地质三维体重构的算法研究及其计算机实现

三维空间建模和可视化技术成为GIS研究的热点之一。可视化技术是当今表达和分析复杂数据的有力工具,将可视化技术引入到DEM和三维地质模型,可以实现三维地形和地质体的生成与仿真。简要介绍了OpenGL三维图形工具包及其与高级语言结合编程方法,探讨了基于多轮廓线的地质三维体的建模方法,以VC++6.0高级程序设计语言为开发平台,结合OpenGL图形库,开发了地质三维体的建模实验系统。     

基于MapGIS的成都市城市三维地质建模

依托各种地质图件以及钻孔数据、剖面数据、等深线、DEM数据等多种数据,利用MapGIS三维地学建模软件,采用基于多元数据、分区交互的方法建立了成都市城市三维地质模型。该方法以地质图为主结合地质条件进行分区,以其他数据作为约束,人机交互构建三维地质模型。结果表明,该方法得到的三维模型可视化效果良好,并将复杂的二维数据展示到三维模型上,使之能得到更好的应用;对于数据繁杂、建模区域广且地质条件复杂的区域有一定的借鉴意义。     

地形地质GIS三维可视化及应用

借助GIS强大的三维建模及可视化分析功能,以湖北省崇阳地区1：50 000区域地质成果为例,基于地理矢量数据、地质矢量数据和遥感影像数据,利用地形数据构建数字高程模型（DEM）,将DEM与遥感图像叠合生成三维影像图,建立集地形、地质、遥感等数据为一体的三维可视化模型,解决传统二维地质图件用于表示三维地质不直观等问题,提...     

基于空间技术的北京市山地平原界线勘定研究

针对北京市山地平原区划行业间差异较大,且和北京市大比例尺土地利用现状图不一致等问题,以研究区最新大比例尺地形数据和高分辨率遥感影像为数据源,利用GIS、遥感和3维虚拟技术,对北京市山地平原界线进行重新勘定。在勘定过程中,借鉴历史区划方案,主要以海拔100m为界线,同时参考坡度数据和地质数据来确定界线位置。最后,对山地平原界线利用SPOT5高分辨率遥感影像和DEM生成的3维景观进行验证和局部调整。此次划分结果为北京市土地利用规划修编提供了基础数据,同时为形成北京市各职能部门一致认同的区划数据做了前期基础工作。     

合成孔径雷达图像填图方法与应用探讨

以ERS-2和RadarSat-1卫星雷达数据为信息源，通过新疆1∶25万大黑山幅遥感地质填图研究，从方法与应用角度分析论述了雷达图像的地质反映，总结出回波强度与地形单元和岩石之间变化规律、宏观粗糙度对回波强度的控制以及灰度-结构单元作为填图基本单位的方法技术和填图含义。     

云南绿春地区遥感地质特征与找矿远景综合分析

针对云南绿春地区地质背景复杂、地形崎岖、植被稠密、传统地面调查方法实施区域地质填图比较困难的问题,利用TM,ETM+和SPOT5多源遥感数据,采用三维可视化等技术提取了该区域地层、岩体和构造的岩性组合、线性构造和环形构造等特征,分析了地质背景,依据构造关系和遥感影像特征分析了区域应力状态;提取了与矿化有关的构造、岩性及羟基、铁染蚀变遥感异常信息,在剖析典型矿床的基础上,进行了找矿预测.取得的研究成果为区域地质填图和矿产勘查工作部署提供了基础地质信息及找矿线索.     

