地学空间信息可视化技术应用研究

通过对大型沉积盆地及相关领域的三维可视化模型研究,总结了研究工作应遵循的3个步骤:地质规律总结、地学空间信息数字化和模型三维可视化.以微观NaCl晶胞为例,介绍了由地质结构模型到数学模型再到可视化模型的实际操作过程.通过宏观地质结构建模研究,对常见的模型单元进行了分类,认为地表信息模型单元集、地下信息模型单元集以及模型单元的集成是有效表征地质结构、矿产资源和自然环境的直观和新颖的工具.该方法所具有的三维空间查询功能为深入的地质分析提供了便利条件.     

重力高阶方向导数的可视化拟合及其应用

针对目前人们所使用的交互式重力剖面拟合软件多以正演布格重力异常为主,在应用效果方面存有欠缺的情况,提出了在作重力剖面布格异常拟合的同时,增加高阶方向导数的拟合。其目的是发挥布格重力异常的高阶方向导数在突出浅部地质体的特征,压制区域性深部地质因素,区分相邻地质体引起的叠加异常等方面的优势。这里采用最小二乘法演算了布格重力异常高阶方向导数的计算过程,对计算程序编制和使用中涉及的相关问题进行了阐述,并例举了在地球物理勘探中,利用高阶方向导数提高重力资料解释效果的实例。并在最后对重力剖面进行可视化拟合解释时应注意的要点做了分析,强调了兼顾布格重力异常及其高阶方向导数二者拟合曲线均基本相似,而不应追求其中某一方面精确拟合的解释原则。     

工程勘察数据的传递控制与可视化

从广义说,工程勘察成果中的很大一部分是通过大量数据的传递与处理取得的。数据传递结构的优化和合理控制是提高勘察效率和质量的保证。讨论了用程序编制的方法实现的数据从平面图到剖面图的钻孔距离传递,利用模糊聚类思想提出的对剖面数据进行合并的建议和利用地质三维软件实现的三维地质体模型的耦合展示,这几个问题正是目前大多勘察单位在数据控制与传递流程中可能欠缺的环节。     

服务于大型综合地学科研项目的在线数据支撑平台

大型综合地学科研项目产生的数据既是项目研究成果的组成部分, 又是科技创新的重要基础。面向复杂地学信息资源汇交、管理和共享的需要, 有必要建立针对项目自身运行管理和数据产出特色的在线数据支撑平台。本文以973项目“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”为例, 研究并应用 Web Services技术与地理信息技术建立服务于特定项目的数据支撑平台。论文阐述了项目数据的分类方法和数据汇交机制, 并基于“数据-功能-用户”视图理念, 设计实现了提供数据汇交、管理和共享功能的数据服务门户以及对WebGIS的集成。应用结果表明: 在线数据支撑平台对发挥多源、复杂、高成本的地学科研数据共享利用价值具有良好的支撑作用; 同时, 具有一定通用性的平台框架对同类项目数据成果的归档管理以及验收汇报演示具有示范意义。     

基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究,是"数字矿山"的核心组成部分,是现代矿山信息化研究的热点和重点.文章从三维地质建模的概念出发,探讨了基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化的一般过程,包括地质数据库的建立,实体模型、品位块体模型的创建等,重点探讨了建模过程中地质数据库的设计,地质解译、矿体储量估算的方法与技术,并借助OpenGL三维图形开发库,在VC++6.0编程环境下,实现了三维地质的建模及可视化,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供参考,促进了我国矿山信息化的建设.     

断层的三维可视化建模研究

断层的三维可视化建模是实现断层三维动态模拟的前提和基础。本文在探讨三维可视化建模的数据模型及剖面插值方法的基础上,提出将混合插值方法与B-Rep模型结合起来用于断层建模。基于GeoView三维可视化地学信息系统,将其应用于临清坳陷东部的三维构造-地层格架建模中,效果良好。     

