得出对大项性态变化规律的新认识。本文通过对变形监测知识的学习,并结合近年来出现的事故论述了监测对于工程安全的重要性,并且展望了大塊监测技术的发展和未来趋势。根据变形监测的相关技术,对于监测与监控的特征、方法以及原理等问题进斤了探讨,分析了监测网的布控方法,对监测精度yx及粗差探测进行了介绍,对数据可靠性也作了一定分析。结合某水库大坝的变形监测与监控工程案例,通过实测采集原始数据,并对这些数据进行综合分析及处理,判定大项运坝情况,为大墳安全监测与监控提供可靠数据,落实监测技术的应用。根据上述资料分析的结果,结合本次分析工作中发现的一些问题,为便于今后更好的进行大墳安全监测及资料的分析工作,指导本大墳安全运行,对今后的大墳监测工作建议:
1进一步加强观测工作的管理,提高观测成果的及时性、可靠性。在蓄水期加强基扬压力观测和上游水位观测,确保数据连续性,并作相关分析。
2为分析库水位变化对各监测项目的相关性情况,建议增设雨情自动化监测设备设施,一并纳入大项安全监测自动化系统。
3对已安装的监测项目进行对比分析,对其发生突变或编译的项目或测点进行重点监控管理,并分析其成因。
精选工程硕士论文范文篇九
第 1 章 绪论
1.1 研究背景
数字矿山和数字地球的基本理论和关键即使是一致的，只是在空间尺度和研究范围上有所差异[2]。所谓数字矿山就是指通过在矿山企业的范围内建立在数字化、信息化、虚拟化和集成化的矿山信息模型的基础上，由计算机网络管理的管、控一体化系统，提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息[3]。进而综合生产、经营、管理、环境、资源、安全与效益等各种因素，使企业在实施绿色采矿的条件下实现整体协调优化，以增强矿山企业在市场中的竞争能力和适应能力，其最终目标是实现矿山的高度信息化、自动化与高效率[4,5]。数字矿山是以计算机和地理信息技术为依托，对矿山企业范围内的所有地理空间信息和实际生产、管理相关的属性数据进行数字化和可视化表达、管理、维护等操作，实现矿山企业各个部门的一体化，从而达到安全生产、高效管理和科学决策的目标。对于一个矿山而言，对数字矿山的实践和建设要做好长期持久的思想准备，因为它不是短期内就能完成的工程，投入使用就能取得立竿见影收益更是不现实的[6]。近年来计算机技术的快速发展大大促进了我国数字矿山的研究进程，科研人员及矿山技术人员组成的数字矿山研究团队逐步开发了一系列适合我国国情的矿业软件和系统，这些软件在一定程度上减轻了从业人员的劳动强度，提高了劳动效率和管理科学性[7]。但是在指导采矿方案设计和采矿生产方面的应用还存在不足，所以根据当前的应用现状，本文以金属矿山为背景提出了数字矿山地下开采三维动态推演系统的研究。
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1.2 国内外研究现状
自从上世纪九十年代，美国首先提出“数字地球”概念之后，许多专家和学者结合本国的实际情况，在其基础上衍生出了“数字城市”、“数字水利”、“数字矿山”等理论，并在实际生产和管理中得到应用。世界上矿产储量丰富、矿业相对比较发达国家，如澳大利亚、美国、加拿大等在“数字矿山”的理论研究和生产实践方面的起步较早，已经开发出了许多数字矿山建设方面的软件。通过对国外现有的数字矿山软件平台的分析，可以得到国外对数字开采的研究现状[10,11]。美国 Mintec 公司是世界上著名的矿业软件公司,他们的数字矿山软件产品Medsystem/Minesight 已经在世界多个国家的三百多个矿山企业的矿山规划中得到成功的应用。其软件平台中 Medsystem 子系统主要负责管理矿山企业基础数据及开采信息，并对矿山开采计划的制定进行人工智能分析；而 MineSight 子系统是矿山三维虚拟展示系统，主要负责将 Medsystem 系统分析的数据进行三维直观的呈现，并提供对三维图形数据管理和编辑修改的功能。英国 Datamine 矿业软件公司的采矿技术应用软件，在全球五十多个国家和地区用有一千三百多个用户。