基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。     

城市三维地质信息系统初探

地质问题已成为影响城市可持续发展的一个基础性问题,利用现代信息技术构建一个集信息输入、数据库管理和三维地质数据可视化分析功能于一体的城市三维地质信息系统,可有效满足城市发展对地质信息不断增长的需求。该文阐述了城市三维地质信息系统的建设目标和研究内容,认为其是一个集城市地表、地上、地下多维、动态空间信息于一体的大型综合性空间信息系统。介绍了系统涉及的数据、系统功能特征和总体架构,指出了城市三维地质信息系统的发展方向和需要重点解决的关键性技术问题。     

三维可视化技术在娄家店地区勘查中的应用

三维可视化技术是一种可直观展示地质体空间形态的技术,目前正广泛应用于地质勘查。通过使用钻孔等基础地质资料建立钻孔数据库,辅以地形等高线、钻孔岩芯岩性、样品分析结果等资料即可在三维的环境中对地质问题进行研究。本次研究对勘查区矿化带的分布、矿化体的形态与分布规律、矿化体与特定岩性的关系等作了分析,提出了钻孔揭露的矿化体总体上分布在厚约100m的一个矿化带内等一些新的认识。     

三维地质建模技术研究

为研究三维地质建模的基本理论、发展现状及未来,该文回顾了三维地质建模产生的历史背景,阐述了三维地质建模流程,从矢(栅)属性、空间尺度、时间维度、拓扑一致性等方面对其进行了分类,并探讨三维地质建模在石油、地下水模拟、数字矿山、城市地质、岩土工程等领域中的应用。在研究三维地质建模方法和国内外软件的基础上,分析了其难点及关键技术;对三维地质建模进行了综合定义,并总结了三维地质建模亟待突破的研究方向。     

三维地质建模若干基本问题探讨

由于地质数据及其应用本身所具有的复杂性、不确定性、信息不完备等特点,使得三维地质建模成为制约三维GIS研究及其应用的主要瓶颈之一。讨论三维空间数据模型的设计,提出“多元数据—多方法集成—多层次干预”的“三多”建模思路;从建模尺度、数据源、建模工具等方面对建模方法进行分类;分析三维地质建模的关键技术,包括三维地质模型构建、海量模型数据操作和多元数据一体化耦合显示;针对三维地质建模系统的开发提出6项建议,分析近期三维地质建模的研究热点。     

基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模

常规GIS技术建立的伪三维模型不能满足复杂地质体三维建模的需要,也不能用于三维数值模拟计算.GOCAD采用离散平滑内插方法(DSI)计算三维图形中线段或三角形的节点位置,降低了线或面的粗糙程度,实现了真三维模型的构建.为了充分发挥GIS空间数据处理能力和GOCAD真三维建模能力,研究基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模,实现了从GIS的2D数据结构到GOCAD的3D数据结构的自由转换,提升了GOCAD的三维地质建模能力.选取成兰铁路(成都—兰州)龙门山段作为示范研究区,建立其三维地质模型,直观、立体地展示了研究区地质体结构的宏观基本形态,并为进一步的三维数值模拟奠定了几何模型基础.     

基于钻孔数据和交叉折剖面约束的三维地层建模方法研究

提出基于钻孔数据和交叉折剖面约束的三维地层建模方法,解决了单纯基于钻孔数据建模方法中无法控制钻孔间复杂的地质现象等问题.在该方法中,还利用道格拉斯一普克(Douglas-Poiker)矢量曲线抽稀算法对交叉折剖面中的矢量地层曲线进行了处理,消去了光滑曲线上对模型质量无影响的密集顶点,避免了在剖面线处Delaunay三角剖分出现过多非正三角形,从而提高了整个模型的精度.在"杭州市城市地质信息管理与服务系统"中应用该方法取得较好的效果.     

