大学生课外学术科技作品竞赛项目申请书

1、附件一：中国地质大学北京大学生课外学术科技作品竞赛项目申请书 项目名称: 基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统的研究与开发 申请日期: 2011年5月 项目负责人: 李萌 联系方法: 住址:中国地质大学（北京）学18楼四层西活动室 电话:E-mail:qingfengfugang共青团中国地质大学(北京)委员会大学生课外科技指导中心 2011年 5 月 20日申 请 注 意 事 项（一）本表一式2份，报送竞赛办公室1份，学院留存1份，请用 A4 复印纸打印，于左侧装订成册，各单位申请表按规定时间交到 校团委。（二）申请人应认真填写本表，并在学院意见处加盖院公章。（

2、三）教师推荐意见由两名副教授以上职称的教师填写。（四）根据研究内容标明学科分类（1自然科学类学术论文；2科技 发明制作；3哲学社会科学类社会调查报告和学术论文）和项 目类别（A机械控制类/B能源化工类/C信息技术类/D地球科 学类/E哲学社会科学类）（五）申请人应认真阅读基金批准后申请人所应承担的有关义务，并 在该项后签字。（六）竞赛办公室办公地址：综合办公楼305房间。一、简表项目负责人名称基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统的研究与开发申请日期2011年5月起止年月自2011年6月到2012年4月学科分类（2）1, 2, 3个人/集体集体项目类别（C）A，B，C，D，E申请金额6000

3、姓名李萌性别男出 生 年 月1990.10专业软件工程年级本科二年级手-mailqingfengfugang项目组成员姓名性别出生年月专业年级手机陈璟若女1991.07计算机科学与技术本科二年立彬男1990.09地质学本科二年建东男1991.08软件工程本科二年万敬男1991.08软件工程本科一年导教师姓名院系职称联系电话E-mail信箱王根厚地球科学与资源学院教授82322253wgh薛涛软件学院讲师82323350xuetao资金预算清单支出款项金额（元）计 算

4、 根 据 及 理 由资料费1000极射赤平投影、ASP.NET、C#程序设计、其他交叉学科知识等相关文献资料的购买软件开发环境费用1000开发相关软件所需的正版软件开发环境费用计算机耗材500闪存盘以及刻录光盘等计算机相关耗材费用印刷费400极射赤平投影、ASP.NET、C#程序设计、其他交叉学科知识相关文献的复印以及团队在科研开展过程中的成果印刷等其他印刷费用交通费100每人发放交通费20元，共计100元，主要为科研期间进行期间咨询相关老师、专家、购买相关书籍、到图书馆查阅相关文献以及专利申请等所产生的交通费用通讯费500每人发放通讯费100元，共计500元，主要有团队成员之间的相互联络、与

5、团委大学生课外科技指导中心和团总支之间的联络、与指导老师的沟通、进行知识产权的申请联络等科研项目进行中必要的其他通讯费用发表论文2000计划发表核心期刊以上级别的文章1-2篇申请软件著作权500计划申请软件著作权一项总 计6000二、立项依据与研究内容 1、 立项依据2、 研究内容及拟解决的关键问题3、 研究方案4、 进度安排5、 特色与创新点6、 研究计划与预期研究结果 （可换页）1、 立项依据吴氏网示意图极射赤平投影简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（线、面）反映在投影平面上进行研究处理。它是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象

6、、综合的定量图解，它是研究地质构造的经常采用的一种手段。目前广泛使用的是吴氏亡和施氏网，以吴氏网的结构及成图原理为例吴氏网（如图）由基圆、南北经向大圆弧（NGS）、东西纬向小圆弧（ACB）等经纬线组成。标准吴氏网的基圆直径为20cm，经、纬线间的角距为2。 (1)基圆，由指北方向（N）为0,顺时针方向刻出360，这些刻度起着量度方位角的作用；(2)经向大圆弧是由一系列通过球心，走向南北，分别向西和向东倾斜，倾角由0到90（角距间隔为2）的许多赤平投影大圆弧所组成。这些大圆弧与东西直径线EW的交点到端点（E点和W点）的距离分别代表各平面的倾角。如图六中GW表示的大圆弧NGS所代表的平面向西倾斜，

