基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱（Generalizedtri-prism,简称GTP）作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧而不是平面所带来的问题。最后,利用VTK（VisuaIizationToolkit,简称VTK）可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。     

一种基于GTP的地下真3D集成表达的实体模型

从建模对象、组成元素和拓扑描述三个方面对广义三棱柱（GTP）模型进行了修正和扩展。基于修正与扩展后的GTP模型，从地学、几何、拓扑三个层面对地下实体进行了提炼，抽象出8种空间构模几何元素，并将地下实体划分为点、线、面和体4类，体实体又进一步划分为简单体、复合体和复杂体，进而提出了一种基于GTP的地下真3D集成表这的实体模型（GTP—based entity model，GTP—EM）；采用面向对象的方法，通过构模元素之间拓扑关系的定义实现了地下实体的拓扑描述，并应用实例验证了GTP—EM的可行性。     

OpenGL 3维管线衔接处绘制的研究

3维管线建模与可视化是构建数字城市及实现管线管理信息系统中不可缺少的重要组成部分。本文介绍了利用初始点集构造管线衔接处3维模型的基本步骤,着重对OpenGL 3维管线复杂衔接处3维建模的关键问题进行了探讨。最后用实验对本文提出的理论进行了验证。实验表明,利用简单3维几何变换及基准面旋转的方法可以高效便捷地实现各种复杂管线衔接处的3维可视化,并在实际运用中取得了较好的效果。     

散乱点云数据空间三角网构建方法的研究

点云数据三维建模主要是对目标物体的表面进行网格建模。三角形作为三维建模的基本表示元素,不仅性质简单,而且可以有效地表示物体表面复杂的几何属性。Delaunay三角网是当前使用最广泛的三角剖分方法,它能够最大限度地避免狭长三角形的产生,并且无论从何处开始建网都能保持网型的唯一性。本文在已有生长算法研究的基础上提出了一个新的算法:即在二维生长算法的基础上,利用空间三角形的法向量来进行第三点的搜索构建空间三角网。该算法的优点是:适合大量点云数据构建空间三角网、构建的空间三角网可以很好地反映出物体的表面特征。     

城市3维景观模型重建技术研究

3维景观模型越来越广泛地应用于城市建设和管理之中,如何高效快速地构建城市3维景观模型成为一个关键技术问题。地形与地物分层建模法是城市3维景观模型重建领域中的一个热门方法,它采用地形数据叠加建筑物实体来构建3维景观。该方法已成功应用于惠州市3维建模,实践证明该方法建模速度快、操作简单、具有广阔的应用前景。     

地质及巷道集成3维模型的研究与应用

针对目前地质和巷道独立建模给矿井灾害救援带来的问题,建立了基于面模型的多层3维地质与巷道集成模型,并结合可视化技术为救援决策提供可视化的技术支持.研究了复杂地质体的3维模型和巷道3维模型的关键技术,并给出了基于多层3维地质建模及基于巷道断面构建3维巷道模型的实现方法;最后结合3维巷道网络的弧一节点模型与地层岩性、节点相互关联的拓扑关系,实现了二者的集成建模.在此基础上,采用启发式路径搜索的A'算法,实现了应急救援路线的智能快速选择.这种集3维地质模型、巷道模型为一体的可视化系统对于矿井的事故救援或定位事故发生地点具有很强的实用性.     

地质及巷道集成3维模型的研究与应用

针对目前地质和巷道独立建模给矿井灾害救援带来的问题,建立了基于面模型的多层3维地质与巷道集成模型,并结合可视化技术为救援决策提供可视化的技术支持。研究了复杂地质体的3维模型和巷道3维模型的关键技术,并给出了基于多层3维地质建模及基于巷道断面构建3维巷道模型的实现方法;最后结合3维巷道网络的弧-节点模型与地层岩性、节点相互关联的拓扑关系,实现了二者的集成建模。在此基础上,采用启发式路径搜索的A~*算法,实现了应急救援路线的智能快速选择。这种集3维地质模型、巷道模型为一体的可视化系统对于矿井的事故救援或定位事故发生地点具有很强的实用性。     

基于规则库的三维地质自动建模技术研究

利用规则统一三维实体间的语义形式化表达,为建模提供统一的方法。利用三维矢量数据模型的框架,对直钻孔、斜孔、剖面、等值线、断层、褶皱等数据源,分别按规则制定一种数据格式,对多源地质数据进行标准化和信息融合,经过地质面和地质体的快速构建,提出了建立基于规则库的三维矢量数据模型。同时研究了适合各类地质特点的三维模型自动构建方法,包含多源数据耦合层状地质体自动建模技术、基于剖面单元格划分的分区—拼接自动建模技术、多约束下复杂地质结构快速建模技术、空间约束条件下三维地质属性建模技术等。在确保模型精度的前提下,尽量减少人工交互建模的工作量,提高了建模效率。     

边界虚拟钻孔在复杂地质体3维建模中的引入与确定

在矿山复杂地质体3维建模中,由于数据缺乏致使模型难以控制地质体空间边界特征,直接影响到模型的准确性和实用价值。借助边界虚拟钻孔方法来增加复杂地质体边界数据点密度,从而有效控制3维形体的边界,在一定程度上能缓解这一问题。以地层受断层破坏为例,分别就地层与断层4种典型空间分布组合特征下边界虚拟钻孔的确定方法进行研究,提出相应解决方案。边界虚拟钻孔和普通钻孔在数据存储方式、数据结构和表达方式等方面具有一致性,可用类似的处理方式,因而可以加快3维地质建模,提高建模精度。     

