基于IDL的地形三维可视化实现

作为一种第四代的编程语言,IDL具有对海量数据进行获取、分析、可视化以及对多种图像进行处理和交互式操作的功能。在分析IDL的基础上,应用组件编程技术实现了对遥感图像和DEM数据进行地形三维合成及动态模拟的可视化系统设计,经对环境的三维再现和模拟,对生态环境的演变研究可以起到指导作用,而且它具有较好的系统维护和重复使用功能、易于扩展以及面向对象的特点。用该系统建立了吉林西部虚拟自然环境,对三维地形进行空间分析,及吉林西部生态环境数据库的空间和属性数据的查询。     

滑坡可视化地面模型

简述了滑坡可视化地面模型的构建及可视化方法。介绍了可视化软件IDL的功能和特点。利用IDL中的TRIANGULATE函数和TRIGRID函数相结合 ,建立了基于Delaunay三角网的规则格网地面模型。最后 ,论述了滑坡可视化地面模型研究的意义。     

基于S-57标准的电子海图三维可视化

S-57是HIO“数字海道”测量数据传输的标准,已成为全球海道部门进行信息化管理的重要手段.随着三维建模及可视化技术广泛应用于海道信息化建设,如何利用S-57海道数据实现三维可视化是“数字海道”有待解决的问题.基于S-57标准建立海道数据三维可视化模型,利用空间插值技术,优化数字海道的三维地形数据,同时建立三维对象的实时数据交换接口,真实反映海域内船舶的航行状况及电子海图对象的空间信息,为船舶监控、海上营救和海事管理提供重要的参考依据.      

A virtual globe-based integration and visualization framework for aboveground and underground 3D spatial objects

The construction of a large-scale integrated information system has been a hot issue in the field of geoinformatics. It aims to integrate aboveground and underground spatial information and objects in a unified visual environment. Virtual globe, as the most commonly used technology in the construction of Digital Earth, can provide a platform and framework for the integration and visualization of worldwide spatial objects and models. However, the existing works mainly focused on terrains and aboveground spatial entities, and there is still little research on the integration and visualization of large-scale underground geological models and entities in a virtual globe. In this work, the data organizations of aboveground and underground 3D spatial objects were analyzed in detail according to the technical characteristics of the virtual globe. Improved strategies were proposed to achieve the integrated visualization of aboveground and underground 3D spatial objects in a virtual globe-based spherical coordinate. In this process, the terrain surface based on Triangulated Irregular Network (TIN) was used as an intermediate layer to unify the spatial coordinate system. An improved scene cutting approach was used to overcome the challenge that underground geological structures cannot be integrated and visualized with aboveground spatial entities, terrains and landforms. Finally, we developed a virtual globe-based prototype system using OpenSceneGraph (OSG) and osgEarth as the 3D visualization engine. The aboveground and underground spatial models of Fuzhou, a coastal city of eastern China, were applied in this system to verify the validity of the strategies proposed in this paper. In addition, the efficiency of this system in terms of scheduling and visualizing was tested by using the massive models of Fuzhou.     

GIS地表塌陷计算的有限棱柱法及三维数据模型

具有强大信息管理和可视化功能的GIS已在地下硐室开挖、矿山采掘、边坡等许多工程领域中得到了广泛应用。笔者给出了一种用于地下开挖变形描述和应力分析的方法——有限棱柱法，并就该方法与GIS集成中的数据模型和数据组织方法进行了探讨，建立了基于GIS的虚拟地质体地下开挖变形描述与评价计算的三维可视化系统，并对多语言集成模式和数据可视化方法进行了探讨。同时还给出了该方法的工程应用实例，对该方法的可靠性和有效性进行了验证。     

基于体素模型的三维显示技术

针对矿产资源勘探数据的特点,研究了适合地质体信息三维可视化的体绘制模型和空间插值算法。基于IDL软件平台,开发了三维数据可视化软件;该软件能够快速、准确地将地质体的物性特征展示出来。最后,以内蒙古某金属矿床钻孔资料为例,对建立的三维可视化方法技术进行了应用检验,取得了较好的应用效果。     

三维数字盆地构造-地层格架模拟技术

三维数字盆地构造-地层格架的生成、显示、矢量剪切和空间查询是实现盆地分析信息化和可视化的关键技术.根据几何学和机械变形原理,在具有自主知识产权的GeoView三维可视化地学信息系统平台上,研发出了通过二维地震解释剖面图、构造平面图、沉积相平面图和钻井柱状图生成真三维盆地构造-地层格架的计算机模拟和可视化技术,以及建立三维数字盆地的空间信息系统技术.这些技术作为三维盆地模拟、油气系统模拟、断层封堵性分析、精细油藏描述、水平井可视化设计和剩余油分布分析等软件的开发基础,已经在一系列科技攻关项目和工程项目中得到成功的应用.     

