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(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)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(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇徐州221116)

工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)具有高精度、簡(jiǎn)單便捷、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但在開采沉陷方面的應(yīng)用尚處于研究的初級(jí)階段。數(shù)字工業(yè)近景攝影測(cè)量系統(tǒng)是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中的一種，基于該系統(tǒng)的相似材料模型觀測(cè)方法是開采沉陷模擬研究領(lǐng)域一項(xiàng)重大的技術(shù)革新，但工業(yè)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)研究具有十分重要的意義。應(yīng)用該系統(tǒng)能完成對(duì)工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、有序、高效的管理，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和圖形化顯示。

工業(yè)測(cè)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的發(fā)展，測(cè)繪領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的技術(shù)創(chuàng)新。其中工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)就是應(yīng)用廣闊、測(cè)量精度高、簡(jiǎn)單方便的一種測(cè)量新技術(shù)。工業(yè)測(cè)量(industrial measurment)是指測(cè)量方法和技術(shù)在空間測(cè)量和分析中的應(yīng)用，包括為了獲取三維坐標(biāo)，進(jìn)行準(zhǔn)直、水準(zhǔn)、幾何形狀擬合、質(zhì)量保證審核、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)等而進(jìn)行的精密測(cè)量［1］。其目的是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范的要求，高精度(亞毫米±0.1 mm，甚至更高達(dá)到±(0.01～0.05)mm)地對(duì)三維部件、工件、整機(jī)或結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查、檢核、調(diào)整、裝配、安裝和維護(hù)。

在開采沉陷的模擬研究方法中，相似材料模擬法，實(shí)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(diǎn)且被廣泛應(yīng)用的方法［3］。其數(shù)據(jù)采集、處理可以運(yùn)用工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。然而在快速高效地獲取空間數(shù)據(jù)的同時(shí)，也給測(cè)繪工作者提出了一個(gè)新的要求:工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)量巨大、前后持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，如何建立基于統(tǒng)一坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)庫，用于快速、簡(jiǎn)便、有效地存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，是目前工業(yè)測(cè)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(xué)點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)建立一個(gè)集處理、存儲(chǔ)、管理、應(yīng)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(chǔ)到Access 2003［5］數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用。

二、系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)

1.軟件需求分析

軟件需求主要是指用戶對(duì)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(dá)到哪些性能等［6］。

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

1)能通過菜單操作將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，具體要具備對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除粗差、統(tǒng)一坐標(biāo)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(diǎn)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(dòng)、水平變形等曲線。

5)能畫出整個(gè)模型的矢量圖。

2.軟件總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)過程首先是尋找實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的各種不同方案，其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)來源于需求分析。之后再畫出各方案的流程圖，比較幾個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定采用的方案［6］。

軟件總體設(shè)計(jì)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(yīng)包含用戶登錄、用戶注冊(cè)、退出系統(tǒng)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)系、ID匹配，添加、修改、刪除數(shù)據(jù)，點(diǎn)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(xì)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)庫詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)即過程設(shè)計(jì)，在總體設(shè)計(jì)之后，已經(jīng)確定好系統(tǒng)的各個(gè)子模塊的功能及模塊之間的聯(lián)系，這些就需要詳細(xì)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)設(shè)計(jì)是編碼的先導(dǎo)，它決定了編碼的質(zhì)量，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量［7］。

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)、需求分析和總體設(shè)計(jì)，具體的實(shí)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(biāo)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(diǎn)、查詢水平、查詢垂直、繪下沉、傾斜、曲率、水平移動(dòng)、水平變形曲線、矢量圖以及打印等的數(shù)據(jù)處理、管理、應(yīng)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(dòng)曲線和水平變形曲線等5個(gè)模塊及矢量圖模塊。5個(gè)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(xiàng)是線性、刻度等屬性，第二項(xiàng)是各描點(diǎn)的坐標(biāo)，通過矩陣運(yùn)算得到MSChart1所要求的格式，最后要加上必要的圖例。

2.實(shí)例應(yīng)用

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

圖2 下沉曲線算法流程圖

相似模型試驗(yàn)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(dòng)和水平變形曲線，這5條曲線是描述地表移動(dòng)盆地內(nèi)移動(dòng)和變形的主要指標(biāo)［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(dòng)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(cè)量系統(tǒng)應(yīng)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(jiǎn)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(dá)到了立項(xiàng)時(shí)的需求和要求，主要在數(shù)據(jù)管理上完成了從工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)預(yù)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(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和應(yīng)用的問題。在此基礎(chǔ)上再提高了軟件處理能力，增加了高級(jí)查詢等功能，真正開發(fā)出了能被市場(chǎng)接受、用戶滿意的工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、管理軟件。

［1］ 李廣云.工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)最新進(jìn)展及應(yīng)用［J］.測(cè)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(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1995.

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

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

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

［6］ 陳明.軟件工程導(dǎo)論［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［7］ MANNINO M V.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、應(yīng)用、開發(fā)和管理［M］.韓宏志，譯.北京:清華大學(xué)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(tái)人，碩士生，研究方向?yàn)楣I(yè)測(cè)量。