基于OpenGL标准的地学信息可视化

科学计算可视化技术是计算机应用工程中的研究热点,也是当今地质科学现代化的关键技术之一。但基于低层硬件及基础算法而开发地质应用软件,常因技术因素或算法复杂度问题而难以在微机平台上实时模拟。本文针对地质过程计算机模拟的实际特点,讨论了在微机平台上基于ＯｐｅｎＧＬ标准实现地质过程可视化的关键步骤、相关问题及研究方向。     

矿产资源勘查与评价学科发展动态--记第五届国际矿产资源学术讨论会

随着计算机价格的不断降低和性能的不断改进,形成了一些资源远景分析,矿产资源定量评价以及相应的风险评价的新方法。以美国,澳大利亚,等国家的研究成果为代表,主要表现地质与风险分析,矿产资源勘查评价的三维可视化与ＧＩＳ的结合以及勘查决策的技术等方面,三维地质模型,ＧＩＳ,遥感和可视化针会进一步深入发展,使得大量提取的地质信息有效应用于矿产－资源－经济联合评价中。     

水利工程信息模型:方法、框架与应用

三维信息化模型是重大工程全生命周期建设的重要基础。然而,目前对于地质三维模型与建筑结构三维信息模型,通常由于数据结构问题难以统一,而且大部分停留在“可视化”,难以“可计算”、“可分析”。此外,由于地质条件的复杂性,在三维地质建模方面通常进行大量的简化。本文基于目前先进的三维建模技术,提出了三维精细化地质模型与建筑结构三维模型融合的建模方法,实现了三维地质模型的快速、精细化建模。所建立的模型,统一在*.stl、*.obj及*.igs等标准化三维模型文件下,可方便地用于不同场景的三维模型可视化、分析及后续数值计算模型网格划分等。针对大型水电工程建设提出了水利工程信息模型的框架,并将其应用于索风营水利工程,实现了大坝精细化BIM及4个堆积体的精细化三维地质模型(LIM)的融合与信息化管理。本文研究对于实现水电工程信息化管理、稳定性分析、潜在灾害评估和预测等具有重要的意义。     

MODFLOW和IDP在天津地面沉降数值计算中的应用与开发

本文介绍了美国三维有限差分数学模型ＭＯＤＦＬＯＷ的原理、特点及其在天津市区模拟计算中的使用情况。以一维固结理论为基础开发了夹层排水程序包ＩＤＰ,并与ＭＯＤＦＬＯＷ耦合使用,在模拟市区大厚度沉降层的缓慢排水方面有了突破性的进展,从而使地面沉降的模拟和预测由科研转入实用阶段。     

城市地下空间资源评价三维建模方法研究与实践:以上海市为例

城市地下空间开发利用是智慧城市发展的重要组成部分。构建城市地下空间三维地质模型和属性模型,能够立体直观地展示地下构筑物、河道、水系等,进一步与三维模型融合后,可以更好地展示地下空间资源质量。本文以上海市中心城区地下空间资源评价为示范,设计了三维地质结构和属性模型一体化建模方法,构建了上海市中心城区地下空间三维地质模型,实现了三维地质模型与地下构筑物模型的自动融合。最后根据上海市城市地下空间资源开发利用适宜性评价模型,实现了城市地下空间资源评价的三维建模。本文成果已经应用于上海市中心城区地下空间总体规划、局部规划以及工程建设项目中。     

加强地质找矿和地矿行政管理工作

加强地质找矿和地矿行政管理工作①ＴＯＳＴＲＥＮＧＴＨＥＮＴＨＥＲＥＳＥＲＣＨＩＮＧＦＯＲＭＩＮＥＲＡＬＤＥＰＯＳＩＴＳＡＮＤＴＨＥＡＤＭＩＮＩＳＴＲＡＴＩＯＮＩＮＧＥＯＬＯＧＹＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＳ董和金ＤｏｎｇＨｅｊｉｎ湖南省地质矿产厅长沙４１００...     

