基于Kriging算法的三棱柱地质体三维可视化实现

采用了一种基于Kriging算法的三棱柱三维可视化方法对地质体进行了可视化,其基本思想是首先用Kriging算法将空间任意的离散的数据点生成规则的点数据,将点数据划分成多个三棱柱,然后以三棱柱为基本单元进行地质体可视化。本系统是在Visual C++/OpenGL平台上开发而成,具有精度高、交互好的特点,经过实践运行,切实可行。     

基于钻孔数据的含断层地质体三维建模方法

提出了一种构建含断层地质体三维模型的新方法。该方法以广义三棱柱作为建模的基本体元,根据钻孔数据的特点和知识推理规则,进行断层等复杂地质构造的推理和自动建模,避免了不必要的人为干预,扩展了钻孔数据建模的适用范围和表现能力。最后,通过研究实例展示该方法的实际建模效果。      

煤田三维地震勘探解决复杂地质问题的应用

煤田复杂地质问题是制约煤矿安全生产的主要难题,也是当前三维地震勘探需要解决的难题。本文根据三维地震勘探及这些地质问题的特点,将煤田复杂地质问题归纳为复杂地质构造问题、煤层赋存及岩性变化问题以及地质异常体问题,介绍了解决这些问题采用的方法及其特点和效果,并指出了其中某些方法的不足和改进方向。     

复杂地质体三维实体建模方法

依托常规GIS技术的建模手段不能满足复杂地质体三维实体建模的需求,其建模效果在真三维建模、实体模型应用等方面受限。本文根据复杂地质体的特征,将复杂地质体分为层状的连续型非倒转地质体、非连续型(断裂)地质体、倒转褶皱地质体和非层状地质体。从三维实体建模的角度,提出数据拆分、数据控制、数据简化三种建模数据处理方法,并借助三维GIS的可视化技术与GOCAD真三维建模能力,研究基于GOCAD软件的复杂地质体三维实体建模方法,详细阐述了四类复杂地质体的具体实现方法,并构建三维实体模型。     

三维地层的三棱柱剖分与土方计算

三维地层剖分算法是实现地层三维可视化与土方计算的重要基础。采用三棱柱体建模方法构造三维地层,分析任意平面切割三棱柱的不同情形,得出了针对三棱柱地层的剖分算法;提出了以切割面为分界面,将单个三棱柱剖分成多个小三棱柱的三角投影分割法--将三棱柱顶面、底面及切割截面按一定规则进行合理三角化划分,使划分后三角形在水平面上的投影相重合;将该3层三角形组合成以切割面为分界面的2层小三棱柱,从而完成剖分。土方计算中首先给出开挖体的边界控制方程,根据该控制方程所限定的内边界得到开挖区域,结合上述剖分算法,对该区域内所有小三棱柱体积求和,得到开挖土方量。将以上算法应用到广东省某重大水利工程中,实现了基坑模拟开挖及其土方计算。     

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。     

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.     

地质信息系统分类及其相互关系

自然界的地质体都显示组分、组构和物性三方面的特征。组成地质信息系统的这三大部分，相至之间具有紧密的外在和内在联系，构成地质科学研究不可缺少的三大信息支柱。本文强调地质体及其地质信息系统作为一个系统整体的不可分割性。地学工作者应尽量系统地、全面地去收集三大类相互联系的地质研究信息，只有当人们系统掌握了这三方面的地质信息，并运用它们之间的内在关系把它们综合起来，才能恢复地质体的全貌，认识地质体的本质属     

城市三维空间地质数据库多元地学信息的构建法研究——以长株潭城市群核心区为例

为解决内陆复杂地质条件下城市地质精细化三维建模问题,利用现有城市地质多元信息,提出了通过收集资料并数字化、剖面的选取及精度的确定、选取钻孔并标准化、建立剖面图、构建三维地质体、三维空间数据库精度评价6个步骤的建库方法,并以长株潭城市群核心区为实例,实现了丘陵复杂地质条件下数据库建库工作。通过未参与建模的实际孔对数据库分层厚度、地层埋深进行了误差精度分析,地层厚度平均误差为2.03m,地层埋深平均误差为2.58m,精度良好。     