7、倾角为30。(3)纬向线是由一系列走向东西的直立平面的赤平投影小圆弧所组成。这些小圆弧离基圆的圆心O愈远，其所代表的球面小圆的半径角距就愈小，反之离圆心O愈近，则半径角距就愈大。相邻纬向小圆弧间的角距也是2，它分割南北直径线的距离，与经向大圆弧分割东西径线的距离是相等的。如图所示，EDSHWGNF，角距都为30。极射赤平投影的应用十分广泛, 如解决地质构造的几何形态，应力场的分析, 节理统计的分析等方面的许多实际问题。节理统计是构造分析和工程地质评价的重要内容, 其统计的准确性与精度直接影响到应力分析的科学性和工程地质评价的可靠性。节理统计有很多种方法, 如分组统计,聚类统计,极点等密图统计。

8、我们主要对极射赤平投影的节理统计进行相关研究。利用极射赤平投影进行节理统计主要通过节理等密图来实现，节理等密图由一系列等值线构成, 一般内圈比外圈的权值高,而且出入点在基圆上的等值线必成对出现,二者的出入点互相对跖,斜率相等,我们称之为对跖等值线,如果把其中一条对跖地接到另一条上, 则会形成一封闭的圆滑曲线。作等值线需要首先建立网格,然后在网格上找等值点, 最后光滑地连接成等值线,其中三角网要求网格三角形三边大体相等, 三内角尽量成锐角,三角形之间互不相交,不发生重复。产状的向量表示可用于节理统计和绘制等密图, 这样从加和平均到连三角网, 然后到搜索等值点都在空间向量域进行,这样就实现了节理统

9、计的功能，这样实现增加了它的直观性和准确性,避免了投影平面坐标连线和计算所引入的误差。但是, 赤平投影理论较为抽象, 图解方法较为繁琐, 初学者较易出错,投影所使用的吴氏网精度小, 角度误差率也为2手工绘图的误差又难以避免, 结果并不是很准确。而且在节理的统计过程中一个露头的节理往往很多，通过测量节理的产状可以知道节理发育的方位，结合当时的应力状态，这需要测量数百乃至上千个数据，如何迅速方便快捷地处理这些大量的数据？这时就可利用计算机其强大的科学计算和绘图方面的功能进行统计和实现, 若能对面和线的投影做出正确的数学解析和算法设计, 并结合极射赤平投影和节理等密图的原理, 那么就可以用相关编程技

10、术和语言做出赤平投影图、极点图和节理等密图并给出相应的统计结果, 从而大大提高赤平投影的精确性和节理统计的方便快捷准确性。当前针对极射赤平投影节理统计功能系统的研究与开发很少涉及，仅有MATLAB在极射赤平投影中的应用1 、用CAD 绘制赤平投影图进行边坡稳定性分析程序2、基于COM技术的节理构造统计分析3的相关研究。MATLAB在极射赤平投影中的应用 功能的研究主要偏重于数值计算，缺点是界面开发能力、灵活性较差，输出的效果图不直观，无法表现复杂的地质体产状和构造情况；用CAD 绘制赤平投影图进行边坡稳定性分析程序的功能的研究主要集中于图形界面的展现，缺点是节理统计功能不完善，无法完成数值计算

11、任务较繁重的统计功能以及后续的数据分析和总结功能；基于COM技术的节理构造统计分析是将MATLAB和VB.NET相结合，避免了MATLAB输出的效果图不直观，无法表现复杂的地质体产状和构造情况的缺点，但是存在着应用范围不够广泛，仅能用于初步识别节理化岩体结构和公路边坡工程的稳定性分析方面。除此以外，以上所有功能的实现均为单机版功能的实现，无法实现资源共享，并且存在着无法批量成图的共同缺点。我们在指导老师的点拨和指导下，决定采用基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统的研究与开发来克服上述三种方法进行功能系统的实现中存在的这样那样的缺点，并有效地利用Web的优点和发展趋势，当前Web 服务正在非

12、常迅速地应用于主要系统集成开发过程中，在后台办公系统和旧式系统中，Web 服务已经主要用于提供一种机制，使得数据在长距离封闭边界之间和跨这些边界更自由地移动，能够实现资源的共享和资源的有效利用，推进地质学数据资源的建设。在此基础上，美化和修饰极射赤平投影、节理极点图、节理等密图，展现其3D立体效果图，使其表现得更为直观和精确，简洁易懂，进而使后续的地质体的构造情况更加明朗化，方便地质工作者进行系统分析区域和局部地质条件、正确指导地质资源的开发利用以及工程实施和建设。2、 研究内容及拟解决的关键问题在基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统中，我们主要研究三个图，极射赤平投影、节理极点图、等密度