基于钻孔数据的三维地质建模与可视化研究

三维地质模型能够完整准确地表达复杂地质现象的边界条件及地质体内含的各种地质构造,直观地再现地质单元的空间展布及其相互关系,最大限度地提高地质分析的直观性和准确性,因此三维地质建模已引起地质、采矿、岩土工程等诸多领域的日益重视。笔者在综合考察多种建模方法的基础上,结合工程实践,提出了一种实用的工程地质三维建模实施方法。该方法以钻孔资料和地质剖面数据为三维地质建模的源数据,允许用户手工修正模型剖面地层分界线,从而实现对建模过程的干预和控制,克服了单纯依靠钻孔数据建模结果不精确且难以修正的问题。最后,通过一个研究实例展示了该方法的实际建模效果。     

区域地质调查路线剖面图加密重建与三维可视化

路线剖面图是区域地质调查平面图的重要补充,其三维重建可明确反映地质层面的地表展布与地下发育情况,是重建区域三维地质模型的必要数据。针对区域地质调查路线距离长、褶曲多、地质结构复杂的特点,本文建立了一种基于纵向定位线的剖面特征点三维坐标转换模型,提出了地质界线特征点加密算法,能够有效地提高重建路线三维剖面的准确度与光滑度。研发的剖面三维重建模块已应用于多幅实际区调数据工程项目,应用结果表明:该方法可满足区域地质调查建模需求,剖面重建效果良好,具有较好的实用价值和应用前景。     

SPOT5数据在西昆仑麻扎构造混杂岩带填图中的应用

为了加强高精度遥感图像数据在新疆西昆仑等自然地理条件极其恶劣的高海拔、艰险地区数字填图中的应用,提高填图的精度及质量,以麻扎构造混杂岩带填图为例,运用遥感图像预处理(大气校正、几何纠正、影像镶嵌、影像融合、影像裁剪、正射纠正等)、遥感图像增强处理(比值法、主成分分析法等)和地质信息综合分析等方法提取岩石、地层、构造等地质信息,并指导区域地质调查野外工作的开展;总结了SPOT5高精度图像数据在数字填图中的应用方法和效果,认为遥感技术在区域地质调查中起着事半功倍的作用。利用高精度遥感图像数据不仅提高了地质体(特别是构造混杂岩块)边界范围的勾绘精度,对部分非正式填图单位的勾绘也取得一定的成效。     

勘探线剖面图从二维转化为三维算法

用勘探线剖面图结合钻井与其他资料进行地质模型三维重建是三维地质建模的重要方法。其中勘探线剖面图从二维坐标系向三维坐标系的转换是三维建模的一个重要环节。针对当前勘探线剖面坐标转换过程中勘探线上钻孔并不总是布置在一条直线上(弯折勘探线)的特点,该文提出了一种构建弯折三维剖面的方法。该方法首先由剖面线的起点、终点以及勘探线上钻孔孔口点作为转折点构建三维折勘探线剖面框架;然后将二维剖面图上分段转换剖面上要素点的二维坐标到三维空间,并对跨越剖面转折点的长边添加转折控制点;最后以青海某煤田勘探区的二维勘探线剖面图数据为例,利用该勘探线剖面坐标转换算法,实现了二维勘探线剖面图到三维勘探线剖面图的转化,结果表明三维剖面上保持了原二维剖面所表达的地质模型的几何形态。     

三维地质模型与可视化研究的现状分析

三维地质模型研究涉及到三维数据模型、三维构模技术和可视化处理等多个方面的内容,近年已成为国内外的研究热点。文中对三维地质数据模型的分类和三维可视化等方面的研究现状进行了总结,分析了三维地质模型建模方法和它们的优缺点,详细讨论了本领域目前的研究热点问题,指出了目前在三维地质建模方面存在的问题。对三维地质数据模型、三维地质模型的建模方法和三维可视化等方面的发展现状进行了总结,并指出了本领域存在的问题。     

利用钻孔数据构建无缝三维地层模型

提出一种"全区厚度法"建立三维地质模型,该方法以原始钻孔分层数据为数据源,按照同一网格间距插值构建各个地层的顶底板DEM,并转换为具有拓扑关系的TIN模型,集合所有地层的尖灭线,加入到各个地层中,这时所有地层的表面模型(TIN)除了顶点Z值以外的顶点数目、顶点坐标及TIN内的拓扑关系等都相同。试验证明,该方法可以构建无缝的三维地层模型,易于表达地层的尖灭、透镜体等特殊地质现象,构建的三维地层模型易于进行剖切分析和构建地层间的拓扑关系。     

一种基于复杂地形的设计模型建模及工程量计算方法

采用常规的二维方法计算工程量是相当烦琐复杂的工作,尤其是对基于复杂原始地形、不规则建筑物的工程量计算,选取不同计算方法得出的结果往往差异巨大.本文讨论采用建立三维设计方法,能快速建立三维原始地形模型和设计模型,高效地处理地形挖填并自动统计相应的工程量,同时可以立体直观地展示地形挖填的三维效果,显著提高设计效率和质量.     