基于GIS的3维地质建模与可视化研究

提出一种基于GIS的简单、快速和直观的3维地质建模及可视化方法。利用ArcGIS的VBA语言编写钻孔数据提取程序生成钻孔3维模型;通过空间插值工具生成地层的TIN表面模型,并基于矢量化工具获取的断裂线生成断层的3维表面模型,从而组合成地质构造的结构模型。此外,利用C#语言基于SceneControl组件开发了3维地质可视化系统原型,并对构建的地质结构模型进行了展示。系列实验结果表明,该方法具有操作简单、可视化效果好和系统开发周期短的特点,在地学研究、工程应用和其他相关领域具有一定的推广应用价值。     

城市3D GIS构建中3维模型的研究

主要阐述了在城市3DGIS的构建中,城市3维模型（3DCityModel）的建模方式、数据源的分析、分类、3维模型特点及问题,对3维建模关键技术及其存在的问题进行了讨论。     

单点双站三角形交会法

介绍一种分别利用2个互不通视的已知点（称单点），2次架设仪器（称双站），观测同一高空目标点，构成2个三角形，交会待定点的方法，即单点双站三角形交会法。该法布测方便，计算简单，可同时获得3个待定点的坐标，是野外在已知控制点不足（2已知点相距甚远且互不通视）情况下，引测控制点的有效方法。     

数字地面模型LOD算法的实现

利用点的三角形化构建一个3维地面模型,设计了一个基于三角形折叠的LOD算法,该算法不需任何计算即可达到快速实现模型的渐进式还原,大大提高了3维显示速度,最后调用OpenGL函数有效地显示3维地形模型。     

基于点云数据的不规则文物三维重建——以经幢为例

海量点云数据可以较好地构建文物的三维建模,针对文物复杂的表面结构,传统的算法很难达到精细建模,为了解决复杂模型表面的空间三角网构网问题,本文结合空间三角形的法向量构建三角网,以空间三角网表面的曲率为约束条件,构建物体表面的空间三角网,然后对构建的空间三角网进行精细建模。以昆明市文物——经幢为例进行三维重建试验,结果表明,新方法适合室内文物的三维建模,可以达到较好的效果。     

一种面向对象的3维地物模型的设计方法

随着3维地理信息系统及其网络化的发展,3维地理信息的海量数据与有限的计算机资源和网络带宽之间的矛盾越来越突出,其中尤以地物模型的数据量问题更为显著。基于空间认知,提出面向对象的3维地物模型设计方法,该方法可以有效地减小3维地物模型的数据量,有利于模型采用细节层次模型（LOD）进行多尺度表达。提出了模型设计的理论基础,进行了设计实现,并以3DMAX为建模工具进行了实验,效果良好。     

3维场景中树的一种简易绘制方法

在3维GIS中，树属于复杂地物。在简单介绍目前常用的树木绘制方法的基础上，给出绘制3维树木的一种简易方法－贴图法。实践证明，该方法在3维场景的描述中具有一定的通用性，且其实现的思想可以被绘制其他相关地物所借鉴。     

关于3维矿山建模的探讨

在矿山3维可视化的过程中,最重要的是建模和可视化的研究。文中主要讨论了3维建模的一些常用方法。3维模型的建立主要基于以下数据结构,如规则格网法、TIN、3维栅格、3维矢量、八叉树、TEN等结构,通过这些数据结构可以实现不同特点的矿山3维表达与模拟。     

基于CityEngine的二三维联动三维地籍建模

基于对地籍二三维联动机制的分析,本文提出了运用CityEngine建立二三维联动三维地籍系统的方法。该法通过导入实验区已有不动产调查数据,应用规则对平面图形进行拉伸、分面、分割等建模处理,实现了二、三维地籍信息的交互与联动。实验区三维场景导出后,通过发布于Web实现了三维地籍模型的空间查询与分析。实验结果证明,基于CityEngine的二三维联动地籍模型可充分兼容Arc GIS数据库,且规则建模简单,可重复利用,大大节省数据成本,缩短开发周期,适宜于大规模批量三维地籍建模,在真三维地籍未被提出的前提下,运用CityEngine构建三维地籍不失为一种高效可行的方法。     

一种快速3维建模方法在地质模拟中的应用

论述了一种快速建模方法在地质模拟中的应用。这种建模方法采用了改进的三角形生长法生成TIN来表达地形及各地层界面;采用离散钻孔点双向链表、三角形双向链表以及垂直连体来快速生成三棱柱从而构建地层体素。     

移动设备上基于地形高度场的快速绘制算法

大规模地形快速绘制技术一直是3维可视化研究的重要内容之一.大区域场景通常包含了丰富的地理信息,数据量巨大.因此,必须对复杂地形场景进行必要简化,以实现移动设备上大区域3维地形的快速绘制.针对移动设备的特点,提出了一种基于地形高度场的自适应四叉树多分辨率动态建模的方法表达3维场景,通过简化3维场景模型和动态加载场景数据的策略,提高大区域3维场景绘制的效率.