【正文】 mm2/pixel2)與拍攝距離Distance(m)之間的函數(shù)關(guān)系。這種方法技術(shù)粗糙，精確度不高，其費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而采用輸在圖像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字照相從世界坐標(biāo)系到圖像坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化記錄過程，通過標(biāo)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了圖像處理從圖像坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系還原和提取。、模型與平臺(tái)基礎(chǔ)系統(tǒng)信息的分與編碼綜合信息數(shù)據(jù)模型綜合信息數(shù)據(jù)庫空間索引技術(shù)元數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)字地層空間建模鉆孔建模地層建模差值地層部面建?？臻g分析數(shù)字與數(shù)值一體化“數(shù)字地下空間與工程”是在自行開發(fā)的同濟(jì)曙光DUSES系統(tǒng)上得以體現(xiàn)，該系統(tǒng)是以Windows作為軟件開發(fā)平臺(tái)，以ACCESS為數(shù)據(jù)庫支撐，利用VC++和OpenGL從底層開發(fā)的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地下空間與工程信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能模塊在第二章中已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要由數(shù)據(jù)管理、三維建模、可視化、空間分析和專業(yè)應(yīng)用五大模塊組成，其中的專業(yè)應(yīng)用模塊尚處于研究開發(fā)階段?；贒USE的數(shù)字一數(shù)值一體化系統(tǒng)是以DUSES為基礎(chǔ)平臺(tái)，數(shù)值分析系統(tǒng)作為輔助的數(shù)值計(jì)算平臺(tái)，并將其中的建模工作全部嵌入到DUSES中，開發(fā)并采用新的建模方式來完成整個(gè)數(shù)值建模工作。為此在DUSES系統(tǒng)中將屬于專業(yè)應(yīng)用模塊的有限元數(shù)值分析功能單獨(dú)作為一個(gè)模塊來重點(diǎn)突出一體化系統(tǒng)的主要成果。數(shù)據(jù)一體化是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的基石，它不是簡單地把不同的數(shù)據(jù)合并到一起，是在數(shù)據(jù)表達(dá)或模型中空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的內(nèi)部關(guān)聯(lián)。對(duì)于DUSES系統(tǒng)和數(shù)值分析系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)一體化，是將共同的所需數(shù)據(jù)按照特定的數(shù)據(jù)組織模式來進(jìn)行綜合整理，達(dá)到資源共享、避免重新獲取數(shù)據(jù)等目的，使一體化系統(tǒng)具有連接緊密、數(shù)據(jù)管理緊湊、易于維護(hù)及自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。該一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成主要分空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)的一體化，本節(jié)以下分別對(duì)這三類數(shù)據(jù)的一體化進(jìn)行說明。（1）空間數(shù)據(jù)在DUSES系統(tǒng)中進(jìn)行地質(zhì)建模所用的主要空間數(shù)據(jù)有鉆孔點(diǎn)的編號(hào)、坐標(biāo)、孔口標(biāo)高、土層厚度、地層編號(hào)、層底深度等。整個(gè)建模過程可通過數(shù)據(jù)庫來自動(dòng)提取數(shù)據(jù)完成。而在數(shù)值分析系統(tǒng)中，要建立數(shù)值計(jì)算模型，首先要根據(jù)工程地質(zhì)資料確定模型邊界或重要分界面的控制點(diǎn)，來構(gòu)建整體模型的幾何尺寸，然后通過人機(jī)交互方式進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入，整個(gè)過程執(zhí)行效率低且易出錯(cuò)。