顾及拓扑面向实体的三维矢量数据模型

拓扑关系数据模型和面向实体的数据模型是两种典型的三维矢量数据模型。拓扑关系数据模型在表达复杂的地理实体的局部更新等方面存在一定的困难,而面向实体的数据模型存在拓扑关系处理复杂,存贮量大等缺点。针对这两个模型的优缺点,设计一个顾及拓扑面向实体的三维矢量数据模型,这是一种综合面向实体和拓扑关系的混合数据模型。这种模型具备了面向对象以及拓扑关系模型的优点,解决了地上三维景观、TIN和城市三维地质等应用对数据模型的要求。     

基于多层DEM与QTPV的混合数据模型及其在地质建模中的应用

提出一种基于多层DEM与似三棱柱体元（QTPV）的混合三维数据模型。模型包含顶点、线段（棱边、三角形边）、三角形、侧面四边形、似三棱柱体元和DEM 6个基本元素,同时包含点对象、线对象、面对象、体对象、复杂对象、空间对象等6个对象。设计了6个基本元素和2种地质对象的数据结构和它们之间的拓扑关系。研究了基于原始采样点和基于内插点的两种建模方法。以模拟数据和地质钻探数据对开发的原型系统进行验证。研究表明,基于多层DEM与似三棱柱体元的混合三维数据模型具有同时表达空间对象的表面和内部结构的能力,适合地质勘探领域的三维建模。     

基于多源异构数据的大比例尺地上地下一体化城市三维模型集成方法研究北大核心CSCD

本文通过对大比例尺城市三维模型和城市地质模型集成过程中存在的问题进行研究,提出了基于多源异构数据的地上地下一体化城市三维模型集成方法。首先将地上、地下三维模型以独立功能区为单位进行单体化处理和重组,并在单体化区域内以高精度DEM为地层的水平基准,以钻孔岩性矢量为地层的垂向基准,采用钻孔核定法对地质体穿插、建筑体悬空、河流水体交叉等不正确、不合理的三维空间拓扑关系进行处理和校正,从而在不同的地学空间实体之间建立正确的相交、相离或重合的拓扑关系,实现地上地下三维模型的一体化集成。本次选取北京南站附近4.9 km^(2)区域开展试验,使用本方法快速、准确地解决了496处地层穿插错误、385处建筑体悬空错误和2处水体拓扑错误,取得了良好的集成效果,为已建模型的二次利用提供了机会。     

三维地质模型构建方法的研究及应用

地质体三维建模是地学信息系统的核心问题之一.对三维GIS及地学领域的空间构模方法的现状进行分析,结合地质体工程特点,提出一种三维地学空间构模方法--似三棱柱(STP)法.该方法以似三棱柱体作为三维地质体建模的基本体元,并采用5类基本元素和6组拓扑关系对似三棱柱体的数据结构进行描述.它能有效地表达各种三维地质现象,也可以更好地与传统的多层TIN模型结合,维护好空间实体的拓扑关系.基于本文的建模方法开发了一个适合地质领域的三维GIS初步原型,并用实际钻孔数据进行了验证.     

基于线框单元体的三维闭合地质块体构建方法

为能充分利用空间数据模型中的拓扑关系来实现三维闭合块体的构建,引入了表示简单块体轮廓的线框单元体概念来组织三维模型间各要素之间的拓扑关系;并以此为基础给出了以方向边和方向三角形作为基本识别单元进行三维简单形体的自动识别方法。应用实例表明：利用该方法不仅可以准确构建复杂地质块体,还可以准确描述块体内各要素的拓扑关系,再现局部特殊地质现象,如小断层（悬面）等。为三维地质模型在地震正演模拟、射线追踪等分析应用方面提供了基础。     

面向三维地质建模的三维GIS软件中曲面表达与拓扑关系

讨论了面向地质勘探的地下真三维GIS软件研发中的曲面表达与三维拓扑关系。指出采用光顺拼接的高次三角曲面拟合技术对地质曲面进行精细表达在地质建模中具有重要意义,给出了自研软件"地质工程师三维助手"的曲面精细表达实现方法以及自适应曲面精细表达的思路;提出在曲面表达的3种方式(DEM、TIN、等高线)中,最受欢迎的是等高线方式的观点;对地下三维建模的拓扑关系与CAGD的拓扑关系进行了比较,并从地理信息空间模式的边界、余边界概念对三维拓扑关系进行了重新审视。     

一种基于似三棱柱体元的地质三维建模方法研究

三堆空间建模方法是三堆地劫工程GIS研究的核心问题之一。提出一种基于似三棱柱体元的三堆数据模型，模型包含顶点、线段(棱边、三角形边)、三角形、侧面四边形、三棱柱体元5个基本元素。和点对象、线对象、面对象、体对象、复杂对象、空间对象等6个对象。设计了5个基本元素和3种地质对象的数据结构和它们之间的拓扑关系。以岩体和巷道为例。给出了似三棱柱体建模思路和算法。利用内蒙古某矿区实际钻孔资料和模拟巷道数据对所开发的系统原型进行验证。研究表明。基于似三棱柱体元的数据模型的优势在于可以表示空间对象的表面和内部结构。便于建模和节省存储空间，同时便于不规劓的自然地质体和规则勘探工程建模。     

空间实体的拓扑构建

空间实体的拓扑关系是地理信息系统进行空间分析、决策支持的基础.拓扑关系的关键点在于拓扑结构的构建.首先介绍了点集拓扑理论, 归纳了有实际应用价值的各种拓扑关系, 分析了拓扑模型中的最基本拓扑元素和空间实体的关系; 然后提出了一种要素类的拓扑构建方法, 其算法以MAPGIS7.0空间实体的结构为依据, 主要体现要素分裂的思想.实践证明, 这些方法能够有效的构建空间实体的拓扑关系.      