13、图，极射赤平投影简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（线、面）反映在投影平面上进行研究处理；极点图是将面状构造（如片理、节理、轴面、双晶面等）的法线或类线状构造（如线理、晶体光轴或结晶轴等）的产状测量数据，以极点投影在吴氏网或施密特网上的岩石组构图，我们这里特指节理极点图，极点的疏密分布，反映某一方向构造的优选程度及发育程度；节理等密图是以裂隙极点图为基础，用中心密度计和边缘密度计分别统计极点图内和边缘的裂隙点，将每次统计的数字分别记在圆心上，选择适当等密线距把等值的点连接起来的图。在此过程中，我们研究的内容为：地质体数据的预处理。极射

14、赤平投影和极点图中经线和纬线的数据识别。节理等密图绘图对象的优化问题。成图过程技术研究，包括以下几项内容： 极点图格式 极点图中数据表达格式 节理等密图的表达问题 节理统计结果的表示通过研发，系统自动生成能反映地质体产状的极点图和节理统计的节理等密图，并实现空间对象与属性数据的互查，而且绘制时准确度较高，能够很好的反应一个节理统计的结果，相对于人工绘制和统计，它精确、快捷、灵敏度高。3、 研究方案对于基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统研究与开发，我们团队经过讨论，在导师的指导下，我们决定 先对极射赤平投影、节理极点图和等密度图进行深入的研究； 针对需求进行详细分析； 对投影图的几何要素作

15、数学解析，分析构图要素间的组合规律和等量关系； 确定我们要针对于哪些数据进行研究统计，等密度图上要显示哪些内容； 利用各种地质体产状数据如钻孔数据、基础地质图数据、地质构造数据、专家抽象出来的地层线等，用点、线、面等几何对象表示； 将各个构造要素有效地用计算机语言表达出来 编制出完整的高效的实用程序，生成基于矢量数据结构的等密度图。4、进度安排2011.062011.09需求分析阶段 详细分析用户的各种要求2011.092011.10概要设计 收集模板 生成模板库 2011.102011.11详细设计2011.112012.02界面设计 代码编写2012.022012.04软件测试和完善以及安

16、装部署5、特色和创新点通过对基于Web的极射赤平投影节理统计功能系统研究与开发，可以对一定区域的地质体节理构造表达取得很好的效果，用户可以将相关地质体的数据导入到系统综合，进而系统能够自动地在极射赤平投影上作出极点图，然后生成节理等密图进行节理统计，操作简单、功能点集中，为用户了解节理发育的方位，分析当时的应力状态，对区域和局部地质条件进行进一步系统分析、正确指导地质资源的开发利用以及工程实施和建设提供了便利条件。并且Web版不需安装，地质工作者只需打开浏览器即可实现节理统计等相关功能，还可以通过地网站实现质数据资源共享。6、研究计划和预期研究结果此系统的预期研究结果如下：基于Web的极射赤平

17、投影节理统计功能系统研究与开发的报告一份。系统需求分析报告一份。系统概要设计书一本。系统使用说明书一本。系统详细代码。系统软件安装包。在此过程中我们团队计划在核心期刊及其以上级别的期刊上发表相关论文1-2篇，获得软件著作权一项。1 潘冀川，贾振华，郑德超. MATLAB在极射赤平投影中的应用J.山西建筑, 2010, 36（36）:357-3582 龙海涛. 用CAD绘制赤平投影图进行边坡稳定性分析程序J.南方国土资源，2009（8）：35-393 刘盈溢，方理刚，朱能文，周苏华. 基于COM技术的节理构造统计分析J.铁道科学与工程学报，2009，6（6）：71-76三、研究基础与工作条件已有

18、条件研究基础和工作条件1. 项目组成员完全具备研发本系统所需的程序设计语言、软件体系结构、软件项目管理、软件开发工具等方面能力2.拥有稳定的开发团队，团队内成员积极性高、知识结构合理，管理措施严密。既有地学专业的相关知识背景，又有软件工程的主干知识结构。3.学院拥有可用的软件实验室并可为学生进行科研项目定期开放4.指导老师中以为是地质领域内构造方面的专家，能对我们项目的开展进行关键性的指导，一位是计算机专业的老师，能为我们在系统开发过程中遇到的问题进行点拨和指导。尚需的研究基础和工作条件1. 对网页脚本语言、C#程序设计、ASP.NET技术、Web服务器 、集成开发环境（IDE）的深入学习2.需购买主流先进的参考资料3.更深入的需求调研及技术指导4.学校的经费支持5.学校的政策支持四、推荐人意见 推荐人意见（介绍项目