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随着国内外结构健康监测技术的日渐成熟和监测项目的不断增多,健康监测数据资料急剧膨胀。为避免出现监测数据爆炸而所需信息匮乏的现象,本文借鉴了相关领域的研究经验,以数据挖掘技术与可视化设计理论为指导,提出了一套针对土木工程结构领域的监测信息后处理技术和可视化设计方法。
首先对适用于结构健康监测信息的预处理与数据挖掘技术进行了研究。对结构监测信息进行分类并归纳了其数据特点,阐明了进行数据处理的必要性。然后引入数据预处理技术中的数据清理准则和数据集成方法,消除了异常数据对监测信息分析的不利影响,解决了监测数据冗余和重复的问题。最后指出用数据挖掘技术从海量监测数据中提取有用信息的基本思路和方法。
随后以让用户和公众更直观地感受和理解抽象的结构监测信息为目的,根据可视化设计的概念与原理,利用数据库存储传输技术、数据挖掘技术和计算机图形图像技术设计并开发了一套土木工程领域监测信息可视化系统。给出了可视化设计流程与基本框架,依次阐述了数据库模块、数据分析处理模块和可视化显示模块中各功能的编程实现方法及相应操作界面。
最后以鸟巢国家体育场结构健康监测系统为应用实例,开发了相应的信息处理系统。通过对结构监测对象概况的介绍和监测信息来源及其特点的归纳,提出了监测信息可视化设计目标和实现方法,并开发了在线信息处理系统和可视化动画系统来处理监测信息。在线信息处理系统使用有好的交互界面供用户在线分析和处理监测信息。可视化动画系统以显示屏的方式现场实时、形象地展现结构的当前内力状态和环境参数等。
本文的研究工作对推进监测信息的分析、处理与评价具有较大的实用价值。