基于规则库的三维空间数据模型

三维空间对象的形式复杂多样,对象之间的空间关系尚未形成共识.三维空间数据模型的空间及非空间关系的表达更是难以统一.典型的三维空间数据模型包括面向实体型、面向关系型和混合型3种数据模型,但这些模型存在诸如拓扑操作困难、对象语义描述不完整、关系表达欠缺等一系列不足.通过分析、综合3种模型的优缺点,以顾及拓扑面向实体的三维矢量数据模型为基础,设计了基于规则库的三维空间数据模型.这是一个将关系与对象相统一的新型数据模型.通过对对象关系的分析研究,引入规则的概念,进而构建出规则库,提出对空间对象间关系和结构统一的,完整的表达和管理方式.结合地质、矿山等应用将该三维空间数据模型在多个城市的三维地质应用中进行成功验证.通过应用,说明该模型实现了空间对象的自身结构和对象之间关系的统一表达,具备自定义、可扩展的空间对象关系表达能力,能够适应复杂应用要求,具有良好的应用前景.      

地质曲面“三维联动编辑”的一种实现方法

为提高地质曲面建模的精确度和合理性,完善三维地质建模软件的平、剖面三维联动编辑功能,针对"地质工程师三维助手"建模软件中构建的不规则三角网模型,提出了三角网交换边算法,并在此软件中编码实现并验证了此算法的可行性。结果显示:三角网交换边算法在编辑二维和三维三角网的同时,能够联动编辑对应的等高线平面图和剖面图,并自动更新三角网的拓扑关系。      

一种面向对象的三维地下空间矢量数据模型

针对地下空间的真三维连续特性以及建模过程的动态交互编辑与分析要求,提出了一种新的三维地下空间矢量数据模型。该模型采用面向对象思想对地下各种空间对象进行抽象描述;利用模型中的线段要素增强几何元素之间拓扑连接关系的维持,为地质体的切割和地下工程体的开挖等分析提供了算法上的便利;引入拓扑面更好地表达了地下空间对象之间的拓扑邻接关系。该模型在三维地下空间数据的存储管理、查询分析以及实时逼真绘制等方面都表现出较好的性能,适用于地下勘探工程的建模与分析。     

大地电磁三维正、反演多核并行计算的设计与实现

首先以频点为并行粒度,完成了MT三维正演并行计算,然后将该算法引入共轭梯度法MT三维反演过程中的正演求数据的残差、反演方程右端项的求取、共轭梯度求解模型增量这三个计算环节中,使得MT三维反演中的主要计算量实现并行化。对编制的MT三维正、反演并行计算程序,在多核工作站上通过理论地电模型进行了正演试算和反演验证,并在串行和并行两种计算方式下进行了计算效率对比。     

基于改进三棱柱模型的复杂地质体3D建模方法

建模方法是三维地质模型及其可视化研究的核心内容。针对连续体终止、错断位移等复杂地质体3D地质建摸的需要，本文对现有的三棱柱数据模型进行了改进，构建了完整的数据结构及其初步的拓扑关系，提出了基于改进三棱柱模型的连续体和不连续体的建摸算法，使其在处理地层尖灭、断层等复杂地质问题时更为灵活、适应面更广。     

三维地质建模软件发展现状及问题探讨

分析了三维地质建模软件可以明显地提高工作效率与工程质量,建立勘探区的三维地质模型,检查原始数据的正确性,通过各种“虚拟切割”手段检查各种地质要素间的相互关系。探讨了三维地质建模软件开发中所存在的几个问题,包括软件开发团队应适时转为公司机制,审慎选择开源工具,三维地质建模的三维模型数据标准,在勘探规范中增加三维地质建模要求,二、三维联动编辑,选准产品的用户群的与盈利模式等。     

基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究

由于地质体存在断层、尖灭、出露等复杂地质现象,在三维地层建模时,为了表达这些现象,无论是面模型还是体模型或混合模型,都存在空间分割或曲面求交线的问题。由于地质体拓扑关系的复杂性、数据误差以及计算机精度问题,使得这些模型在实际建模过程中常常失效。运用水平集理论可以有效解决这一问题,水平集用隐函数表达曲面（或超曲面）,可以实现复杂地质体的表达及并、交、差等拓扑运算。在三维地层建模中,插值生成各种地质界面后,用水平集表达这些地质界面,利用水平理论完成各种复杂的拓扑操作,建立以水平集表达的三维地层模型。在此基础上,插入水平集表达的各种工程活动界面,利用水平集理论进行拓扑操作,可构建各种工程活动后的地层模型。再利用Marching cube算法抽取各种地质界面或工程活动界面,构建可用于实时可视化或用于工程评估（如有限元计算）等的NMTINF-BR地层模型或工程活动后的NMTINF-BR地层模型。     

基于三维地质模型的河南韩梁铝土矿成矿分析及资源量估算

依据河南省鲁山—宝丰韩梁地区铝土矿的地质特征,利用Surpac 6.3矿业软件建立了该矿区的地质数据库及地层、矿体、断层和地表模型,形象表达了矿区的地形地貌和矿体的产状及空间关系。推断出矿床形成的环境和成因,应用块体模型和距离幂次反比法对矿体的品位分布和资源量进行了动态估算,表明块体估算资源量的方法可靠准确,提高了储量估算的效率,为勘查工作提供了可靠的参考和科学依据。     

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。