复杂地层结构的2D、3D剖面显示技术研究

将计算机图形学扫描线区域填充算法应用于地质科学计算可视化。是图形工程应用领域的扩展。这里应用改进扫描线算法，实现了复杂地质结构的地质属性填充的二维、三维剖面图绘制．为地质专家直观观察地质空间数据．有效分析空间数据提供了逻辑思维空间平台。这里分析了改进扫描线算法的实现技术思路，并讨论了剖面树ST和有效表AT的数据结构及其改进扫描线算法实现步骤和面向对象类封装的实现软件结构，最后还给出了该算法应用Delphi和OpenGL实现二维、三维复杂地质属性剖面图绘制实例。这些实例表明了这种算法是可行的。     

一种含断层的复杂层状地质体三维自动构模方法研究

为了使复杂地质体建模过程趋向于自动化、简单化,在分析了复杂层状地质体的空间信息特征的基础上,提出了一种针对含断层的层状地质体的自动构建方法。该方法先对地质钻孔资料、地质报告图进行预处理,从而获得离散的数据点;然后选择基于表面模型的建模方法,根据从钻孔分层信息到剖面图再到地层面的建模流程,分别构建出地质体的顶、底两个地层表面模型;根据空间拓扑关系处理断层结构,将断层以两条首尾相连的约束线嵌入地面模型中;最后使用轮廓线拼接法生成侧面,将顶、底、侧面缝合成封闭的三维地层体模型。利用自主开发的三维可视化系统对该方法进行验证实现,并成功应用于山西省某煤田矿区的三维地质建模中,实践表明,该建模方法高效快速,自动化程度高,所构建的地质体模型表达复杂地质结构的效果良好。     

Study on a computing technique suitable for true 3d modeling of complex geologic bodies

True 3D solid modeling of complex geologic bodies still face many difficulties. In this paper, a new technique of true 3D solid modeling is addressed, which incorporates the application of 2D&3D interactive aided section technology to revise scatter point aggregates, the means of two-body 3D data structure (improved B-rep 3D solid data structure) to organize data and the usage of vector shear technology for modeling. Based on such techniques, a true 3D solid model of a large hydropower engineering project in southern China was built to serve as intuitive platform for engineering survey, design, and construction. In the light of its wide application to many projects, it can be considered as a reasonable and effective method for 3D modeling of complex geologic bodies.     

三维地质结构模型精度评估理论与误差修正方法研究

三维地质模型精度评估与误差修正问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上,提出了三维地质结构模型精度评估、误差检测、动态修正的总体研究框架。在模型精度评估方面,提出分别构建三维地质结构模型精度评估的一般理论模型、面向特定地质体的实际操作模型和地质结构构造不确定性的三维空间分布模型的研究思路,指出应重点研究地质实体自身特性、三维地质建模方法对三维地质结构模型精度的影响,解决由一般地质界面的内插误差和特殊地质体的外推误差引起的精度评估问题。在模型误差修正方面,提出基于建模初始数据的模型误差修正方法和基于建模中间结果的模型误差修正方法,在具体实现时,引入“数据 模型的可视化交互技术”。这些研究成果为建立一套完整的三维地质结构模型精度评估与误差修正的理论体系和方法体系奠定了基础,有助于完善复杂地质条件下三维地质模拟的方法与技术。     

基于SURPAC的复杂地质体FLAC3D模型生成技术

针对FLAC3D软件在复杂地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等不足,提出了一种新型的基于SURPAC软件的直观、快速的FLAC3D模型生成技术。在利用SURPAC软件构建地质体块体模型的基础上,将模型以数据文件的形式输出,然后对输出的数据文件运用ACCESS数据库进行处理,形成FLAC3D命令流,再将命令流调入FLAC3D软件中执行,从而实现了FLAC3D的直观、快速建模。该建模方法在广西大厂铜坑矿的空区稳定性分析建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行的和有效的。     

