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变形监测成果报告自动生成模块研制

时间:2016-10-07 20:35:00 编辑:知网 阅读:

摘要

   目前生产单位的报告生成系统自动化与模块化等方面普及率较低,有很大的进步空间。本次论文主要以理论分析和程序设计的方式对变形监测报告生成系统进行研究与讨论。

展开的工作主要以报告的生成系统为中心,从变形监测数据,变形分析,变形监测图表,模块化,界面设计这些研究方向进行。并使用C#编程进行程序设计,开发出一个简单的报告生成程序。根据现在生产单位对报告生成程序的需求,设计的程序里应当包含的内容有数据的读取,存入与输出、数据的分析、将数据绘制成各种图标、模块化制作、输出Excel、以及一定的界面设计。

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  • 绪论

1.1 研究背景及意义

现今,科学技术飞速发展,社会经济日益繁荣,大型建筑物,构筑物越来越多。变形监测是必不可少的。定期检测,可对建筑物的变形程度进行科学准确的诊断,了解实际情况,为经济发展提供依据,避免突发性事故的发生。监测涉及到许多新技术的应用,分析与预报则涉及到多学科交叉的许多方法和理论。外业采集到的测量数据,还要相应的数据处理软件来进行相应的处理从而得到直观的结论,并通过报告生成系统生成满足客户需求的报告。当对所测变性值分析处理后,就可以求得建筑物或构筑物的相应变形值。为了使这些相应变形值更易于分析,一般都会将变形观测值绘制成各类图表。常见的有观测点变形过程线与建筑物变形分布图。整编出的表格和图形,可以很好的揭示变形体变形的趋势、幅度和规律。利用长期观测掌握的建筑物变形范围的数据资料来判断建筑物运营是否正常,这在一般情况下是可行的。测量中会产生的大量数据。通过分析数据,我们就可以得到大量的有用的信息。随着科技的进步,计算机对数据的分析能力,更加强大,这些从数据的到的信息就扩充了关于变形研究的视野,也开拓了新的途径。例如促进完善工程设计的理论,验证地壳运动的假说,建立各种变形预报模型,这对科学发展的推动是极大的,也在灾害防治提供必要的科学依据。

在报告生成系统中,针对不同的客户,他们所需要的信息不同,这就要求我们要做模块化,给用户自己灵活定制。一份产出的报告里面会有图、表、文字、以及数据,而不同的客户可能要求其报告所包含的内容不同,例如有些客户要求有大量的图,而有些报告里根本不需要图,只是数据结果所形成的表。同样的内容,客户也可能会要求报告里各个部分的顺序不同,排列不同。而模块化,就可以较好的解决这些难题。模块化的重要性不言而喻。

在测量工作中,每次手工编写成果报告,既浪费时间又容易出错,客户、单位在生成报告会耗费大量的人力,物力,财力。但如果做到自动生成,不论什么项目,只要有一个固定的系统,可以在其中设置一些格式指标,就可以节省大量的精力。同时,由于不同生产单位的报告格式不同,所以我们还要建立数据库,方便对有用信息的提取,兼容大部分格式。因此,这一题目的实际意义很大,故选择本题为毕业设计题目。

 

1.2国内外现状与发展趋势

1.2.1变形分析及其研究进展

变形分析的研究内容有很多方面,如变形数据处理与分析、变形物理解释和变形预报等等,而一般我们可以把它分为变形的几何分析和变形的物理解释两部分。

在上个世纪七八十年代,变形分析的研究只针对变形体不同时刻的观测,并没有将各个状态很好的联系到一起,更不用说自动化系统了。后来许多研究者开始对时序观测数据做动态研究。动态的分析不仅可以在时间域,也可以在频率域——利用傅里叶级数转换到频率域,有些研究者在这里取得了一定效果。

小波分析是最新的分析方法,它是变形分析的很有意义的进展。可以说,小波分析理论对变形分析的推动发挥了无可替代的作用。

变形的物理解释的方法有以下3种:

