一种基于GTP的复杂地质体真3维

在总结分析现有复杂断层及倒转褶皱3维建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱（GTP）的3维交互建模方法（岩柱体分区RPBP建模法）。文中定义了岩柱体、界限三角形两个重要概念,RPBP法可以通过构建断层界限三角形,将复杂断层系转化为多个简单断层系,然后采用构建简单断层系模型的方法来实现复杂断层系的3维建模;而对于倒转褶皱,RPBP法则通过构建褶皱轴界限三角形避免数据局部重复和冲突,使GTP建模过程得以顺利进行。实验表明,该方法能便捷可靠地实现含多断层相互切割、倒转褶皱等复杂地质体的真3维建模。     

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(Generalized tri-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的侧面不是平面所带来的问题。最后,利用VTK(Visualization Toolkit,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。     

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.     

面向GTP的三维地质模型空间剖切方法与应用

广义三棱柱（GTP）是近年来提出并被广泛应用于三维地质建模领域的一种较为成熟的空间数据模型,可满足大多数地质钻孔数据的三维地质建模的要求。然而,现有针对GTP模型的三维空间剖切分析方法,仍无法适用于偏斜钻孔数据所建三维地质模型高效多次任意剖切、不能支持较为复杂的地质模型空间分析的问题。本文通过对GTP剖切算法改进研究,提出了采用动态四面体剖分法减小数据冗余;鉴于GTP形态较为复杂,可对剖切后保留多面体进行拓扑关系的重组,解决任意多次剖切问题;将多次“面-体”形式的单剖切运算组合为一次“体-体”形式的复合剖切运算的方法,可高效实现对三维地质模型空间分析。本文着重面向GTP体元的多重任意切剖平面的剖切问题,在分析了GTP体元特征的基础上,弥补了三维地质建模领域中对GTP体元任意、多重剖切方法研究的不足。应用实例表明,上述改进算法可以提高GTP剖切计算速度,并能够快速实现巷道掘进模拟,以及空间开挖模拟等复杂的空间分析功能。     

地质断层三维建模的表达式方法

针对地质断层三维建模及可视化领域中现有技术存在的模拟断层局限性、插值困境等问题,本文提出了断层表达式方法建模方法。首先,以地质断层构造的形成机制为理论依据,分析构造断层表达式所需要运算对象和算子,构建表达式规则,并运用上下文无关文法对表达式规则进行形式化描述;然后,对断层原始勘探数据进行规范化,形成构建断层表达式所需要的断层二维数据表,从中提取构建断层表达式的运算对象集合和算子集合,形成断层表达式;最后,对断层表达式进行计算,形成断层地质体抽象模型,并结合相关勘探数据运用相关算法及图形库等工具进行三维地质建模及可视化。实验以包含多条断层的达连河地质体数据为基础进行实验验证,建模结果与真实地质情况符合。实验结果表明,断层表达式建模方法解决了现有技术的局限性问题,避免了对地层断裂区域的插值运算,从而解决了插值困境等问题。     

龙门山北段天井山构造特征及成因模拟

根据地震资料、钻井和野外调查等研究,认为天井山构造带广泛发育重力滑动构造、断层转折褶皱、倒转背斜和双重构造等构造样式.天井山构造带变形具有垂向分层特点:上部构造主要为断层转折褶皱,02tjs10测线附近变形强度最大,向两端变形逐步减弱;下部构造为多个逆冲岩片叠置所构成的双重构造.通过构造物理模拟实验,证实天井山构造带在北西—南东向挤压应力作用下变形序列为前展式逆冲叠瓦式构造组合;天井山构造带存在多个滑脱层系,才会形成分层变形、垂向叠置的不协调收缩构造变形.该研究可以为天井山构造带乃至龙门山油气勘探提供指导.     

三维管网自动建模研究

管线三维建模是构建数字城市的重要内容,目前,管网建模技术主要是基于手工或标准连接件的半手工建模,而三维管网的全自动建模存在建模过程复杂、效率低、模型质量差等不足。针对这一问题,本文提出了一种基于管线路径扫略、形体放样及布尔运算的复杂三维管线模型自动生成算法。根据截面形状参数曲线,运用图形变换,沿路径确定内插截面法线实现管线路径扫略三维模型构建;形体放样则是以放样截面间以各自顶点组成三角形为基元的小平面来构造管线表面,采用逼近方式拟合三维管线的整体形状;布尔运算的联合、交、差几何计算实现管网交叉贯通复杂模型的三维建模。通过实例验证,表明了该方法能够快速、高效实现任意复杂管网高质量三维模型的构建。     