Interactive Web-Based Map: Applications to Large Data Sets in the Geosciences

Current advances in computer hardware, information technology and data collection techniques have produced very large data sets in a wide variety of scientific and engineering disciplines. We must harness this opportunity to visualize and extract useful information from geophysical and geological data. We have taken the task of data mining by implementing a map-like approach over a web server for interrogating the data, using a client-server paradigm. The spatial-data is mapped onto a two-dimensional grid from which the user (client) can quiz the data with the map-interface as a user extension. The data is stored on the server, while the computational gateway separating the client and the server can be the front-end of an electronic publication, electronic classroom, a survey, or an e-business. We have used a combination of Java, Java3D, and Perl for processing the data and communicating between the client and the server. The user can interrogate the geospatial data over any particular region with arbitrary dimensions and then receive back relevant statistical analysis, such as the histogram plots and local statistics. We have applied this method for the following data sets: (1.) distribution of prime numbers (2.) two-dimensional mantle convection (3.) three-dimensional mantle convection (4.) high-resolution satellite reflectance data over multiple wavelengths (5.) molecular dynamics describing the flow of blood in narrow vessels. Using the map-interface, one can actually interrogate this data over the Internet.     

On the Progress Design of Integrated Geologic Analysis System: Object-Relational Database Model and Visualization for Earth Resources

Abstract. An object-relational data model is an entry point and integral part of geologic analysis system, in which we can start geologic modeling inside a database. A conceptual data model named the Geoscience (Earth Resources) Data Model 3.0 has been developed based on the conceptual design of NADM-C1.0 and EGDM 812. Such adaptation makes this data model interoperable with data models from other geoscience fields. The focus of current data model is to effectively manage multi datasets related with the study of earth resources and to create relationship among data types.
The conceptual data model for earth resources is successfully implemented physically by integrating a GIS and relational data storage. The direct link between relational database and GIS makes the database contents highly visual and spatially enabling. Database contents are fully georeferenced through different types of georeferencing systems that enables data integration, visualization and analysis of multi geoscience datasets in 2D and 3D environment. A new way of geologic analysis through visualization of virtually all kinds of geoscience datasets is proposed.
The earth resources research and industry can take benefits on this system through better data management and effective geologic visualization that in turn accelerate a better understanding of earth resources. Meanwhile wider geoscience community will benefit from better interaction and data sharing among geoscience fields for accelerating a better understanding of our complex earth.     

当代中国地球物理学的发展势态与在地球系统科学研究进程中的使命

地球物理学是20世纪迅速发展起来的、涉及面极为广泛的一门边缘学科,百余年来它为科学与技术的进步,社会与经济的发展做出了卓越贡献。本世纪对地球物理学来说是机遇,也更是挑战。然而正当全球迅猛发展的新形势下,我国地球物理学却呈现了“危机”,为此必须较为完整地认识地球物理学的内涵、强化地球物理学学科的整体建设,并从地球系统科学发展的高度来厘定其中坚与先导作用已迫在眉捷。 为此,全文论述了以下几个方面的问题：(1)地球物理学的发展进程与战略意义;(2)20世纪百年来地球物理学主要的重大成就概述;(3)地球物理学研究的主体科学内涵;(4)现代中国地球物理学的导向与使命;(5)中国地球物理学面临的挑战与机遇;(6)当今中国地球物理学的发展势态;(7)诚挚的建议。     

Delaunay三角网嵌入约束线段算法的研究及三维可视化

研究了约束Delaunay三角网生成算法，并在无约束数据的Delaunay三角网基础上，提出了一种快速嵌入约束线段的算法，同时借助OpenGL开放式三维环境，对三角网进行光照渲染等处理，实现了地形三维可视化，更好地满足了实际应用的需要。     

从板块构造学说的创立看当代地学理论研究发展趋势

板块构造学说是在大陆漂移说等理论基础上，利用现代先进探测技术获得的丰富资料，并吸收相关科研成果，由欧美科学家联合创立的新的全球构造模式。它的诞生标志着地学发展史上一场革命，并对当代地学理论研究发展趋势，产生深远影响：     

Visualization of material stiffness in geomechanics analysis

This paper presents novel visualization techniques to simplify representation of the fourth‐order material stiffness tensor as a set of three‐dimensional geometric objects. Stiffness visualization aids in understanding the complex stiffness characteristics of highly non‐linear constitutive models including modelled material anisotropy and loading path dependent stiffness variation. Stiffness visualization is relevant for understanding the relationship of material stiffness to global behaviour in the analysis of a boundary value problem. The spherical pulse stiffness visualization method, developed in the acoustics field, is extended to visualize stiffness of geomaterials using three three‐dimensional objects. This method is limited to relatively simple constitutive models with symmetric stiffness matrices insensitive to loading magnitude and direction. A strain dependent stiffness visualization method is developed that allows the examination of material stiffness for a range of loading directions and is suitable for highly non‐linear and path dependent material models. The proposed stiffness visualization can be represented as 3‐D, 2‐D and 1‐D objects. The visualization technique is used to represent material stiffness and its evolution during simulated soil laboratory tests and deep excavation construction. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

