基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分

在分析现有非结构化网格剖分算法的基础上,提出了一种GIS支持下的改进分治算法实现约束Delaunay三角网格剖分.该方法利用了GIS的空间拓扑关系对算法输入数据进行预处理,基于三角形的统一数据结构实现了网格细化,对输出剖分网格进行准确的拓扑和约束条件的检查,并基于推进阵面算法思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号,方便了实际问题中开边界条件的赋值,提高了计算效率.实例应用表明,该方法大大简化了数值模型非结构化网格剖分的前处理过程,集成了几种综合算法的优点,在保证原分治算法时间复杂度的基础上,提高了约束条件下Delaunay三角网格生成的质量.     

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.     

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TIN的体布尔算法及其地质应用

提出一种基于TIN的体布尔操作算法,即采用快速碰撞检测方法、改进的三角形求交算法和三角形包含测试算法,能解决复杂地质体的交、并、差等布尔操作。该方法不仅可以有效处理具有侵入、交错等复杂空间关系的地质体建模问题,还适用于基于地质模型的工程分析应用,如开挖模拟等,并在北京市某岩土工程信息系统建设项目中得到了检验。     

基于Morphing的三维地质界面生成

利用Morphing技术,参照四周地质界线的形态特征并以之为约束,插值生成一系列形态渐变的过渡曲线,采用轮廓线算法构建相邻曲线间的不规则三角网,并最终生成较为光滑的三维地质界面。将实际复合问题转化为4种基本问题进行求解,并详述了四边问题的实现细节。实验表明,该方法能够生成光滑三维地质界面,并较好地保留了已知地质界线的形态特征。     

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.     

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.     

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.     

体绘制技术在地学3D GIS 可视化中的应用研究

体绘制技术是目前科学计算可视化研究的一个重要组成部分，对地质体内部属性分布的可视化有重要意义。该文针对地学研究中几何建模和属性建模同样重要的特点，基于一种矢栅一体化的混合数据模型，对地质体表面采用三角面片描述几何形状，对地质体内部采用基于八叉树的自适应网格剖分技术描述内部属性特征。对网格剖分后的体数据，采用体元投射的体绘制技术进行地质体内部属性可视化，显示出很好的效果，具有实际应用意义。     

基于强约束Delaunay-TIN的三维地学模拟与可视化

该文以煤层为例,在分析地层底板空间信息特征的基础上,以地层底板等高线为数据源,基于强约束Delau－nay三角形研究含量断层约束的三维地学模拟的数据组织方法,设计地层底板要素的数据结构,并讨论底板各要素的拓扑关系。进而以Delphi和OPGL编程,在CeoMo^3D系统中开发插件,实现了地层底板的3D可视化和基于Voronoi图的地层体积与矿层的储量计算。     

GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模

在综合分析3D地质数据模型的基础上.提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和G0(:AD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型.ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联.实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持.     

3D Modeling of Large-Scale Geological Structures by Linear Combinations of Implicit Functions: Application to a Large Banded Iron Formation

Natural Resources Research - Implicit methods for modeling geological structures such as stratigraphy and faults have been developed for more than a decade, and they have made automatic model...     

嵌入式马尔科夫链的地质属性建模与应用

传统的地质统计学所形成的算法理论和方法(如克里格算法)过分依赖样品的数据,变异函数参数众多,给地质模拟造成很大困难。基于马尔科夫链的地质属性建模采用转移概率描述样品区域的各种参数变量,通过转移概率矩阵直接推导地质属性分布比例、平均长度,其简化了地质空间各向异性处理过程,克服了传统地质统计学中参数众多且复杂难以计算和地质体分布过程中存在不对称性等缺陷,使得整个地质属性建模的过程更简洁、清晰,容易理解,且建模的结果可以很好地反映地质体空间分布的复杂性。该文利用马尔科夫链对南京市河西地区的新近地质层进行了地质属性建模,实例应用表明,使用该模型进行地质属性建模可为进一步的数值模拟提供支持。     

基于三维激光扫描仪的建筑物建模应用研究

为分析三维激光扫描仪在建筑物建模方面的精度,针对传统实测的建模方式,采用基于三维激光扫描理论技术对某建筑进行扫描,从其数据获取、数据分析处理,到获得该建筑物的表面三维模型的过程入手,对比、分析与传统测量的建模方法所获得模型的精度及可靠性。结果表明,三维激光扫描仪所获得数据的精度完全达到了预期的要求,且可以大大节省数据建模的时间,突显了三维激光扫描技术的优势,也为三维激光扫描技术在其他领域的应用提供了科学参考。     

3D GIS与3D GMS中的空间构模技术

3DGIS和3DGMS是近10年来地学领域并行发展的两大领域,该文从研究对象,数据来源,空间参照,空间构模,拓扑描述,空间量算,空间分析及应用领域等方面分析了3DGIS和3DGMS异同,并从数学模型,高程特征,属性特征和构建方式等方面讨论并重新界定了空间维数问题,重点分析了空间构模技术,将3D GIS和3D GMS中的空间构模分为基于面模型,基于体模型和混合构模3大类,并进行了分析比较和讨论,指出3D GIS和3D GMS将殊途同归,并最终建立全要素的真3D地球信息系统。     

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。     

Generalized Mathematical Morphological Method for 3D Shape Analysis of Geological Boundaries: Application in Identifying Mineralization-Associated Shape Features

The shapes of geological boundaries such as contacts and faults play a crucial role in the transportation, deposition and preservation of metals in magmatic and hydrothermal systems. Analyzing the shapes of geological boundaries, in particular those associated with mineralization, is an important step in 3D mineral prospectivity modeling. However, existing methods of shape analysis are limited in the adaptation of various shapes, scales and topologies of geological boundaries. This paper presents a general method of shape analysis based on mathematical morphology (MM), which is a generalization of the original MM method for shape analysis. The generalization extends the applicability of the original MM method from closed surfaces to general surfaces, while inheriting the real 3D and multi-scale analysis capabilities of the original method. This is achieved by regarding MM operations on 3D sphere structural elements as their equivalent operations, and redefining the operations to general surfaces. The generalized MM method enables us to handle complex 3D shapes such as overturned and/or recumbent geological boundaries as well as incomplete shapes due to weathering processes and data unavailability. The proposed method was applied to analyze the shape of an intrusive contact in the Fenghuangshan Cu ore field, Eastern China, whose shape was in the form of a non-closed surface. This analysis revealed a stronger spatial association between the large concave parts of the contact zone and the mineralization. Due to its enhanced adaptability to different shapes, the generalized MM method, compared with the original MM method, allows us to capture shape features that are more plausible for the geological setting.