基于拓扑追踪的不规则三角网裁剪算法

针对地质建模中常见的空间曲线(如断层线、断层多边形、等值线等)提出一种较为通用的空间曲线裁剪三角网算法,并给出合理的空间裁剪曲线定义。利用依附于三角网上的空间曲线,沿着三角网进行拓扑追踪,并沿追踪轨迹进行分离,最终实现三角网的裁剪。该算法对开曲面、闭曲面、复杂地质曲面裁剪效果都很好,算法复杂度低,易于编程,适用于绝大多数的地质曲线对不规则三角网的裁剪。     

面向三维地质建模的领域本体逻辑结构与构建方法

结合三维地质建模的应用,分析面向三维地质建模的领域本体的组成和层次结构.结合地质语义的特点,提出突出概念间关系的五元组逻辑结构和基于迭代思想的构建方法.该逻辑结构由概念、概念间语义关系、概念间层次关系、属性和实例组成.基于迭代思想的构建方法分为需求分析、领域共享词语的字典库构建、本体表示、本体集成和本体评估等步骤.以OWL语言描述工具,结合正断层本体实例探讨了面向三维地质建模领域本体逻辑结构的描述和构建方法.     

面向实时可视化的煤层三维模型构建与三角剖分

通过研究煤层构造的特征和煤田勘察数据的生产特点,提出一种基于三维格网的虚拟不规则六面体层状包络体动态建模方法,可较好地描述煤层的地质形态;根据煤层格网数据单元格种类(5种类型)的不同和每个单元中无效点分布情况,提出一种基于上述六面体单元的三角网剖分算法,可实时地从数据库中调用分块的层状格网模型数据,经过一次六面体格网单元的遍历,即可将格网数据动态剖分成无缝、不重复、具有方向的三角面片,然后由显示引擎进行实时三维可视化表达。该模型结合了三角网具有利于实体表面三维可视化渲染的特性和四边形规则格网模型有利于通过插值生成的优势,模型构建算法可基于数据库中的数据进行动态渲染,有利于数据更新,使模型简洁、高效,冗余较少。     

基于虚拟钻孔的工程地质三维剖切的实现

给出工程地质数据库的结构,并利用标准地层层序表和钻孔数据,根据层面TIN模型,建立了工程地质三维模型;在此基础上提出一种实用的工程地质三维剖切的实施方法,该方法通过剖切平面与层面TIN边的交点生成虚拟钻孔,把虚拟钻孔所在的地质剖面作为约束条件,将虚拟钻孔和实测钻孔一起重新构建层面TIN模型,并实现工程地质三维剖切。该方法简易可行,对层状地质结构的三维剖切效果较好,能满足工程地质分析和地质解释等应用的实际需要。     

三维含拓扑地质剖面三角剖分可视化研究

三维剖面是地质对象表达和地质问题分析中最基本和最常用的数据。该文分析三维复杂地质折剖面可视化存在的问题,并提出展开剖分算法。该方法保证了各点之间的水平距离与剖面拓扑关系不变,能够对由"多边形-弧段-结点"矢量结构构成的三维折剖面进行有效剖分。在此基础上实现了三维剖面的可视化,尤其合理解决了纹理映射中的纹理变形与重复接缝等问题。     

三维地质雷达探测边坡脱空区的应用研究

结合一边坡工程实例,分析了三维地质雷达探测边坡浆砌片石护面墙脱空区的波形特征及探测效果,电磁波在脱空区处反射强烈,波形特征明显,三维地质雷达探测结果能准确显示出脱空区的分布情况,对坡面维护及脱空区治理提供有效的科学依据。     

三维重磁人机交互解释的剖面成体建模方法

由于重磁异常人机交互解释过程中三维地质体模型的构建和编辑操作在二维计算机屏幕上很困难,给物探解释人员带来很大的不便.该文提出了一种将各个剖面上多边形连接成体的建模方法,给出了该地质体模型的正演计算方法,并用VC6.0与OpenGL在开发的三维重磁正反演解释系统中进行了实现.借助该方法,重磁解释人员可方便地编辑地质体模型并且可直观地进行三维显示,从而提高人机交互解释的效率.     

