隧道三维可视化监测系统的研制与开发

计 算 机 工 程 第 33 卷 第22期

Vol .33 No.22 Computer Engineering · 工程应用技术与实现 ·

文章编号：1000—3428(2007)22—0255—03

文献标识码：A

2007年11月

November 2007

中图分类号：TP311

隧道三维可视化监测系统的研制与开发

金 淼1，赵永辉1，吴健生1，谢雄耀2

(1. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

摘 要：将工程监测结合数据库技术可快速及时地录入大量的复杂数据，并进行数据分析和信息反馈。依托杭千高度公路中千岛湖隧道群工程项目，在建立监测系统的基础上再加入三维显示模块，提高了监测数据的表达能力，可形象地显示监测时的各种结果状态。系统在Windows下通过OpenGL结合VB进行开发实现。 关键词：OpenGL；隧道；监测；三维可视化

Development of 3D Visualization Tunnel Observation System

JIN Miao1, ZHAO Yong-hui1, WU Jian-sheng1, XIE Xiong-yao2

(1. School of Ocean & Earth Sciences, Tongji University, Shanghai 200092; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

【Abstract】Using database technology, the observation system is built as the new trend of modern engineering supervision technical. 3Dvisualization tunnel supervision system has been finished for Qiandao islands branchline of the Hangqian highway using Visual Basic 6.0 programcombined with OpenGL. Combining 3D visualization module with tunnel observation system, the system shows the observation data as severalkinds of vision. It improves the exhibition of data, and is more efficient. 【Key words】OpenGL; tunnel; supervision; 3D visualization

隧道的监控是现代地下工程施工技术中一个极其重要的

组成部分，是保证隧道安全施工必不可少的重要手段，如何对监测得到的大量数据进行及时快速的显示和处理分析，是进行工程决策的前提，是数据库在监测领域应用的一个发展方向[1]。

杭千高速公路建德(安仁～洋溪)段工程全线按双向6车道高速公路标准建设，路线全长33.87km，设计速度为120km/h，路基宽度整体式为33.5m，分离式为17m，公路沿线地质、地形、水文条件复杂，工程施工建设艰巨，全线包括8座隧道，其中1座是连拱隧道，7座是分离式隧道。每一隧道均布置了相当数量的监测断面，获取了大量的监测数据。通过对杭千高速公路建德段工程隧道施工监测数据的辨读、分类及整理、管理，在构建监测数据库的结构、功能等方面的技术环节以及OPENGL可视化技术进行了探讨并解决一些技术难点，采用Visual Basic开发平台及OPENGL图形库技术，将数据库及监测数据可视化等各项功能融和到三维可视化监测系统(3D tunnel observation software, 3DTOS)中，结合了课题组研究的数据预测模块及预警值判断模块，完善了隧道三维可视化监测系统的功能。

开发，而且基于模块化的开发模式，便于系统的改进及扩展。

隧道三维可视化监测系统主要包括8个主要模块：工程管理模块，界面模块，数据库模块，二维曲线绘制模型块，三维可视化模块，二维断面显示模块，预警模块以及监测数据的预测模块。系统整体框架如图1所示。

图1 隧道三维可视化监测系统结构

1 监测系统的设计开发

本系统的开发基于Windows操作系统，以Microsoft Visual Basic 6.0(VB)为开发平台，VB是一个强大的具有图形界面的软件开发工具，可以方便地建立设计图形界面，同时具有较强的数据运算能力；而且VB在与其他技术的结合方面具有比较完善的接口，能很好地结合数据库以及OpenGL。

本系统通过VB以模块化的方式开发，先将所有功能模块单独开发，使各子程序模块之间相对独立，利于开发系统的调试，最终将子程序一起整合到总程序，完成整个系统的

3DTOS监测系统的主要特色有：完善的监测数据导入建库功能；优化的项目管理及查询方式；监测数据的三维交互式可视化表达；监测数据多方式的二维表达；双重预警阈值的综合利用；多种智能预测方法的综合利用。

基金项目：浙江省交通厅科技计划基金资助项目(2005H048) 作者简介：金 淼(1985－)，男，硕士，主研方向：工程地球物理；赵永辉，讲师、博士后；吴健生，教授、博士、博士生导师； 谢雄耀，副教授、博士后

收稿日期：2006-11-25 E-mail：kingballyy@

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