1.统计分析法

统计分析法。一般是要建立回归分析模型。统计模型的发展有时间序列分析模型、灰关联分析模型、模糊聚类分析模型以及动态响应分析模型等。

2.确定函数法

确定函数法中一般是采用有限元法,先根据物理关系确定模型,再用已知的函数模型预报变形的一系列可能值与方向。这种模型的优点在于概念非常明确,但它的计算较为复杂且工作量较大。

3.混合模型法

混合模型法是统计模型和确定性模型的进一步发展。这一方法应用在大坝中有较好的效果。混合模型,就是针对关系明确的运用有限元法进行分析,不明确的应用物理理论计算,就是用统计模式,从而建立模型。总之,变形的物理解释涉及的科学很多很多。只靠测量人员远远不够,还要众多科学专家的一起努力。

变形分析研究的发展趋势主要体现在:网络化,自动化,智能化,系统化。发展会更加倾向于实际操作。发展的模式也会更加多样化。而由于变形体种类的繁杂,它的研究需要新理念。

1.2.2报告生成软件现状及其发展

报告主动生成软件要实现的是根据规定的要求生成切合要求的相关报告。目前国内有GPS控制网成果报告自动生成软件,比较常用的数据处理软件有:天宝的TGO、徕卡的LGO、同济大学的TGPPSW GPS网平差软件以及武汉大学的PowerAdjGPS网平差软件等,前两款GPS数据处理软件可同时进行基线解算和网平差计算,而后两款软件是专门针对GPS网平差设计的。上面提到的这些都是做的比较好的数据处理软件,它们都有自己独特的工作模式,都有最终报告总结。现在实际工作中的情况,最后的成果报告,都是按照一定的模式,依靠人力进行编辑,自动化的能力很差,统计也不够全面。在控制网比较大,点线和基数表较多的情况下,手工编辑的工作量还是比较大的。

展望报告生成软件,其发展方向主要有:满足客户的多元化需求,让客户可以自行拟定报告格式。早先的生成软件给以不同的客户以同一报告,将不同的报告统一化。这样的好处是可以满足大部分客户的一些共同需求。但时代在进步,客户的需求越来越多,越来越复杂,统一化的报告模式已经不足以满足应用了。传统的报告软件不能满足客户的多样化要求,又将一些不需求的信息带给另一些客户。这就使得成本增大,而报告的效率也降低了。自动化的报告生成。一个单位人工生成报告的成本是巨大的,会耗费巨大的财力,人力,物力。所以报告的自动化生成是必然的趋势。更加科学的报告。报告中采用的数据的分析需要更加的科学,使用更加科学的方法,模型对变形监测的数据进行准确分析,帮助客户从大量且复杂的数据中得到需要的信息。

1.2.3 模块化设计的发展

  模块化设计是切合新时代发展需求的。它在实际中的应用可以追溯到很久很久以前。研究者不断地总结经验、探究规律,使得模块化设计的理论,要领和体系结构不断完善。模块化是生产需求的必然产物。

在20年代,美国制定了以英寸为主的机箱面板尺寸标准,用以解决成套装置中机箱的通用互换问题。这一设计理念最早是在欧洲被提出,从而渐渐被大家接受,认可与推广。

70年代开始电子设备尺寸系列开始标准化,从印制板、插件、插箱到机柜的尺寸系列都有制定,从而为形成相应的典型通用结构奠定了基础,并陆续出现了其它各种组装形式。这样使得产品的设计制造过程大大简化了,新产品的开发速度也大大加快了。所有这些,为电子设备机械结构的模块化打下了了夯实的基础。随后,飞速发展的大规模集成电路,使得电子行业成为模块化应用最为成功的行业之一。

80年代以后,随着市场竞争日益激烈与产品更新换代进程的日益加快,新的要求已经慢慢淘汰掉传统产品开发制造模式,天生有巨大优势的模块化设计得以广泛应用与发展,相关的产品实用化了。这一时期行业的需求极大的促进了模块化理论发展。