是我国最早认证的国外软件，它不但具有关于地质条件探测、矿产储量计算、三维矿体模型、矿山采矿方案设计等三维矿业软件通用的基本功能外，还可以进行矿山开采过程三维可视化管理、分析并制定开采进度计划表、矿山采场选址分析等。Datamine 软件可以针对不同用户的不同应用需求进行模块化的配置，定制具有不同功能特点的矿业应用软件，在很大程度上提高软件的实用性；除此之外软件提供单机版和网络版选择，用户可以通过网络对矿山的数据信息进行配置，从而极大的提高工作效率和实现数据共享。SURPAC 软件是由澳大利亚 GEMCOM 公司研发的集地质、采矿、测量和生产管理等功能为一体的共享信息的矿业应用平台；是由矿业领域专家和计算机专家组成的研发团队经过多年的努力研制成功的，拥有强大的技术优势。能够实现对主流的数据库和主流数据格式的读取、编辑、维护等；并提供二次开发包，功能强大方便用户针对各自使用需求定制自己的应用软件。自从世纪九十年代进入我国矿业领域，到现在 SURPAC 软件产品和服务得到了我国广大矿山企业的支持和认可，并得到了中国国土资源部的认证。该平台的基本功能包括：创建和管理地质勘察信息数据库、创建矿体三维可视化模型、计算矿产资源储量、输出地质分析报告等；矿山开采方案设计、分析并制定开采计划进度表、爆破分析等；矿山测量数据处理、测量数据入库管理和工程量验收等。
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第 2 章 系统结构设计
2.1 系统的体系结构设计
通过对国内外现有 3D 矿业开采应用软件的开发模式、研究成果和采矿设计用户的实际应用需求的综合分析，本文以金属矿山地下开采软件开发为总体目标，依托矿山地质学、采矿工程、软件工程、地理信息系统（GIS）和 3D 建模理论与虚拟仿真技术研究开发了金属矿山地下开采开拓工程三维推演系统。该系统包含三个子系统，分别是采矿设计子系统、三维场景管理子系统和金属矿山地下开采三维推演子系统[15]。系统结构图如下图所示。
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2.2 子系统设计
对于某一特定矿床，可以采用多种不同的方式来进行开采，进而形成不同的开拓系统。如何在保证安全生产的前提下，设计一种不仅能够满足生产技术、能力要求，而且能减少基建时间和费用成本开拓方案，是矿山设计者首先需要考虑的问题。采矿设计子系统就是这样一个基于采矿专家经验和采矿领域知识进行开拓方案选择的人工智能系统，该系统可模拟拥有长期矿山设计和生产实践经验的采矿专家的思维逻辑与推理方法，对地质及赋存条件已知的矿体指出可行优选的开拓方案。采矿设计子系统的基本原理是：根据用户提交的矿床的赋存条件，如矿体的赋存深度、矿体的走向长度、矿体的倾角、矿体的厚度、围岩的稳定性等信息，系统调用开拓方案专家决策模块，执行开拓方案推理决策操作。即结合采矿约束条件数据库搜索匹配知识库中国内外矿床开拓实践中所运用的各种开拓方案。如果开拓方案匹配成功，则系统将决策结果以报告形式输出；若匹配失败，则进一步与用户交互，将交互结果整理后存入约束条件数据库并重复开拓方案推理决策操作[16]。为了克服传统三维巷道建模的缺点，金属矿山三维场景管理子系统采用地下巷道自动生成技术，用户只需向系统提供采矿设计的巷道二维 Shapefile 矢量数据，系统即可进行巷道和工作面模型对象的自动创建。这种技术的使用在很大程度上提高了三维可视化系统在采矿设计实际应用的灵活性。除此之外，系统还提供支持三维可视化场景的编辑和漫游功能：用户可以对矿山工业广场、井下设备等三维模型的添加删除、位置编辑、属性绑定与查询；系统三维场景漫游功能能够使用户身临其境的从不同角度了解从井上到井下的各种情况。
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第 3 章 矿山三维渲染引擎设计与实现.........12
3.1 矿山三维渲染引擎结构设计......12
3.2 矿山三维渲染引擎核心功能实现.....13
3.3 本章小结.........25
第 4 章 系统主要功能实现 .......26
4.1 三维巷道自动建模.......26
4.1.1 二维数据模型定义.....26