MODFLOW和IDP在天津地面沉降数值计算中的应用与开发

本文介绍了美国三维有限差分数学模型ＭＯＤＦＬＯＷ的原理，特点及在天津市区模拟计算中的使用情况，以一维固结理论为基础开发了夹层排水程序包ＩＤＰ，并与ＭＯＤＦＬＯＷ耦合使用，在模拟市区大厚度沉降度的缓慢排水方面有了突破性的进展－地面沉降的模拟和预测由科研转入实用阶段。     

新疆第三届天山地质矿产学术讨论会召开

新疆第三届天山地质矿产学术讨论会召开ＴＨＥＨＯＬＤＩＮＧＯＦＴＨＥＴＨＩＲＤＳＹＭＰＯＳＩＵＭＯＮＴＩＡＮＳＨＡＮＧＥＯＬＯＧＹＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＲＥＳＯＵＲＣＥＳＯＦＸＩＮＪＩＡＮＧ￥／／由自治区科协、新疆地质矿产局、新疆石油管理局、西北石油地质...     

圆周法划分局部重力异常选择其半径的经验浅谈

圆周法划分局部重力异常选择其半径的经验浅谈①ＥＸＰＥＲＩＥＮＣＥＳＯＦＣＨＯＯＳＩＮＧＲＡＤＩＵＳＩＮＤＩＶＩＤＩＮＧＬＯＣＡＬＧＲＡＶＩＴＹＡＮＯＭＡＬＹＵＳＩＮＧＣＩＲＣＵＭＦＥＲＥＮＴＩＡＬＭＥＴＨＯＤ唐承鲁ＴａｎｇＣｈｅｎｇｌｕ湖南省地球物理...     

PML法用于电磁层析成像的FDTD模拟

大功率的ＰＭＬ技术不能直接应用于有介质损耗的地质问题。基于有介质损耗的二维ＴＭ模式的ＰＭＬ方法是建立在Ｆａｎｇ和Ｗｕ的ＧＰＭＬ理论之上，数值检验表明这种方法大大减少了边界的人为反射，但ＭｕｒＡＢＣ方法花费的计算机资源更多些。为获得同样的精度，使用ＧＰＭＬ法与ＭｕｒＡＢＣ法所用计算机内存比率二维为１．５，三维约为２．０，二维ＦＤＴＤ扩展编码只用地研究电磁层析成像模型。     

地质三维信息模型研究及其应用

地质三维模型研究与应用在地质构造研究、资源勘探与开发等领域具有十分重要的意义。针对地质勘探等原始离散数据采用UML建立数据静态结构模型,利于GIS空间数据库集中存储管理;根据原始数据的特征,采用矢量层面构模技术建立了三维层面模型,生成地层表面和地层层间实体的连续数据;三维可视化模型采用流行的OpenGL图形技术,实现了原始数据、特征层表面和地质体三维显示与交互式剖切操作等。基于组件开发技术建立了地质三维信息模型系统,成功应用于城市地质勘察三维建模与可视化分析,并指出可在三个层次对此模型进行重用与扩展,具有较高的推广应用价值。     

岩溶体数据建模及属性查询研究

地质体的数据建模技术是研究地质体特征的一项重要手段,特别是地质体切片模型的展示,能更加清晰地表达地质体的内部特征、地层分布等情况。主要探讨了岩溶体（多Z值）的数据建模,并且在钻孔数据的基础上,利用C＋＋语言基于OpenGL编写程序实现岩溶体的三维可视化,展现了地层的切片模型及地层的属性查询。     

浅覆盖区第四系三维地质结构模型快速构建--以运漕幅为例

在浅覆盖区地质调查中,钻探和物探等方法常用于揭示地质体三维空间分布。本文借用三维可视化方法,以运漕幅作为研究区域,利用钻孔资料和人工解译的地质图快速构建第四系三维地质结构模型,以展现研究区第四系宏观地层格架。文中详细介绍了模型构建的数据源及流程。最后,结合虚拟勘探线剖面成果模型,探索以立体形象的方式显示区域地层分布。所构建的第四系模型可称之为三维地质图,其价值即体现在形象的展现地质体空间分布。     