内蒙古境内有关重大基础地质问题的讨论

内蒙古地域辽阔,从西到东跨越了哈萨克斯坦、塔里木、西伯利亚、华北四大板块和巨大的兴蒙造山带,由于经受多次造山运动及其叠加改造,地质构造复杂,地质问题较多。笔者根据以往的区调成果及近年区调工作所获得最新资料和相关的科研成果,通过总结和深入研究,对贺根山断裂带的构造属性及相关地质问题,西拉木伦河断裂带的构造属性及西延问题,华北陆块孔兹岩系是否属于古元古界的问题,锡林郭勒杂岩的时代归属问题,侏罗纪与白垩纪的界线划分问题等重大地质问题提出了新的看法,并进行了初步讨论。     

城市地下空间开发地质环境质量三维评价方法研究--以合肥市滨湖新区为例

城市地下空间开发地质环境质量评价可为城市地下空间规划和工程建设提供重要决策支持。该文以合肥市滨湖新区为例,构建城市地下空间开发地质环境质量三维评价方法:利用三维隐式建模方法融合多源数据进行三维地质建模,从工程地质、水文地质、地质构造和不良地质体等方面构建三维评价模型,利用三维距离场分析、三维空间统计分析等方法对三维评价因子进行分析、提取,最后基于确权和综合评价方法得到地下空间开发地质环境质量三维综合评价结果。实例研究表明:该方法能够显著提高评价结果的深度方向分辨率,相关成果可为城市地下空间精细规划及可持续开发利用提供方法参考。     

冰雷达探测数据处理方法研究——以南极冰盖Dome A地区的数据处理为例

提出了冰雷达数据处理的流程,详细论述了冰雷达数据处理中常规修正的关键技术：静态校正、增益控制、带通滤波以及偏移处理等。以中国第24次南极科学考察（CHINARE 24）所获取的Dome A 地区30 km×30 km范围冰雷达原始数据处理作为实例,提取得到了该区域冰盖内部等时层埋深以及冰盖的冰厚数据。通过插值展现了冰盖等时层以及冰岩界面的三维空间形态。结合该区域ICESat冰盖表面高程数据,构建出了Dome A地区涵盖冰盖表面、冰盖等时层以及冰岩界面形态特征的三维模型。     

基于ArcGIS Engine的钻孔三维精细地质模型自动构建方法研究

针对ArcGIS软件复杂钻孔三维精细地质模型自动构建研究存在的不足,该文在简要分析MultiPatch三维空间数据模型和深入研究复杂钻孔三维空间精确定位方法的基础上,探讨了基于ArcGIS Engine的复杂钻孔三维精细地质模型自动构建工作流程,并从空间精确定位、属性精细表达两个层面对钻孔三维精细地质模型构建算法进行了设计与实现.经软件功能研发及实际应用检验表明,该研究能够有效实现复杂钻孔精细地质属性特征的三维空间精确定位及多尺度精细表达,为应用ArcGIS Engine自动构建复杂钻孔三维精细地质模型提供了一种新的有效途径,也可为基于ArcGIS Engine的复杂地质体三维可视化建模及精细地质属性表达研究提供应用借鉴.     

一种地裂缝地质体三维模型建模方法

为了展现地裂缝在地表和地下的形态特征,该文提出了一种基于广义三棱柱模型的地裂缝三维建模方法。首先提出假设对地裂缝进行概化,利用有限的地裂缝数据建立地裂缝模型,展现地裂缝地表及地下形态特征;然后利用地层数据建立地质体模型,并通过其与地裂缝模型间的空间布尔运算得到地质体-地裂缝集成模型。地质体-地裂缝集成模型空间拓扑关系明确,能够为后续空间查询、分析研究工作提供支持。最后研究利用该方法通过计算机编程实现了对无锡市洛社镇石塘湾因果岸村地裂缝的自动建模,并利用OpenGL绘制模型实现地裂缝地质体的三维表达。     

砒砂岩区地貌形态三维分形特征量化及空间变异

针对现有地貌形态三维分形模型结构存在的不足,构建一个新的地貌形态三维分形维数测算模型。基于该模型对砒砂岩区274个小流域的地貌形态三维分形维数进行计算并分析其空间变异规律。研究表明：① 基于该模型计算的分形维数能更准确地反映地貌形态复杂度信息;② 砒砂岩区小流域地貌形态三维分形维数介于1.683 6~1.948 6之间;③ 地貌形态三维分形维数整体上覆土砒砂岩区（均值为1.765 9）<裸露砒砂岩强度侵蚀区（均值为1.785 4）和剧烈侵蚀区（均值为1.774 8）<覆沙砒砂岩区（均值为1.796 6）。由于地表覆盖物、砒砂岩裸露程度和土壤侵蚀机理的差异而形成的不同地貌特征是该区地貌形态分形特征空间变异的主要原因。