基于网格的三维地质体建模方法研究

在充分研究了水电工程现有数据的基础上,根据水电工程数据的分布特点,提出了基于网格分块的三维地质体建模方法。并根据地表数据和地质数据的不同,分别提出了基于等高线切割的地表数据分块算法以及基于钻孔数据分布特点的地质数据分块算法,进一步利用边界缝合方法解决了分块引起的裂缝问题。在建立好三维地质体模型的基础上,根据网格分块的特点针对性的提出了基于网格分块的快速开挖算法。并分析了网格分块建立的地质模型比传统的地质模型的优势。通过西南某水电枢纽工程实例,检验了网格分块地质体建模的正确性和可行性。     

沉积地层系统三维实体模型构建方法

全面系统地研究了沉积地层系统三维实体构模的原理、方法及实施过程。针对沉积地层系统的几何结构特征,提出了一种基于钻孔数据的三维实体模型生成方法“钻孔-层面-实体法”。该方法首先使用二分拓扑结构将钻孔数据离散化为一系列散点,基于这些散点插值拟合出各个地层顶、底界面的初始高程,自动推算出缺失地层的地质成因;然后按照不同的地质成因,自动对缺失地层及其控制界面进行交切处理、高程调整与一致性处理;最后生成用三维块体或三棱柱体元充填的三维实体模型。通过上海城建工程中的一个应用实例验证了“钻孔-层面-实体法”的有效性。     

利用GEOSIS软件平台建立三维地质可视模型——以典型岩溶流域湖南洛塔为例

探讨了洛塔典型岩溶流域在缺乏钻孔资料的情况下,利用系列地质剖面、地质图、DEM等现有资料建立三维地质模型的建模方法及模型的应用。其中地质剖面数据的获取采用了计算机自动提取地形高程、地层界线、地下河位置等信息制图,精确快速。三维建模过程使用Geo SIS三维地质建模软件平台,以超体元实体模型、断层数学模型、褶皱几何模型等进行建模,模型形象逼真。建好的三维模型可以进行任意方向、角度的切割;进行地下漫游、放大、三维观察地层与断层之间的关系;进行揭层三维显示及单层三维显示; 进行任意形状的开挖显示。从建模的角度考虑,该方法对仅有地形图、水文地质图和极少量钻孔资料的情况下建立三维地质模型,具有普遍推广的意义。      

基于FLAC~(3D)的复杂地貌三维地质建模

针对复杂地貌和地质构造条件下数值模拟的建模问题,基于FLAC3D平台提出了从局部到整体的建模思想,采用Brick单元和Tetrahedron单元通过编程生成复杂地貌条件下的三维地质体模型。利用趋势面分析法拟合出层状连续地质体,将其定义为不同的"群",建立了多层状三维地质体结构模型。采用interface界面模拟出了断层面,并与趋势面相结合,构建了断层上下盘中的地层。认为通过数学分析结合计算机编程,可以实现直接在FLAC3D中进行复杂地貌和地质构造条件下的地质体建模。     

基于真三维GIS的地质构造模型与空间分析

带有断层的地质体建模难于层状地层,是当前研究的难点,模型完成后的三维空间分析功能目前也处于研究阶段,是当前研究的热点.以某石膏矿为例,介绍了利用存在地层倒转、地层缺失等复杂钻孔数据进行三维建模的流程以及模型建立后的三维空间分析方法和地学应用,尝试了三维GIS空间-属性查询、空间裁剪、纵剖面横切面的自动生成方法和实例研究.结果表明,地质体和构造的特征的三维建模和空间分析有利于地质演化的理解和开采设计的优化.