在將DUSES系統(tǒng)和數(shù)值分析系統(tǒng)進(jìn)行集成后，是通過新的建模方法來自動(dòng)完成數(shù)值建模，CRM地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法是基于數(shù)據(jù)庫的建模方式，先通過自動(dòng)提取鉆孔數(shù)據(jù)建立工程地質(zhì)模型，后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值計(jì)算模型。此建模方式避免了幾何數(shù)據(jù)的手動(dòng)輸入，直接通過共享空間數(shù)據(jù)來完成，達(dá)到自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)管理方便的目的。在此層面上，空間數(shù)據(jù)庫既為地質(zhì)建模提供服務(wù)，也間接為數(shù)值建模提供方便，因此可謂一體化系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)發(fā)揮了一體化的作用與目的。（2）屬性數(shù)據(jù)DUSES系統(tǒng)中提供了很多詳細(xì)的地質(zhì)資料及數(shù)據(jù)，其中包括了較多試驗(yàn)數(shù)據(jù)和土層的材料屬性數(shù)據(jù)等，記錄了土層信息，有地層編號(hào)、工程土名、類別、等級(jí)、密實(shí)度、濕度和風(fēng)化程度等，同時(shí)對(duì)土層進(jìn)行試驗(yàn)的取樣信息，包含鉆孔編號(hào)、取樣編號(hào)、深度、厚度、類型、質(zhì)量密度、含水量、液限和塑限等指標(biāo)等進(jìn)行了記錄。涉及到固結(jié)試驗(yàn)所的參數(shù)，主要有壓縮系數(shù)、壓縮模量、孔隙比、變形模量、彈性模量和泊松比等指標(biāo)，土的直剪試驗(yàn)的所得信息，主要有試驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)的粘聚力和內(nèi)摩擦角等。這些屬性數(shù)據(jù)是通過內(nèi)部關(guān)聯(lián)字段進(jìn)行連接，如工程索引號(hào)、鉆孔編號(hào)和取樣編號(hào)等，以保證所有指標(biāo)對(duì)應(yīng)同一地層在地下工程數(shù)值分析計(jì)算中，一般都要按照研究內(nèi)容和分析模式輸入所需的材料計(jì)算力學(xué)參數(shù)。進(jìn)行彈性分析一般需要的參數(shù)有彈性模量、泊松比、質(zhì)量密度；對(duì)于彈塑性分析，還需粘聚力和內(nèi)摩擦角等附加參數(shù)。如要考慮滲流作用，還需要輸入滲透系數(shù)等。而這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般都在DUSES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中被記錄存儲(chǔ)。通過將數(shù)字化和數(shù)值分析一體化后，進(jìn)行數(shù)值分析時(shí)所需的計(jì)算參數(shù)都可以通過直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)或直接提供給建模數(shù)據(jù)文件，來完成材料參數(shù)的設(shè)置，以此實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的一體化。（3）結(jié)果數(shù)據(jù)在一體化系統(tǒng)中進(jìn)行有限元數(shù)值分析，其建模工作是由DUSES系統(tǒng)來完成，而計(jì)算工作是在數(shù)值分析輔助平臺(tái)中進(jìn)行，兩者之間通過數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，其計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)一般都由數(shù)值分析系統(tǒng)自動(dòng)生成，并可在其平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行結(jié)果顯示，同時(shí)也可通過數(shù)據(jù)文件的格式進(jìn)行保存。要實(shí)現(xiàn)DUSES系統(tǒng)和數(shù)值分析系統(tǒng)的一體化完美結(jié)合，就需要考慮將數(shù)值計(jì)算結(jié)果反饋回一體化基礎(chǔ)平臺(tái)中，使計(jì)算結(jié)果能夠更好地被兩種系統(tǒng)同時(shí)共享，既可在數(shù)值分析平臺(tái)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，也可于一體化系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)工程進(jìn)一步開展設(shè)計(jì)修改、校核驗(yàn)算等工作。