论文摘要
我国幅员辽阔,境内多山,部分区域地质环境复杂,受天气、人类工程活动、河流水位涨落等因素影响,滑坡灾害频发。对滑坡进行稳定性分析是滑坡灾害防治领域的重要研究内容,目前,采用以极限平衡原理为基础的滑坡稳定性分析计算软件对滑坡的稳定性进行定量分析是滑坡稳定性分析的主要手段。但现有的滑坡稳定性分析软件大多而向单一的应用环境,与其他系统隔离,无法实现数据、功能和应用的共享,更无法实现与其他系统的互操作。在分布式环境下考虑滑坡稳定性分析软件的开发,将分布式软件技术、WebGIS技术、网络数据库技术相结合,建立一套可与其他地质灾害防治软件协同工作的滑坡稳定性评价软件,不仅是滑坡防治领域亟待解决的课题,更是滑坡治理设计的新需求。基于这一思想,论文对分布式环境下的滑坡稳定性评价软件的开发及集成技术进行了深入的探索,研究了其中涉及的理论方法及关键技术,并将研究成果转化为实际可用的软件系统以验证成果的实用性。论文的主要研究内容及成果包括以下几个方而：(1)研究了WebGIS的原理及实现技术,提出了基于Web服务的WebGIS框架。利用WebGIS技术可实现滑坡剖而的可视化、存储、空间几何运算,对极限平衡法程序的实现至关重要。论文中充分考虑到分布式环境的特点,提出了基于Web服务的底层WebGIS平台框架。通过将各种GIS功能设计成Web服务并发布到服务注册中心供用户查找定位,可以实现分布式环境下GIS功能和数据的共享,便于应用系统间的集成。(2)将Ajax技术和Servlet动态图片生成技术相结合,提出了一种地图生成引擎,可以实现滑坡剖而模型的Web可视化及高效交互浏览。首先将矢量图形绘制到一个图形数据缓冲区中,然后利用Servlet技术将矢量图形转化为图像数据,最后压缩并传送到Web客户端,客户端只要将其作为图片显示出来即可,这样大大的减轻了客户端的负载。针对传统WebGIS中地图操作响应慢的缺点,论文中通过采用Ajax技术进行异步提交来解决此问题。此时,在网络中仅传输交互的数据,而非整个页而,大大节省了网络带宽,同时客户端仍可进行其他操作,这样大大增强了用户体验度,提高了响应速度,使得Web软件在操作方式上更接近桌而应用程序。(3)研究了空间几何体的空间关系运算理论及方法,设计了相关的数据结构并阐述了各种几何体间的空间关系运算方法。将空间几何体分为点类几何体、线类几何体、而类几何体,用相离、相接、相交、真包含、叠置等5种关系定义几何体间的空间关系,给出了各类几何体的数据结构及五种空间关系的运算方法(4)根据极限平衡原理,推导了Fellenius法、简化Bishop法、Janbu法、Sarma法、余推力法等五种常用滑坡稳定性计算方法的公式。在此基础上,研究了稳定性评价计算中的关键算法,包括由边界线及地质界线构造滑坡剖而的算法、滑动区条分算法、最危险滑动区搜索算法等。(5)研究了分布式环境下的系统集成技术。基于SOA,对于同构系统直接基于Web服务实现系统集成,对于异构系统,则通过为异构系统建立适配器实现异构系统间的无缝集成。适配器以Web服务的形式实现,封装了需要共享的功能。(6)针对滑坡稳定性评价计算中土层力学参数难以选取的难题,探索了分布式多层次数据环境下的数据抽取方法。设计了一种数据抽取引擎,对其中的关键部件进行了描述,引擎中的聚类分析算法采用基于ELECTRE法的聚类分析法。该引擎可从海量数据中发现可用的、有效的数据,为从分布式多层次数据源中抽取滑坡稳定性评价计算参数提供有力工具。(7)基于论文中研究的成果,自主研制了滑坡稳定性评价软件WebTGLses。该软件以完全自主研发的WebGIS平台为基础,实现了文中所提的5种常用极限平衡稳定性计算方法,可针对多种工况进行滑定性评价计算,并可对计算结果进行统计、分析。由于采用了基于SOA的集成技术,WebTGLses同时与三峡库区地质灾害决策支持与应急指挥系统、三峡库区地质灾害三维视景漫游系统等地质灾害防治软件进行了成功集成。