4.1.2 三维数据模型定义.....27
4.1.3 创建巷道三维模型.....28
4.2 工作面建模.....34
4.3 开采过程动态推演子系统 .........35
4.4 本章小结.........43
第 5 章 系统开发 ........44
5.1 系统开发环境........44
5.2 系统功能展示........45
5.3 本章小结.........54
第 5 章 系统开发
金属矿山三维动态推演系统以矿山开采设计成果中地下巷道二维矢量空间数据、开采设备和工业广场三维模型数据作为基础，以金属矿山地下开采空间多元特征为属性信息建立基础数据库，结合地下开采方法设计方案建立地下开采三维动态推演应用模型，设计数字矿山应用信息系统。系统开发基于上述三维场景渲染引擎，借助于 C#编程语言，采用模块化设计，各模块之间既相互独立又相互关联。
5.1 系统功能展示
将传统 GIS 系统的功能优势和 WPF 技术特点集成，对界面主菜单、工具栏、查询栏等功能的展现、操作形式加以改进，并对界面元素重新设计，使得界面易用性和美观度大幅提升。系统界面设计如下图所示，左侧为系统主菜单，包括巷道创建、巷道模型加载、设备库管理、设备管理、内部浏览、系统退出等；中间部分是系统的三维控件，用于展示金属矿山地上工业广场、地下巷道等三维场景；右侧为系统的巷道和设备列表信息，可以很方便的实现设备和巷道的定位以及属性信息编辑。自主开发的 EarthStorm 3DEngine 三维场景渲染引擎对大场景数据除了进行视截体裁剪外，还可以动态加载进入视域范围定的空间实体，卸载离开视域的空间实体所占用的内存和显存资源，保持内存、显存占用量在一个较低的水平，提高了FPS（Frame Per Second）从而保证了三维场景浏览集采做的流畅程度，也降低了大场景数据展示的电脑配置的要求。下图为金属矿山地上工业广场场景的渲染效果。
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结 论
在综合分析国内外现有 3D 矿业应用软件的开发模式、研究成果和采矿设计用户的实际应用需求的基础上，紧紧围绕数字矿山软件开发的总体目标，依托矿山地质学、采矿工程、软件工程、地理信息系统（GIS）和 3D 建模理论与虚拟现实技术研究开发金属矿山地下开采开拓工程三维推演系统。本文取得的主要研究成果如下：
1）本文提出了金属矿山地下开采三维动态推演系统的设计结构，以及该系统包含的三个子系统：采矿设计子系统、三维场景管理子系统和金属矿山地下开采三维推演子系统的设计结构以及实现思路。
2）设计并采用 Direct3D 图形渲染接口和 C#程序语言实现了针对矿山具体特点和应用需求的三维场景渲染引擎，整个引擎由操作层、渲染层、应用层组成。操作层负责实现与计算机输入输出设备交互，渲染层负责高效的渲染场景中需要展示对象实体，应用层为具体应用提供相应支持。
3）研究了一种在数字矿山井巷工程中二三维数据一体化的实现方法和地下巷道自动建模的算法，并实现了以二维矢量数据为基础，采用地下巷道模型动态生成技术手段创建三维巷道模型。
4）设计并实现地下开采过程推演子系统，能够实现在矿山地下开采实施之前将采矿计划以三维可视化的形式进行动态地推演将计划逐一展开，检验开采数据参数设置的是否符合要求。同时，开采过程推演也可以引起设计者更深层次的思考，以便对采矿计划进行更加细致的修改和完善。
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参考文献（略）
精选工程硕士论文范文篇十
第 1 章 绪论
1.1 文献综述