现今的系统,基本都是模块化设计实现的。它的MGE系统包括多个产品模块,有地图整饰输出、扫描图像矢量化到拓扑空间分析等。

在我国,模块化设计的理念也是早早就出现了。考古表明,在秦代至明代,我国建筑用砖的尺寸基本相同。这些秦砖汉瓦其实就是我国众多气势恢宏的古典建筑的基本模块元素。活字印刷术就是利用一个个字模的组合来排版,这也应用的是模块化原理。现今,比如中国地质大学开发的GIS系统,其包括数据输入模块、数据输出、数据库管理、空间分析、图像处理等众多模块功能。

1.2.4 界面设计现状以及发展

  在设计阶段,除了设算法,数据结构等内容外,系统界面的设计也是很重要的一个部分。界面设计的理念最早是由西方国家提出的,艺术工作者与很多其他领域的科学家共同针对界面设计和用户体验的关系有了一定的成果,并形成了一定的理论框架————主要体现在很多特有的设计方法,如格式塔知觉理论。还有一些用户体验的专业机构,如尼尔森-诺曼、Gomez。现今,微软、苹果、IBM等都有自己的界面设计,用户体验研究机构,为增加自己产品的竞争力。相对于国外,国内在这一领域的研究起步较晚,不论是从理论还是方法上均与国外有一定的差距。学术界在进行相关研究工作的有中国科学院软件研究所、清华大学工业工程系、中科院等心理院系的相关的认知心理学、工程心理学等研究。实践中,国内的学者们一般是借鉴国外的界面设计的经典理论。但是国内外毕竟还是有一定的文化差异,这就迫切需要我们国内的学者们持有着创新精神,这样才会有我国特有的界面体系。2004 年 UPA 在中国举行了第一次国际会议,历史性的第一次把 Usability 概念在媒体面前提了出来。但限于当时的情况,影响力有限。

系统界面是人机交互的桥梁,是人操作系统的方式和系统反馈信息的通道。良好的设计界面会让客户更容易的掌握系统,从而使系统在使用起来简洁明了,一个设计不好的界面会直接给客户带来厌倦与茫然。一个成功的用户界面必然是以用户为中心的,集成的和互动的。

1.3 研究内容

   本研究的题目是变形监测成果报告自动生成模块化研制。主要针对的是报告的生成。以变形监测数据,变形分析,变形监测图表,模块化,界面设计为研究方向,使用C#编程进行程序设计。开发出一个简单的报告生成程序。根据现在生产单位对报告生成程序的需求,设计的程序里应当包含的内容有数据的读取,存入与输出、数据的分析、将数据绘制成各种图标、模块化制作、输出Excel、以及一定的界面设计。

为了完成研究目标,本人主要开展了下面这些工作:

  • 变形监测图表。首先对变形监测图表的意义进行了解,图可以让用户很直观的直接了解观测点的实际变形情况。然后利用C#进行程序设计。编程实现了折线统计图、扇形统计图、柱状统计图、3维统计图。
  • Excel。Excel具有强大的数据处理功能,对于要一定数据处理的生产报告很是方便,而且用户还可以利用Excel进行相应的自行处理,十分灵活。所以利用C#编程实现了Excel的生成,数据读入Excel等。
  • 变形分析算法模型。对变形分析的主要算法模型的具体做法进行相关的分析。并比较了不同算法模型的优势与劣势,分析了它们各自的适用范围。
  • 模块化与界面设计。模块化是程序化发展的不可避免的趋势。有利于已有程序的在利用,大大减少了新项目资金的消耗与时间的浪费。界面是程序与用户交互的桥梁。一个好的界面可以让用户更加了解程序的功能,避免了不必要的弯路。所以本人对所编的程序进行了模块化的分块,各个模块相互独立而又相辅相成。还对界面制作的一些技巧进行了研究。

 

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