重大工程地下环境信息系统的设计与实现

地下环境信息系统是运用岩土工程、地理学、计算机图形学、计算数学等多学科理论和方法，以GIS技术为基础，结合数据库处理、C 语言编程、OpenGL编程技术、三维图像处理技术建立的对地下环境信息进行数据综合管理和分析的大型信息管理系统。结合笔者开发的广东省东深供水改造工程地下环境信息系统特点，阐述了重大工程地下环境信息系统的功能特征：探讨了GIS二次开发的主要技术，包括：SQL Server数据库处理技术、OpenGL三维图形编程技术、C Builder面向对象编程技术、MAPGIS二次开发技术等；建立了地层三维模型，并提出了映射变换和插值技术相结合的地层切剖原理，以及在地层三维显示和分析中实用的径向基函数插值、滑动最小二乘插值、分片Lagrange插值等方法；开发了数字制图与分析、地基基础设计计算与稳定性分析、三维空间分析的主要功能；提出了地面结构景观和地下空间一体化分析的研究方向，并初步实现其分析功能。最后，在东深供水改造工程中进行了成功应用。     

IDL在青藏铁路地理信息系统中的应用研究

GIS二次开发中通常使用的GIS组件方法,大多受到开发商限制或组件提供的扩展接口不能满足系统功能需求的限制.在青藏铁路地理信息系统中为满足应用需求,采用了"IDL+C#+ArcS-DE"的开发模式,将IDL集成到青藏铁路地理信息系统的体系结构中,并利用IDL实现了GIS的功能.最后阐述了利用IDL进行时态钻孔数据分析、处理及可视化过程和冻土模型输出结果的可视化过程.     

初探IDL在地质三维建模中的应用

IDL(Interactive Data Language)交互式数据语言是进行二维及多维数据可视化分析及应用开发的理想软件工具.随着计算机软硬件水平的提高和各种"数字化"概念的提出,对地质体的三维建模需求也越来越迫切.文章旨在通过利用IDL对一包含4个钻孔和两套地层的地质空间的三维建模过程,初步探讨IDL在地质三维建模中的应用.     

数字露头实景三维Web平台研究与云端地质考察应用

露头是地质考察的重点,结合无人机倾斜摄影测量技术构建数字露头实景三维模型并实现露头可视化研究能够为解决传统地质研究中存在的效率低、危险性高和数据复用性差等问题提供全新的思路。论文研究了倾斜影像三维建模、数字露头三维可视化和全景影像可视化等三维技术,并基于Cesium开源三维地球引擎研发了数字露头实景三维Web平台。平台实现了高精度露头实景三维模型的可视化,并将露头相关的描述、图片、视频、全景、文献、观察点、地质标绘等信息与露头三维模型有效结合,实现了露头三维模型上传与实景漫游、露头相关地质信息自主提供、分享、互动与可视化展示。论文通过实例证明了平台云端地质考察应用的有效性和新颖性。该平台作为第21届国际沉积学大会虚拟野外地质路线考察的首选,已成功应用于15条路线中的12条。相比传统地质研究手段,露头云端三维可视化研究能够帮助地质学者更加全面、直观地理解露头地质现象的时空展布和地质特征,并且支持数字环境下露头资源的共建、共享,节省了地质考察的时间和成本。     

虚拟地理信息技术的地下水动态模拟分析应用

针对现有地下水流模拟软件在数据预处理、三维可视化效果等方面的不足,以Visual C⁺⁺ 6.0为主要开发环境、OpenGL为三维图形显示与渲染工具,以地下水及其赋存地质体观测记录为主要数据源,实现了数据处理、建模、存储、调度、查询以及真三维可视化,在此基础上完成了地下水动态模拟分析功能,实现了虚拟地理信息技术在地下水工作中的系统应用,具有功能开放、丰富、灵活的特点。     

基于数字高程模型的中国岩溶地貌研究进展及前景分析

数字高程模型（DEM）蕴含丰富的地形地貌信息,基于DEM的数字地形分析方法为岩溶地貌研究提供了科学、有效的技术手段。文章针对前人应用DEM研究中国岩溶地貌所涉及的关键技术方法,从岩溶地貌识别的尺度效应、岩溶地貌的识别与分类、岩溶地貌的形态及格局分析、岩溶区生态环境变化等方面进行了梳理和分析,提出未来应构建科学的岩溶地貌数字分类体系,对岩溶地貌进行多尺度、深层次的地形分析和定量表达,并从地形现状研究拓展到地形演变的过程与机理研究,发掘出DEM在岩溶地貌研究中更多的应用。      

