營建工程上監測資料視覺化之初探｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	盧雅淑 Ya-sue Lu
論文名稱：	營建工程上監測資料視覺化之初探 A Preliminary Study of 3D Visualization on Construction Monitoring Data
指導教授：	謝佑明 Yo-Ming Hsieh
口試委員:	陳鴻銘 Hung-Ming Chen 楊亦東 I-Tung Yang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	156
中文關鍵詞：	監測、視覺化、電腦繪圖
外文關鍵詞：	field monitoring, Visualization, computer graphics
相關次數：	點閱：237 下載：5
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現地自動化監測系統在營建與土木工程上為一重要的工具，可自動化的收集大量的數據資料，然而這些數據資料必需善加利用，才能充份發揮其效用。現行實務上常使用統計統計圖表呈現監測資料，然其缺乏了在土木營建上重要的空間資訊。本研究開發一軟體系統，將現地模型與自動化監測資訊系統所儲存之現地監測資料透過三維電腦繪圖技術結合並同步呈現，將監測資料與空間資訊進行結合，可提供工程師或相關人員快速且直觀的使用視覺化介面時掌握現地即時監測狀況與查詢過去歷史監測資料。
本研究使用設計模版之協助並以程式語言C++ 進行物件導向程式設計與系統開發。透過一分散式運算之高延展性自動化監測資訊系統，以其所提供出來之網路式服務取得其所儲存管理之監測資料，透過COLLADA_DOM類別庫之協助，讀取Google SketchUp軟體建置之三維現地模型；並利用繪圖類別庫VTK進行三維監測資料與現地模型的視覺化呈現。最後設計一互動式介面，讓使用者可對監測資料的呈現進作操作與資料的查詢。
而本研究所開發的工具，可讓使用者視覺化的呈現現地狀況並便捷的以視覺化的方式去過濾篩選資料。而在工程困難發生時可輔助決定工程困難影響範圍與受影響設施，並提供一視覺化溝通工具協助各方面專家去診斷工程困難並進行意見交流，最終能達到快速決定工程對策以降低工程困難之影響之目的。

Automated in-situ monitoring systems are important tools in construction and civil engineering. They can automatically collect much monitoring data. However, these data needs to be analyzed or utilized before they become useful. In current practice, monitoring data are primarily plotted using statistical charts built in most graphical software or spreadsheets are used to plot monitoring data. However, these plots do not present spatial information, which is of crucial importance in civil and construction engineering. In this work, a software system is developed to combine three-dimensional field model and monitoring data through computer graphics into one display. Therefore, monitoring data is presented with their spatial information. Engineers and interested parties can use the developed software to easily understand both up-to-date field monitoring data and historical performances.
Object-oriented programming, assisted by design patterns, is used to develop the software in in C++. The software uses web services to obtain monitoring data managed by a scalable and reliable automated monitoring information system. Three-dimensional field models, created by Google SketchUp, are read by using the COLLADA_DOM class library linked into the developed software. Computer visualization is done by using the VTK class library. Finally, a primitive text-console based interface is used to manipulate monitoring data visualization and processing.
By using the software developed in this work, users can intuitively “see” up-to-date site condition and visually process and filter monitoring data. In events of engineering difficulties, the software can help to determine its extent and affected utilities and buildings. The software can also serve as a visual communication tool to facilitate communications between experts to diagnose engineering problems. Hopefully, by using the developed tool, strategies to mitigate engineering difficulties and their extent can be quickly solidified.

論文摘要	I
Abstract	III
致 謝	V
目 錄	VII
圖目錄	XI
表目錄	XVII
第一章  緒論	1
1	研究動機與目的	1
2	研究方法	2
3	論文架構	3
第二章	文獻回顧	5
1	視覺化技術於營建工程之應用	5
2	視覺化類別庫_VTK	8
3	應用之現成軟體_SketchUp	12
4	應用之相關文件格式	13
4.1  XML	   13
4.2  COLLADA	16
第三章	研究方法	17
1	研究架構與流程	17
2	COLLADA格式文件說明	20
2.1	COLLADA格式標籤介紹	20
2.1.1	Library_geometries元素	22
2.1.2	Library_nodes元素	24
2.1.3	Library_visual_scenes元素	26
2.1.4	Scenes元素	28
2.2	COLLADA文件資料讀取流程	28
2.3	COLLADA_DOM	30
3	小結	31
第四章  監測資料呈現之設計	33
1	整體之架構與設計	33
1.1	時間點之分類	35
1.2	監測資料之設定	36
2	視覺化之呈現方式	39
2.1	三維空間之呈現	39
2.2 二維圖表之呈現	43
2.3 呈現方式之裝飾	44
第五章  系統分析與設計	47
1	視覺化呈現系統	47
2	系統程式架構	51
2.1類別圖區塊功能之概略說明	51
2.2	類別圖各區塊功能之設計概念與功能詳述	54
2.2.1	中央控制類別	54
2.2.2	現地模型繪製類別	55
2.2.3	感測器資料設置程式類別	56
2.2.4	監測資料視覺化呈現程式類別	58
2.2.5	視覺化平台、介面控制程式類別	61
3	相關文件之格式設定	62
3.1	感測器之屬性資料檔案格式	62
3.2	感測器之監測資料格式設定	63
第六章  系統與案例展示	64
1	系統介紹與展示	64
1.1	系統操作說明	64
1.2	單一時間之功能說明	66
1.3	連續時間之功能說明	73
2	捷運隧道案例	76
2.1	案例說明	76
2.2	系統展示	78
2.2.1	現地模型與感測器於三維空間之呈現	78
2.2.2	最大與最小沈陷量之搜尋	80
2.2.3	沈陷量的歷史資訊--動態顯示	81
2.2.4	沈陷量之歷史資訊—XY散佈圖查詢	82
2.2.5	結論	83
3	室內環境溫度之監測	83
3.1	背景說明	83
3.2	系統展示	83
3.2.1	現地模型與感測器於三維空間之呈現	83
3.2.2	感測器之屬性、監測資料設定之呈現	84
3.2.2.1  最大、最小溫度之搜尋	85
3.2.2.2  區間值內監測溫度之搜尋	85
3.2.3	結論	86
第七章  結論與建議	88
1	結論	88
2	建議	89
參考文獻	92
附錄	A、Google Earth	95
附錄	B、KML標籤功能介紹	100
附錄	C、監測資料視覺化呈現系統之函式	108
作者簡介	133

                                

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