边坡研究的理论基础是建立在土力学和岩石力学之上的，所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对边坡研究的完善程度。二次世界大战前后，边坡问题的研究尚属土力学的研究范畴，边坡稳定性分析方法主要借鉴土力学的研究成果，Fellenius 的圆弧滑动法、Bishop 的条分法、Janbu 的普遍条分法等形成的极限平衡理论，是建立在刚塑性体模型基础上的破坏理论，是古典土力学解决土质边坡稳定性的核心。在20 世纪 60 年代初期，随着大型工程的建设，所形成的边坡规模加大，地质条件变得极其复杂，人们逐渐意识到在边坡稳定性分析中必须将地质分析和力学机制分析紧密结合起来，从而形成 60 年代初期的刚体极限平衡法。在这之后，许多学者围绕这两种分析方法做了大量的拓展性研究，并在这个过程中将边坡稳定性分析从原来的二维发展到了三维。到了 20 世纪 90 年代，边坡问题的研究进入了一个新时代，我们把它叫做现代边坡工程学，该方法研究边坡问题时结合了传统边坡地址工程学、现代数学力学和现代岩土力学。ATAEI M ，BODAGHABADI S[1]用数值模拟和极限平衡方法综合分析了 Chador-Malu 铁矿的边坡稳定性，他们根据矿区的地质力学特征，将其分为六个区，根据 Hoek-Brown 破坏准则，计算了所有区域的粘性和摩擦角，用 FLAC 2D 和 Geoslope 等软件显示了 Talus和 Albitite 是两个主要破坏区。Wael Alkasawneh[2]等人利用包括极限平衡法在内的不同滑动面搜索技术得出了边坡稳定性的安全系数，通过比较得出，使用蒙特卡罗优化技术，可以使极限平衡法分析边坡稳定性的可靠性大大提高。Paul F.McCombie[3]利用多楔体法分析边坡稳定性，充分考虑到在既不是圆形又不是标准平面上运动所发生的扭曲。
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1.2 研究方案
1.2.1 研究目标
研山铁矿东帮第四系表土层厚大，采场东北部第四系冲洪积砂、砂砾卵石层孔隙潜水含水层透水性、富水性极强，新河将作为定水头补给水源，向采场内大量涌水，本文的主要目标就是分析采场的水文地质条件，分析边坡性质和稳定性，及其各种水源给其稳定性带来的威胁，并采用防渗墙进行堵水工程，分析其稳定性，最终实现矿山安全高效生产。
1.2.2 研究内容
1）对矿区进行工程地质、水文地质调研分析，查清地层结构、渗流规律，通过查看已有资料及进行岩石力学室内实验，补全岩土力学参数，确定岩土物理力学性质，为数值分析提供基础数据。2）应用数值模拟等方法对高富水特厚冲基层边坡稳定性进行分析，分采用防渗墙处理前后两种情况来模拟，之后对比分析模拟结果。3）边坡位移监测方案的设计，对边坡及其采用防渗墙处理之后的效果进行稳定性评价。
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第 2 章 研山铁矿工程地质概况
2.1 工程概况
河北钢铁集团滦县研山铁矿位于河北省滦县城南 3km，地理坐标为东经118°45′40″，北纬 39°38′20″~39°39′42″。北距京山铁路滦县车站 8km，西距迁（迁滦县司家营一带铁矿开采历史悠久，早在解放前就已探查出地下赋存铁矿，但由于司家营一带大部分地区属于滦河的冲积平原，其东部又有滦河横亘南北，向南流入渤海湾，土层中含有透水性强的沙卵石层，水量丰富；而铁矿大部分埋藏在当地侵蚀基准面以下，并为第四系表土所覆盖，第四系覆盖层厚度为 10m~30m，最厚约 65m。采场现状如图 3 所示。根据前期勘察资料，东部第四系地层由上至下为杂填土层、粉质粘土、粉砂层、砾石层及基岩层。其中冲洪积砂、砂砾卵石层孔隙潜水含水层透水性，富水性极强，新河将作为定水水头补给水源，并以东段为涌水通道，向采场内大量涌水，根据《唐钢滦县司家营铁矿二期工程初步设计》中矿坑东部边帮涌水量正常为33542m3/d，最大 62994m3/d。矿区出露地层以前震旦系、震旦系和第四系为主。第四系地层大面积覆盖，基岩露头除在矿区东部和尚山—铁石山一带有较连续的分布外，其它均为零星出露。前震旦系（Ar）地层构成本区古老的结晶基底，主要由一套变质程度较浅、岩性较简单的变粒岩类、片岩类和石英岩类等组成，混合岩化弱而普遍。该系地层走向近南北，倾向西，倾角 40°~50°。其中单塔子群白庙子组第三段（Arb3）为矿区主要含铁岩系。
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2.2 帷幕注浆情况