地学模拟相关技术的研究与进展

地学模拟技术的一个发展方向是与地学过程分析密切结合,另一个发展方向是与数据可视化技术相结合。前者试图通过使用各种数学方法模拟地学随机现象,并对这些不良结构化或半结构化的地学问题进行定量化描述;后者运用计算机的三维可视化功能,在三维环境下将空间信息管理、地学解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合,实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化,并用于地学分析。回顾了地学中计算机三维地学建模技术、地质统计学和地学非线性现象模拟方法,并对该领域的发展进行了展望,认为加强地学模拟的理论体系、方法体系、技术体系的研究和实践既有着重要的理论意义,又有着重要的现实意义。     

基于IDL的三维地质动态建模

三维地质建模凭借着形象直观、操作简单、功能丰富的优势,广泛应用于地质、矿产、工程等领域。在讨论表面建模与实体建模方法的基础上,开发程序探索了其在交互式数据语言（IDL）平台上的实现过程,并初步建立了可以应用于滑坡、泥石流、地面沉降等动态过程展示的算法。最后以煤田与泥石流模型的构建与可视化作为实例进行了效果验证。经测试,IDL可以较好地完成三维地质建模任务,并且在插值、剖分等方面表现了自己的优势,为工程地质信息化的实现提供了一种思路。      

Adaptive DTM generalization methods for tangible GIS applications

Several international studies attempt to construct tangible GIS systems, forming real 3D surfaces using a large number of mechanical parts along a matrix formation. Most of these attempts suffer in cost, accuracy, resolution and/or speed. In order to facilitate data handling in GIS tangible systems, the generalization process becomes crucial, accommodating compression, visualization and comprehension of spatial data under various scales. Under this perspective, the main objective of the proposed adaptive generalization approach is to provide optimized representation of 3D digital terrain models with minimum loss of information, serving specific applications. That is, to minimize the number of pixels in a raster dataset used to define a DTM, while reserving surface information and enhancing the important semantic features. To this aim, this paper presents specific computationally efficient surface generalization approaches, which can be incorporated in applications of tangible GIS systems, due to their low processing time, facilitating real-time results. The research methods developed and tested include adaptive variations of a) the Douglas-Peucker line simplification algorithm in 3D data and b) the spatial Laplace filter that estimates the significance of each node, based on its nearest neighbors. The proposed strategy also dynamically incorporates topology and semantic restraints, in order to preserve important information and depict it with variable detail level, according to the application at hand. The algorithms are evaluated on their accuracy for a specific wildfire application and for different reduction levels in two different types of terrain data. They are also compared to their original-basic implementations in terms of performance.     

基于Unity3D引擎的三维可视化技术在煤炭地震勘探中的应用

为满足地震勘探报告三维可视化的需要,以Unity3D引擎为开发平台,利用GIS 3D分析及3DS max三维建模,研究应用煤炭地震勘探三维可视化技术,实现三维地质数据体、地质层位(包括断层面)以及复杂地质模型等的三维可视化,实现对三维地质模型的平移、旋转、缩放,以及各种综合立体显示,建立三维环境漫游和三维可视化交互平台,并以动画形式表现出来,形成具有灵活方便使用的可视化系统。     

基于数码影像的边坡三维可视化

研究实现了边坡的三维可视化,把对边坡的一部分研究工作搬到了计算机的三维模拟环境中;首先提出了用数码相机来获取边坡的原始影像,通过对原始立体影像的一系列处理,最终得到DSM三维格网数据,并完成了边坡三维模型的构造;其次探讨了边坡的一些三维可视化分析功能,加深了对边坡的研究;同时用VC 6.0和Open GL设计实现了软件系统3D Slope.     

桂西—滇东南地区数字地形特征与次生富 集锰矿空间分布关系研究

文章利用AreGIS软件、数字地形分析和GIS空间分析技术,研究了桂西-滇东南地区DEM模型、数字地形特征及锰矿床矿点空间分布,揭示地形地貌特征与锰矿分布的空间关系.文章基于DEM对桂西-滇东南地区的地形因子进行提取和分析,并与锰矿床矿点的空间分布进行对比分析,推断出该地区有利于锰矿床产出分布的数字地形特征.分析结果表明,该地区锰矿分布于坡度小、起伏度小、切割微弱地带,这些地带有利于锰矿物的次生氧化富集.     

GIS技术在1:25万区域地质调查及成矿预测中的应用——以内蒙古二连浩特北部地区为例

二连浩特北部地区位于二连-东乌旗铜多金属成矿带之西端,具有良好的成矿远景.在二连地区1：25万数字化区域地质调查工作基础上,阐述了GIS技术在1：25万区域地质调查工作中的技术路线、数据获取、数据管理中空间数据库工作流程和图层管理.在数字高程模型子系统（DTM）中,利用地形数据制作立体地形图.以基础地质为背景,通过对航磁、重力、化探异常等多源、多尺度数据分析预测,总结了成矿规律,对该区进行了成矿预测,圈出个成矿远景区.