自动化全站仪建筑结构变形监测数据库设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究的背景 全站仪自动化观测是现阶段建筑结构变形监测的重要手段之一。而变形监测数据库是全站仪高精度自动化变形监测系统的重要组成部分，基于自动化全站仪的自动化变形监测系统由棱镜组、自动全站仪、控制电脑和与之配别的软件和通讯设备组成。利用棱镜布设在能反映建筑结构变形的特征点位置以及全站仪设立在基准点和工作基点上来获取目标点并实现实时观测，同时利用软件控制自动化全站仪进行数据采集以及后续的数据分析，数据处理等工作。现如今在国外，瑞士Leica公司开发出的自动极坐标测量系统APS（Automatic Polar System）,Geomos(Geodetic Monitoring System)自动监测系统，都已经非常完善了，国内中南大学开发的“SMDAMS亚毫米级精度大坝自动变形监测系统”，武汉大学张正禄开发的测量机器人变形监测系统GRT-DEMOS（Geo-robot Deformatin Monitoring System）等。

近年来，随着国家战略“一带一路”的发展，多高层建筑、地铁、高铁等大型项目日益增多，项目普遍规模大，技术难度大，施工复杂，因此建设中的安全日益重要，为保障施工安全和质量，必须对工程对象的位移、变形及沉降等参数进行监测和分析，而采用数据库系统尤其是分布式数据库管理系统则成为了工程变形监测信息快速、高效处理的关键。这样做既可以实现数据的共享，又可以防止数据的丢失。通过系统（数据库及开发的应用系统）对数据库可以实现高效、快速的工程数据的处理，从而可以为监测人员提供分析参考资料 。 原始观测数据的上传存储、变形数据的管理，变形信息的提取都与变形监测数据库相关联，所以这种模式不仅在技术上可行，而且具有很高的效益。本课题主要基于.NET平台和SQL Server/Access数据库管理软件实现变形监测数据库的创建、更新和访问，实现变形监测数据的增加、删除和提取等基本操作，并基于开源控件zedGraph实现变形趋势图和等值线的绘制。 现如今的变形监测主要是基于各种仪器所测量出来的数据体现出历年的变化，现如今将大量数据集成在数据库中，将同样类型的变形监测以同种方式绘制成可视性与可理解性强的以时间和变化差值为轴的趋势图，可以更快捷，方便的找出问题所在以及找出变形的规律。 1.2 研究的目的 对于大量的数据进行大范围的，精确的找出可用数据，并且排除粗差及系统误差，绘制成时间图像，帮助建设过程中的检核以及项目完成的例行监测以及对多年多项目进行归纳、分析。将大量的工程数据存储与数据库中进行统一的管理，不仅可以实现数据的在线共享，还可以制作成云备份以防止数据的丢失。通过数据库系统以及配套的管理应用系统，对大量工程数据可进行在线的及时、高效的处理。 对于当前已有的数据库中的数据进行筛选获得的数据，可以用来进行可视化处理，这是现如今对于大量的工程数据处理的趋势，使用数字化，可视化的技术，可以帮助工程监测人员直观，简便的分析工程的进程以及后续的发展，而且可以方便的展示给客户，可以降低沟通的成本。 1.3 研究的意义 1.3.1 有利于工程项目的检核和后期检测 设计变形监测数据库系统，满足变形分析和数据管理的需求,解放由于大量数据而产生的繁杂的报表设计，使得内外业一体化，测量数据可视化，数据管理便利化，数据分析自动化。方便自动化全站仪变形监测技术应用，使得工程往更加高效，方便，快捷，安全的国际大项目的方向发展。对于工程完结后，使得后续变形监测效果可以被改正， 乃至可以被预期接下来的发展以及优势和劣势。 1.3.2 有利于变形监测大数据的分析 通过对于大量数据的分析，以及结合各地相关的地质，水文条件，可以得出一系列的变形监测的模型，这有利于对于当地的建设规划的发展。 2.1技术要求 学习变形监测数据库系统的基本架构，依据相关行业规范和实际监测应用需求开展数据库后台和前端界面的设计。严格按照任务书内容展开调查、研究和分析工作，按时完成相应阶段的工作并确保成果正确性和质量。 3.1内容要求 利用SQL Server或Access建立变形监测数据库。基于.NET（利用C#语言），实现前端软件开发。在前端软件中连接数据库提取原始观测数据，计算变形值，进一步绘制变形时序图和基于坐标点位的等值线图。重点进行界面设计，方便数据导入和作业信息的输入。最后需要利用实测数据文件验证程序的正确性。