浅析复杂地层裸孔钻进的施工方案——以黑龙江省集贤煤田东辉勘探区为例

一、地层概况本区三、四系地层较厚,约100m-390m,且由北向南逐渐增厚,属于与煤系地层呈不整合接触,下部有30m-70m的古风化破碎带,侏罗系地层由北向南逐渐加深,下部多属断裂带断层,褶皱较多,区域南部有火层岩侵入。     

SSW系统在地下大型停车场三维建模中的应用研究

针对地下空间GNSS信号弱、空间狭窄等特殊场景,基于国产SSW移动激光测量系对大型地下停车场进行精细三维建模研究,制定了针对激光点云的数据采集、预处理、信息提取、矢量化及精细三维建模技术方案,提出基于时间与里程、迭代最近点算法、标靶作为控制点的地下空间点云纠正和实体分类建模方法,改进了基于激光反射强度与扫面距离的地面标示线提取、基于聚类分析的立柱体提取等技术,实现了停车场内部构筑物精细三维重建,并通过实例验证了方法的有效性。     

走滑-伸展复合区断层侧封定量研究:以垦利A区东营组为例

莱州湾凹陷垦利A区位于渤海湾盆地东南部,水平伸展应力和剪切应力共同作用致使该区东营组发育多组不同性质的断层组合,进而形成大量断块型圈闭。断层侧封定量评价对于研究断块圈闭的油气成藏意义重大,而传统方法在复杂的走滑-伸展应力背景下应用效果较差。从控圈断层性质分类入手,分析了不同性质断层断裂带内部结构的差异性,在明确断层侧封性影响因素的基础上针对不同性质断层优选不同评价方法。研究表明,控圈断层依据平面、剖面特征与活动强度的差异性,划分为走滑断层、走滑派生断层、拉张断层3类,其中走滑断层强大的水平位移对断裂带造成了严重破坏,断裂带结构复杂,对其侧封能力评价创新地采用了侧封指数来定量表征;拉张断层断裂带为三元型(由内往外分别为断层岩、滑动破碎带、诱导裂缝带),侧封主要受断裂带内断层岩影响,通过计算断层岩与储层的排替压力差来定量评价;走滑派生断层断裂带为二元型(由内往外分别为滑动破碎带、诱导裂缝带),侧封能力主要受岩性对置、泥岩涂抹等因素影响,利用模糊数学法进行定量评价。通过上述研究,最终建立了评价构造复杂、断层性质多样的区域断层侧封能力评价的方法体系,对进一步勘探具有指导意义。      

基于Coons曲面与约束三角网的区域地质调查三维建模方法

目前基于野外地质调查数据自动、快速地建立区域三维地质体模型是中国全面开展三维数字地质填图的迫切需求。本文基于产状、地质界线与路线剖面等野外区域地质调查要素,提出了一种二维平面地质图及路线剖面图向三维地质体模型的快速转换方法。该方法针对无剖面约束及含剖面约束2种情形,通过地质界线区域分割、多段线仿射变换等空间几何变换处理,推估出剖面线约束的地下地质界线,基于Coons曲面构建出地质体的侧面模型;然后,通过约束三角网算法构建地质体的顶、底面模型,最终建立拓扑一致的区域地质体三维模型。基于此方法,对中国1:2.5万区域地质调查试点区域进行了区域三维地质建模实践,实现了火山口、地层、岩体、断层等典型地质构造的快速三维重建。     

平面地质图的三维地质体建模方法研究

长期以来,三维地质体建模研究主要依赖于钻孔、剖面等勘察数据进行精细化建模。然而,在缺乏大区域宏观地质背景的前提下,仅考虑局部地区的精细建模,往往会导致以偏盖全。鉴此,本文提出了一种以平面地质图为基础数据,以图切地质剖面为中介的三维地质体建模方法。该方法通过间接法加密了研究区域的产状数据,用三次样条拟合与人工修编结合的方法,对褶皱等复杂构造作处理,实现了平面地质图的图切剖面自动绘制方法;以规则体元为三维空间数据模型,通过自动绘制研究区域一系列相互平行的图切剖面,构建了栅格化的三维地质体模型;以星岗地区为研究区域,构建了原型实验系统,验证了该方法的有效性与实用性。实例证明,在其他地质数据匮乏的条件下,平面地质图的三维地质体建模方法是构建区域三维地质体模型的一种有效解决方案。     