基于角点网格的煤层三维建模与可视化研究

在煤层气排采分析及数值模拟研究中,煤储层结构的三维建模是数值模拟和结果分析的起点,具有关键作用。三维长方体等传统网格,难以表达地层的起伏变化,角点网格具有表达起伏变化地层的优势。从煤层气动态可视化的角度出发,基于角点网格建立了煤储层三维地质模型。研究了角点网格模型的数据特点及生成角点网格的方法,采用C#编程语言并结合OpenGL图形接口,开发了煤储层三维可视化软件模型,利用该模型表达了山西省沁水盆地潘庄区块的煤储层地质构造。结果表明,角点网格适用于煤储层三维模型的构建,能较好的表达煤层的结构特征。      

基于实际材料图的三维断层模型动态构建方法

三维地质模型是地质调查信息表达从传统二维平面向三维空间转变的一次重大突破。中国正在开展的三维地质填图作为国家的重要基础地质调查工作部署,将调查与研究相结合,在推动三维地质建模从研究走向实践具有重大意义。三维地质填图过程中如何准确、快速地构建三维断层模型是其中的关键点及难点。通过对数字填图过程不同阶段数据源的分析,详细分析了实际材料图建立断层数据以及与野外路线数据的关系映射规则,提出并实现了由线及面的断层模型构建方法。该方法强调断层模型构建与业务流程的一致性、动态性和快速性,构建模型的数据源始于野外第一手资料,充分利用填图业务过程中不同阶段数据的关联、约束与继承关系,能够满足在填图过程中根据地质认识的深入快速、动态地重构模型的要求,同时也可根据直观的三维断层模型时时验证地质连图的合理性。算法已在实际野外三维地质填图工作进行了多次实验,获得较好的成果。实验说明,基于实际材料图的三维断层模型构建方法与实际业务过程同步,具有操作便捷性,可直接应用于三维地质填图的实际工作要求。     

苏锡常地区含水层结构和地下水位的虚拟表达

由于三维地质结构模型和地下水面(包括潜水水面和承压水水面)模型开展地面沉降机理研究的重要基础,因此,本次利用Visual C 和OpenGL(Open Graphics Library)将苏州—无锡—常州(简称苏锡常)地区第四系含水层结构和地下水位形态进行三维虚拟表达,创建了酷似于实际情况的地下水赋存环境(三维地质结构模型),并在该环境中添加了各含水层的水位线。研究者可交互操作于该虚拟环境,并能够直观形象地了解研究区内的水文地质情况(各地层间的空间分布及岩性特征、含水层间的补给关系及地下水位的动态过程等),从而获得身临其境的感受,为进行地面沉降机理研究提供一个基础性的辅助方法。     

几种三维模型文件在OpenGL中的输入与处理

介绍了一些当今比较流行的三维文件的文件格式,如3DS文件、OBJ文件、WRL文件等,并论述了如何将这些文件在OpenGL(Open Graphic Library)中进行输入和处理。重点介绍了OBJ文件的文件格式及怎样利用程序代码来构建模型数据结构、绘制对象模型,然后运用Open-GL的强大功能实现三维显示和交互操作,并应用于地形建模、城市规划,以及虚拟现实等领域。     

三维地质图制作方法——以1∶50万海南岛地质图为例

将Global Mapper、ArcGIS、MapGIS三款GIS软件有效结合起来,以海南岛为例进行基于DEM的三维晕渲地质图的制作方法研究。首先将SRTM数据和矢量地理数据在不同地图参数下进行自动配准,然后实现地质要素与DEM模型的精准匹配,最后根据DEM对第四系地质界线进行微调,实现了1∶50万海南岛三维地质图的制作。同时总结了不同椭球体与坐标系统下的数据转换、DEM空白区数据填补、晕渲地质图生产的方法。三维地质图制作所采用的DEM数据完全满足1∶50万三维地质图的制图要求;与传统地质图相比,其立体感和可读性明显增强,图件信息量显著增大,图面呈现清晰的三维地质结构,很好地提高了制图精度。该方法为我国三维地质图的制作提供了一个新的方法和思路,并为其他三维图件制作提供了参考借鉴。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。