2. 研究内容和预期目标

ZedGraph是一个开源的.NET图标类库，全部代码都是c#开发的。它可以利用任意的数据集合创建2D的线性和柱形图表，zedgraph的类库就有很高的灵活性。几乎图表内的每个层面都可以被用户修改。同时，为了保证类库的易用性，所有图表都提供了缺省值。 Sql数据库是一个方便管理与分析的数据库，ZedGraph由于继承了Framework中的UserControl接口，所以允许在vs的ide环境中进行拖放操作，配合sql使得轻量型数据库的敏捷开发成为主流。 本文的主要研究内容是设计工程变形监测信息集成管理系统数据库及配套的前端可视化窗口应用，是为工程变形监测提供集成的数据库及可视化支持。 围绕上述研究目标，论文聪以下几个方面展开研究 （1）首先了解自动化全站仪的变形监测数据的来源及特点，为数据库建立奠定基础。其次，了解各种常见的数据库技术，并结合变形监测数据和各类数据库技术的特点确立本文所选用的数据库SQL，然后了解基于sql数据库的创建过程和可视化窗口应用的连接技术。

（2）在第二部分会着重研究c#制作的可视化界面以及各项功能的主要作用，介绍开发的窗体应用程序的过程，以及对应的基于变形监测数据库内各个表的类型所需要的应用程序内的主要表现方式，在c#前端中嵌入的由zedgraph所表现出的图像也会基于数据库的内容研究它所代表意义和直观性的介绍。 （3）最后研究在整个程序和与之对应的图像管理可视化系统中检验数据库中的存储因子是否与设计相符合，是否达到了预先的目标并作说明。

3. 研究的方法与步骤

本文研究的是依托于自动化全站仪所产生的数据，建立其可供总结，分析，乃至预测的数据库及管理系统，并且利用可视化表现出来。 （1）首先明确变形监测数据类型，为数据库中表的建立和表中字段的确定奠定基础，明确变形监测数据的精度和目标要求。 （2）建立数据库和开发前端程序，利用数据的特性实现其特需的功能，并利用zedgraph绘制其图像。 （3）将原始数据导入数据库，检验其粗差和系统误差是否去除和与预期的目标是否相符，并做出预期的图像与之后数据的相差结果，对比差值，并修正算法。 （4）重新修改后再次做出预期图像，检验是否符合预期效果。

4. 参考文献

[1] 赵显富. 变形监测成果数据库管理系统的研制[j]. 测绘通报, 2001 (4): 28-29.

[2] 陈贤友. 变形监测成果数据库管理系统的研制[j]. 矿业快报, 2003, 29(6): 24-26. [3] 司蕊. 地铁施工变形监测数据库系统的研究与开发[d]. 北京: 北京交通大学土木建筑工程学院, 2012.

[4] 熊余伟. 工程变形监测信息集成管理数据库设计[d]. 华中科技大学, 2010.

5. 计划与进度安排

1、3月27日至4月6日 : 完成开题报告并完成修改工作, 论文主题研究现状分析，毕业论文相关规定、规范和要求学习. 2、4月7日至4月30日: 略读主要参考文献，搜索相关参考文献，了解变形监测数据分析与预测的基本原理和方法，完成初始数据库以及前端窗体应用程序. 3、5月1日至5月10日: 完成数据库数据处理以及图像绘制,书写论文至第三章 4、5月11日至结束 ：完成论文及各项修改工作和答辩，打印装订毕业论文，制作答辩PPT，进行预答辩。