矿区东部边帮岩石主要为太古界变质岩系，长城系石英砂岩及少量的含燧石条带白云岩。第四系以亚砂土为主，其次为坡残积、冲洪积物。根据前期资料和施工前所做的 5 个勘察验证孔的地层埋藏条件、岩性特征和物理力学性质指标，场地地基土划分为 5 个工程地质层、3 个高喷处理层。从上至下依次为：①杂填土②粉砂、粉土③卵、砾石④粉质粘土⑤卵石⑥含泥卵、砾石⑦基岩，其中②③⑤为高喷主要处理层。司家营矿区东部、新河沿岸的强透水层渗流现象严重，原来用过帷幕方法但效果不理想，现改为防渗墙处理。防渗墙所采用的材料为塑性混凝土，建设规模如下：防渗墙布置于矿区东北部、新河沿岸，始、末两端分别达到不含卵石层的不透水处，墙顶高于新河最高水位以上不少于 0.5m，即 22.5m；防渗墙基础坐落在下部的强风化基岩上，墙底深入强风化基岩不小于 1m，从而形成完整的防渗体系，解决矿区东帮渗漏严重的问题。防渗墙工程剖面图如图 4 所示，平面布置图如图 5 所示。
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第 3 章 矿岩力学参数确定 ....20
3.1 室内岩石力学实验....20
3.1.1 土力学实验......20
3.1.2 岩石力学实验 ..........21
3.2 现场岩石力学测试试验.....32
第 4 章 数值模拟及结果分析 ........36
4.1 研究方案....36
4.2 计算模型....36
4.3 选取模型参数....39
4.4 防渗墙设计参数论证 ........41
4.5 建模过程...........42
4.6 数值模拟结果分析....42
4.7 本章小结...........88
第 5 章 边坡监测方案研究....90
第 5 章 边坡监测方案研究
对于东帮边坡潜在的弱层进行位移监测和地下水位也十分必要，建立地下岩移监测孔网，专人进行监测，动态监测边坡稳定性，及时掌控边坡变形破坏规律，并使用相关仪器对矿区东部的地下水位进行监测，当工作人员发现矿区的某一部位变形异常的时候，应该马上采取相应的措施，如提高监测的频率等，并在查出问题之后提出相应的治理方案，如有异常立即采取工程措施，避免给矿山带来更大的损失。
1）位移监测
（1）监测方法
对边坡监测采用传统的地面观测网监测方法，在设置若干个观测桩（可以应用木桩或者混凝土桩），构成若干条观测线，形成观测网。监测线间距一般 15~30m为宜，由于该矿坑跨度较大，故本次监测初步选取 50m 间距，在监测过程中根据实际情况对移动较大区域进行监测线加密；随着坑内集水逐步疏干，分别于每个边坡平台进行监测点布置。本次共布置监测线 22 条，监测点 198 个。全站仪（图124）是测绘中经常使用的仪器，它可以测量水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差等。全站仪满足本次的监测要求，所以在进行边坡监测时使用该设备。为了控制各观测桩在三维空间的位移量和位移方向，可以通过观测各桩垂直观测线方向的位移值和各桩的升降值来达到目的。
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结 论
本文通过对研山铁矿地质情况的现场调研，并结合室内力学实验，获取相关力学参数，在此基础上，对矿区东帮高富水特厚砾石层进行数值模拟，选取了三条勘探线（N24、N26、N28）的剖面，分别模拟采用防渗墙前后的两种模型。通过开展以上工作，所获得的成果如下：
1）现场实地调研，取得了研山铁矿相关的工程地质和水文地质资料，确定了第四系岩土的地质特征和基本性质。
2）利用岩体几何参数三维不接触测量系统（3GSM）对岩体进行了节理裂隙的分析，确定岩体结构特征。
3）通过开展单轴抗压实验、岩石变形实验、抗拉强度实验及剪切强度实验等室内岩石物理力学性质实验，测定了岩石密度、抗压强度、抗拉强度以及抗剪强度等物理力学参数。
4）运用数值模拟等方法建立高富水特厚冲基层边坡模型，通过研究其渗流场、位移场、应力场等特征及安全系数计算，综合评价了防渗墙边坡防渗效果与稳定性。
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参考文献（略）