基于TChart的大坝位移场可视化.docx

基于 TChart 的大坝位 基于 TChart 的大坝位移场可视化 李子阳1 ,2 ,包腾飞1 ,2 ,朱赵辉1 ,2 (1. 河海大学水利水电工程学院 ,江苏 南京 210098 ; 2. 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心 ,江苏 南京 210098) 摘要 : 为了从整体上了解坝体位移规律 ,提高监测资料的分析效率 ,借助 Delphi 开发环境 ,提出了 一种运用 TChart 控件来实现大坝三维位移场可视化以及交互操作的有效手段. 即将大坝位移测点 及监测数据构成的体数据 ,以等参单元形函数插值生成坝体位移的 3D 规则数据场 ,再根据位移值 大小赋予相应部分的颜色并设置 Chart 和 Series 相关属性 ,继而调用 TChart 的相应图件进行图像的 绘制与编辑. 结合某坝实测数据 ,将这些方法与技术集成实现 ,取得了良好效果 ,说明了 TChart 控件 在大坝位移场可视化技术研究中的有效性. 关键词 : 体数据 ;规则数据场 ;形函数插值 ; TChart 控件 ;大坝 ;位移场 ;可视化 中图分类号 : TV698 文献标识码 :A 文章编号 :1000 Ο1980 (2008) 04Ο0496 Ο05 在大坝安全监控中 ,为了判断大坝的安全状态 ,需要对大量的监测数据进行分析评判1 . 由于数据量太 大 ,分析工作需要大量的时间和人力. 另外 ,传统的规律分析方法仅限于对单个测点过程线进行绘制 ,难以产 生坝体整体变形的效果. 相对于数据和文字 ,人们对图形图像具有更强的信息获取能力. 如果将大坝安全监测中存在的大量数据 通过可视化手段变成图像 ,就能更好地看出其中的规律. 所以 ,可视化技术正成为大坝安全监测数据处理与 分析越来越重要的一种工具. TChart 控件作为一种有效的图形开发工具 ,在图像处理上有着非常强大的功能 ,它通过便捷的编程接 口 ,不仅可以降低实现数据可视化的难度和复杂性 ,还能大大提高效率2 . 本文以大坝位移监测为例 ,运用有 效的数学方法对监测数据进行处理 ,通过 Delphi 环境和 TChart 控件 ,实现对大坝位移场的三维可视化动态仿 真 . 大坝监测中的体数据及可视化 体数据可以定义为一个离散有界的三维空间上的采样函数 ,如果采样是规则有结构的 ,即在空间的 3 个 方向上采样是均匀的 ,则称这种体数据为规则有结构3 . 借助体数据可视化技术研究体数据的表示 、操作和 显示方法 ,就可以看出体数据复杂的内部结构. 由文献 4 可知 ,大坝监测的体数据可以定义为大坝安全监测 从垂线 、引张线 、测压管或应变计等监测仪器中获取的坝体点的三维数据 ,其可视化就是运用计算机图形学 和图像处理技术 ,将监测所得的体数据在三维空间上生成坝体性态的三维图像 ,通过人机交互 ,监测人员可 以对图像进行缩放 、旋转 、移动 、整体或局部显示等一系列操作. 相应地 , 所有位移测点与监测数据就构成了大坝的位移体数据. 如果测点均匀地分布在坝体三维网格 上 , 即在 x , y , z 3 个方向上 , 测点之间的距离均相等 ,这种结构化体数据就构成了规则数据场. 但在实际测点 布置中 ,沿坝轴线和高程方向不可能完全均匀分布 ,而坝体的大尺度特征 ,使得监测数据只能是对三维位移 连续数据场的有限采样. 如此取得的监测数据 ,具有明显的离散性和稀疏性 ,为了生成规则的网格数据 ,以适 应可视化输入要求并取得较好的三维图像显示效果 ,首先应对已有位移体数据进行图像三维插值 ,重构 3D 1 收稿日期 : 2007 Ο10 Ο22 基金项目 : 国家科技支撑计划 (2006BAC14B03) ;国家自然科学基金 ;中国水电工程顾问集团公司科技项目 ( CHCΟKJΟ2007Ο02) ; 国 家自然科学基金委员会 、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金 1Ο3) 作者简介 : 李子阳 (1983 —) ,男 ,安徽亳州人 ,博士研究生 ,主要从事大坝安全监测研究. 第 4 期李子阳 ,等 基于 TChart 的大坝位移场可视化497规则数据场.2 形函数图像插值 第 4 期 李子阳 ,等 基于 TChart 的大坝位移场可视化 497 规则数据场. 2 形函数图像插值 2. 1 图像插值算法 目前 ,对图像进行插值运算的常用方法有最邻近插值 、线性插值 、样条插值和克里金插值等5 . 但这些插 值方法没有考虑到物体几何形状的变化 ,间距较大时插值精度不高 ,可能会使图形的细节产生退化 ( 如边缘 模糊等) ,由此重建出的三维图像表面往往会产生伪像. 其他的插值