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)

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、通信技術等的發(fā)展，測繪領域出現(xiàn)了很多的技術創(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。工業(yè)測量(industrial measurment)是指測量方法和技術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、整機或結構進行檢查、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。