基于快照方式的面向对象模型探讨

TGIS(Spatial-TemporalGIS)是GIS的重要分支,是实现动态数字地球的关键技术。静态3DGIS的技术已基本成熟,而其加上时间维的4DTGIS的关键技术是时空数据库的建立及其操作,它们与时空数据模型有关,主要处理超海量数据的存取和查询。本文结合快照模型的简单易行性和面向对象模型的方便灵活性,同时避开快照模型的不一致性和冗余性,以及面向对象的复杂性,探讨基于快照方式的面向对象模型,是一种实用的TGIS数据模型。它在对时间属性的处理方面采用独到的方法,首先建立一个基数据,然后通过快照方式产生缓冲数据,经过比较形成一个以对象变化为主的带有时间戳的新数据层。这样,在数据存储方面,节省了很多空间;在查询分析方面,以对象变化分层的数据算法更容易实现。此理论方法有效解决了TGIS的“瓶颈”问题,并通过自动元胞机理论(CA)予以证明。     

真3维地学构模的若干问题

以科学可视化、3维GIS、3维地学模拟及其在地质采矿与岩土工程中的应用为背景。系统分析了国内外3维地学领域面元构模、体元构模和混合构模方法的优缺点及其适用范围,指出了其存在的基本问题。介绍了广义三棱柱(GTP)的真3维地学构模原理、方法与技术特点,及其基于采样数据、本质开放与内合拓扑关系等性能优势,进而分析了基于GTP的真3维地学构模中亟需研究解决的核心问题和主要内容。指出：海量地学空间数据组织是3DGMS的心脏;在真3维地学模拟系统研发方面需要吸取科学可视化技术与3维GIS的营养,并充分利用VC 和OpenGL的图形函数,实现灵活方便、用户友好和可交互的地学可视化操纵。     

蓬莱北部地区典型矿床三维地质模型构建与成矿预测研究

蓬莱北部地区位于胶东金矿集中区栖霞—大柳行金矿带北端,发育有一系列含金石英脉型及破碎带蚀变岩型金矿床。以区内的徐家集矿田及龙山店矿田中的典型金矿为研究对象,采用Creatar XModeling软件引入三维地质建模,依据区域地质剖面、重磁联合剖面、CSAMT剖面及勘探工程数据构建矿田尺度岩体、断裂构造、蚀变带模型,并建立典型矿床三维地质模型,实现矿体空间可视化,为典型矿床深部找矿提供依据。     

基于Erdas和DirectX平台的三维景观建模与应用

三维GIS已成为当前地理信息系统研究的一个热点,而高分辨率卫星图像则是建设三维GIS的重要数据源。本文以IKONOS卫星图像立体像对为数据源,利用数字摄影测量的方法,开展目标地区的三维可视化信息提取,包括DEM生成、正射影像图制作,以及地面建筑物的三维信息和纹理图像的提取,然后,探讨应用ERDAS IMAGINE和3ds Max软件进行混合建模的技术方法,达到优势互补,完成地面建筑物的模型构建。最后,基于VC++6.0平台,结合DirectX软件开发包,综合利用多种技术自主开发构建目标地区的三维虚拟景观,实现地形地貌景观的浏览;进一步通过构建粒子系统对研究区冷却塔的烟雾效果进行模拟,通过加入生产环境和设施的各种影响因子模拟烟雾的变化,推理特定目标的生产活动状况,为项目的决策提供三维分析支持。     

山东招远夏甸金矿深部三维成矿可视化定位预测

招远夏甸金矿床位于华北板块之胶北隆起区内的招远-平度断裂带(简称招平断裂)中。招平断裂沿玲珑花岗岩体与前寒武纪结晶基底岩系的接触面展布,既是控矿构造,又是导矿和容矿构造,夏甸金矿床主要产于断裂下盘的碎裂状玲珑花岗岩中,在其上盘的基底岩系亦有分布,为一典型的破碎带蚀变岩型金矿床。该文以夏甸金矿田为研究对象,引入三维地质建模(3DGM)及三维可视化技术,研究探索隐伏矿体预测的三维化、定量化及可视化技术,重点突破了复杂地质体三维形态分析、控矿地质因素场模拟、成矿信息三维定量提取等关键技术,初步形成了隐伏矿体三维可视化预测的方法。依据勘探工程数据、矿体圈定规范并结合地质规律进行了矿体三维建模,结合已知的地震、重力、大地电磁等方法获得的各类数据作为研究深部地质构造的基本资料,对深部成矿构造进行了三维重构,对夏甸金矿深部进行了矿化空间分析和三维成矿信息提取,开展了三维定量成矿预测,在此基础上建立了三维定量成矿预测模型。在夏甸金矿田共圈定了Ⅰ号、Ⅱ号两个可视化立体找矿靶区,为今后深部工作优选区位提供了信息资料。