有限元數(shù)值計(jì)算的主要結(jié)果有位移、應(yīng)力和應(yīng)變值，具體包括單元結(jié)點(diǎn)在三個(gè)坐標(biāo)方向的位移、總等效結(jié)點(diǎn)力、結(jié)點(diǎn)反力等信息，對(duì)于應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果，一般給出比較精確的高斯積分點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的值，主要有每個(gè)單元中各個(gè)高斯積分點(diǎn)處的坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的三個(gè)主應(yīng)力值、應(yīng)變值和六個(gè)基本應(yīng)力、應(yīng)變分量值。利用這些基本數(shù)據(jù)可以通過進(jìn)一步簡單計(jì)算得出所需的各種張量和標(biāo)量值。這些基本結(jié)果數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)庫方式或數(shù)據(jù)文件格式存入一體化系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，如需進(jìn)一步利用此數(shù)據(jù)，都可很方便地提取或讀取數(shù)據(jù)加以使用。在一體化系統(tǒng)中如需顯示有限元計(jì)算結(jié)果，還需要在DUSES系統(tǒng)中進(jìn)行后處理結(jié)果顯示的開發(fā)，這部分內(nèi)容在下面的后處理功能一體化中進(jìn)行說明。功能一體化是系統(tǒng)集成的目標(biāo)，決定著集成系統(tǒng)所具有的功能與系統(tǒng)開發(fā)過程的趨勢(shì)。有限元數(shù)值分析功能一體化包括前處理功能一體化、數(shù)值計(jì)算和后處理功能一體化三部分內(nèi)容。（1）前處理功能有限元數(shù)值分析前處理主要包括數(shù)值建模、材料屬性設(shè)置、邊界條件和荷載條件的施加，其中數(shù)值建模是前處理中的首要任務(wù)，且建模所用時(shí)間幾乎占到前處理總時(shí)間的90%，建模效率直接決定著數(shù)值分析前處理的效率。在一體化系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)值建模，是采用CRM地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法來自動(dòng)生成有限元計(jì)算模型，整個(gè)建模過程不同于傳統(tǒng)的數(shù)值分析建模方法，即由控制點(diǎn)一控制線一控制區(qū)域一單元網(wǎng)格的過程來構(gòu)建計(jì)算模型。CRM地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法可簡單地描述為由地質(zhì)模型~計(jì)算區(qū)域~單元網(wǎng)格的構(gòu)建過程，完成整個(gè)數(shù)值建模需要經(jīng)過如下步驟：①地質(zhì)表面建模；②區(qū)域切割；③切割模型重構(gòu)；④整體表面網(wǎng)格重構(gòu)；⑤面網(wǎng)格生成；⑥體網(wǎng)格生成。其中的②、③、④步需要經(jīng)過有限元計(jì)算區(qū)域條件判斷來決定是否執(zhí)行。 （2）后處理功能有限元數(shù)值分析后處理最基本的手段是繪制各種量的等值線和矢量圖形。就結(jié)構(gòu)分析而言，主要是繪制應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)的空間等值線和空間矢量圖形。對(duì)地下結(jié)構(gòu)而言，還包括圍巖破壞區(qū)的分布等。有限元分析結(jié)果的可視化和圖形化，可使空間結(jié)構(gòu)的各種物理量的大小、方向等的變化規(guī)律直觀明了，為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性評(píng)價(jià)提供可靠手段。在一體化系統(tǒng)中，具有的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)只是結(jié)點(diǎn)處位移和單元高斯點(diǎn)處的應(yīng)力應(yīng)變值。通常工程中感興趣的是邊緣和結(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力。由于沿著單元的邊界位移是連續(xù)分布的，但其導(dǎo)數(shù)往往是不連續(xù)的，因此在單元邊界上的應(yīng)力也通常是不連續(xù)的。為了克服邊緣和結(jié)點(diǎn)上應(yīng)力不連續(xù)和精度較差等缺點(diǎn)，可通過平均結(jié)點(diǎn)周圍幾個(gè)單元的應(yīng)力來得到結(jié)點(diǎn)應(yīng)力。獲得了各個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變值，就具備了繪制各種計(jì)算結(jié)果后處理效果圖的基礎(chǔ)。對(duì)于生成等值線的算法，針對(duì)不同的應(yīng)用生產(chǎn)也不盡相同。例如有些算法適用于規(guī)則離散點(diǎn)信息場(chǎng)的等值線圖生成。有的算法采用等參數(shù)插值函數(shù)的概念，適用某些高次單元網(wǎng)格系統(tǒng)，對(duì)三角形、四邊形單元的意義不大?？傊?，繪制等值線圖的算法都比較成熟，對(duì)矢量圖也類似。