基于多波束与海底管道建模方法的研究与实现

发布时间：2025-05-11 00:07

　　海底管道是运输海洋中开采的油气的主要途径,是海洋能源战略的重要基础设施之一,是保障能源供应的重要通道。管线的设计数据和定期对管线的检测数据基本都是以图纸或图表形式保存,无法直观的展示管道及其周围的地形情况,对于管道的日常管理和维护极为不便。本文以海底管道检测数据和管线数据为数据源,结合海底管道的特点创建三维空间模型并完成模型的可视化展示,对于改善海底管道的管理方式有重要意义。论文的主要工作如下:首先,在地形建模方面,阐述了建立数字高程模型DEM的基本原理与方法,具体分析克里金插值、自然领近插值、反距离加权(IDW)插值、样条函数四种算法,分别对不同格网间距建立DEM模型,通过时间效率、建模精度和展示效果的对比,寻找出适合海底地形的插值算法——IDW算法。为弥补IDW建模精度上的不足,针对多波束数据特点采用了波束加权的IDW优化方法。其次,在管道建模方面,深入研究了基于ArcEngine动态构建三维管线的方法。介绍以三角条带和拉伸旋转法来创建直管三维模型的原理及实现过程,然后重阐述了三维直管在衔接处的平滑处理方案。在前后管径相同情况下,采用微分处理法实现弯管建模;在前后管径不同情况下,采用...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 论文目的与意义
    1.3 三维GIS的国内外研究现状
        1.3.1 管道建模技术的研究现状
        1.3.2 海底地形建模技术的研究现状
        1.3.3 海底地形三维可视化研究现状
        1.3.4 存在的问题
    1.4 本文研究内容与组织结构
第2章 基于多波束海底地形建模技术的研究
    2.1 多波束系统及数据处理
        2.1.1 多波束系统介绍
        2.1.2 多波束校准
        2.1.3 多波束测量与数据处理
        2.1.4 多波束数据特点
    2.2 数字高程模型及其表示方法分析
        2.2.1 数字高程模型
        2.2.2 基于等深线建模
        2.2.3 基于不规则三角网（TIN）建模
        2.2.4 基于规则格网（GRID)建模
    2.3 基于规则格网内插方法的研究
        2.3.1 克里金插值
        2.3.2 自然邻域插值
        2.3.3 反距离加权插值
        2.3.4 样条函数插值
        2.3.5 可视化实验
        2.3.6 误差精度评估
    2.4 针对多波束的IDW算法改进
        2.4.1 IDW算法的“最优”插值参数
        2.4.2 IDW算法的改进策略
    2.5 基于显示重采样方法的选择
        2.5.1 最邻近分配法
        2.5.2 双线性插值法
        2.5.3 三次卷积插值法
    2.6 小结
第3章 基于ArcGIS海底管道建模技术的研究
    3.1 Multipatch介绍
        3.1.1 Multipatch的四种类型
        3.1.2 Multipatch的构建方式
    3.2 海洋管线
        3.2.1 海洋管道的发展和特点
        3.2.2 管道数据结构
    3.3 三维直管的两种生成方法
        3.3.1 基于三角条带法构建三维直管
        3.3.2 基于拉伸旋转法构建三维直管
    3.4 三维直管在接头处的圆滑处理
        3.4.1 弯管建模
        3.4.2 变径建模
    3.5 小结
第4章 基于多波束与海底管道融合建模
    4.1 管道中心的提取
    4.2 有效数据提取
    4.3 海底地形分块技术
    4.4 数据裁剪
    4.5 管道与地形渲染
        4.5.1 三波段地形渲染法
        4.5.2 管道渲染
    4.6 管道与地形拟合
    4.7 小结
第5章 融合建模在海底管道三维显示系统中的实现
    5.1 系统总体设计目标
    5.2 系统开发框架
    5.3 功能模块设计及实现
        5.3.1 软件登录与用户管理
        5.3.2 管线数据管理
        5.3.3 创建三维模型
        5.3.4 模型渲染与交互
        5.3.5 图层操作
        5.3.6 动画录制与导出
        5.3.7 属性信息查询
        5.3.8 绘制剖面图
        5.3.9 数据的动态显示
    5.4 性能测试
    5.5 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：4044536