基于GIS耦合SketchUp技术的三维地层模型绘制方法

针对三维地质建模工作繁琐、复杂,从手工绘制地质模型角度提出了一种基于GIS耦合SketchUp技术的三维地层模型绘制方法。采用钻孔资料作为数据源,通过ArcGIS的插值和栅格转换工具生成地层三角网格。然后利用SketchUp的封面插件和表面求交工具,生成地层的三维体模型。该方法操作简单、直观和易于掌握,具有一定的推广和应用价值。     

输电线路三维模型的构建与数据组织

提出了一种以二维输电线路GIS和DEMs数据为基础,通过三维扩展构建输电线路三维模型的方法;针对虚拟地形环境的特点,采用地形几何与纹理数据一体化组织的策略,以提高实时数据调度的效率。实例证明了该方法的科学性和实用性。     

基于GIS的金属矿山采矿方法优选系统研究

传统的采矿方法选择大多由采矿专家基于二维图件进行,可视化程度不高且具有一定的主观随意性。本文研究了基于GIS技术,运用3DMine,3DMax,Super Map软件,以及二维地形地质数据构建矿山地质体三维模型的方法和过程,包括地表及矿体的三维模型,实现二三维一体化的地下矿体环境;并在上述搭建的三维可视化环境下,采用模糊数学法和层次分析法等数学理论进行采矿方法选择,使采矿方法选择的过程更直观,结果更准确。     

基于特征约束的四面体剖分方法研究

针对地下空间复杂曲面约束情况，文中提出一种对多地层表面模型进行约束Delaunay四面体剖分构建地质体模型的方法，即利用Delaunay三角网构建地层约束，通过限定四面体单元半径边长比和最小二面角等特征约束控制网格质量剖分生成地质体的四面体格网模型。以陕西省某地区为例，应用此方法构建顾及地下空间约束及可视化效果较好的三维地质模型。实验表明，该方法可生成满足约束条件要求且格网质量较高的地质模型，可为地下矿体开采等实际生产提供数据支持。     

深变质岩区遥感地质填图方法研究

通过深变质岩区遥感影像特征的分析研究,以影像群、影像组为基础,建立了变质岩影像岩石填图单位,进行了研究区变质表壳岩和变质深成岩的遥感地质解译,总结了变质岩区遥感地质填图的方法技术。该方法对1:25万区域地质调查中变质岩区填图具有重要的指导意义     

基于Java/Java 3D的三维地层结构模拟

随着Internet、3DGIS和VR技术的发展,将三者结合起来在网上实现真实感三维地形和地层结构的显示、漫游、剖切与分析已成为目前GIS在地质领域的一个研究热点。分析了Java3D技术与传统的三维可视化编程技术(如OPENGL,DirectX,VRML)相比较在绘制三维地形和地层结构方面的优势,利用Java3D技术模拟实现了一个三维地层结构的可视化系统,并通过试验证明了其有效性。     

基于OpenGL的切片合成法及其在三维地质模型可视化中的应用

介绍了基于 Open GL的剪取变换和累加缓存操作而提出的“切片合成法”,其基本原理就是对三维地质模型等间距裁剪一系列“薄片”,然后在帧缓存的累加缓存中进行迭加合成 ,最后生成地质界面的等深线图或剖面系列 ,它避免了裁剪平面与 TIN求交、等值线追踪等繁琐的操作。此方法在三维地质模型可视化、医学断层扫描三维成像等领域都有应用价值。