三维地面模型的可视化研究

对于地形模型的构造有多种方法，如；规则格网法（GRID）、不规则三角网（TIN）和混合法（GRID－TIN）等。GRID模型具有较小的存储量和简单的数据结构，便于存储和管理。在对这些已有的三维地面模型进行分析的基础上，着重以DEM矩形格网法为例探讨了地面模型的构造，并在此基础上实现了三维地面模型的动态显示和交互操作等功能，最后给出了具体实例。     

基于多源数据三维可视化集成的高切坡解译

三峡库区移民迁建工程涉及20个区(县),在城镇和公路等基础设施建设中,人工开挖而形成了大量的高切坡,其中约90%处于不稳定状态,严重威胁着库区人民生命财产安全。选择库区长江干流具有代表性的秭归-巴东库段作为研究区,采取遥感、地理信息、地质图等多源数据融合及三维可视化技术,解译了高切坡177处(总长度25.165km),提取了高切坡的位置、规模、地层、坡度、斜坡结构、工程防护措施和危害对象等信息,并分析了高切坡与地层、岩性、坡度和斜坡结构的关系。研究表明:①高切坡主要分布于城镇区及公路内侧;②碳酸盐岩、结晶岩和碎屑岩3种工程岩组中高切坡的稳定性依次降低;③香溪-泄滩亚段碎屑岩地区高切坡稳定性差,应重点防治。     

松辽盆地西部斜坡三维结构模拟研究

松辽盆地西部斜坡是整个松辽盆地油气勘探区的一部分,模拟斜坡区的三维结构对油气的勘探有比较重要的意义。利用遥感信息结合数字高程模型(DEM)生成地表的三维结构,同时通过对重磁等地球物理数据的反演,获得斜坡区地下地质界面的深度信息,从而直观再现了斜坡区地下三维结构图。由此,形成了斜坡区从地表到地下的三维结构模拟。     

可视化技术在地质景观演化中的应用

利用可视化技术、虚拟仿真技术将地学信息二维数据转化为三维形式,特别是引入时间维的概念,在给出静态的地质景观三维虚拟场景的基础上动态模拟景观的形成过程,结合3DSMAX丰富的建模技术及强大的动画制作功能在地质景观演化方面做了初步探讨。以模拟长白山火山喷发及地貌视景仿真形成过程为例,就实体建模、视景漫游、动画设计等相关技术进行设计与实现。     

松辽盆地火山岩储层三维可视化描述

以松辽盆地升平地区作为目标区,优选出Petrel软件。首先利用构造层面及断层数据建立了构造模型和断层模型,然后通过确定性建模和随机建模结合的方法,同时结合断层和构造模型建立了该区火山岩相三维地质模型,在三维空间上详细刻画了典型火山岩体的岩相特征和在三度空间的变化规律,实现了对营城组升平地区复杂构造目标区火山岩储层的三维可视化动态表述和展示。通过三维构造模型可以看出,工区西北部及南部缺失营城组地层,其内部发育由两个构造高点所构成的穹窿构造,该构造以-2 810 m等深线圈闭,构造面积32.45 km²,构造高点海拔为-2 660.5 m,构造幅度150.5 m,断层多为南北向展布,长度一般为2～5 km,断距一般为8～30 m。     

软土地层TBM开挖面支护压力计算模型及可视化

隧道掘进机（TBM）近年来在世界范围内得到了广泛应用,通常通过完全充满压力仓的泥土或泥浆来支护开挖面。但在较差的地层和水力条件下,开挖面失稳时有发生。事实上,TBM开挖面的支护压力的大小直接决定了施工安全及地表变形。基于所建立的开挖面支护压力计算模型,并考虑复合地层下土体分层带来的影响,通过计算机编程方法,建立了界面友好、使用便捷的开挖面支护压力可视化计算平台(TBM Studio);并结合阿拉斯加隧道、钱江隧道工程实例进行了不同模型结果的验证分析,给出了各模型计算结果的差异性;讨论了软土复合地层条件下,土体自稳性对开挖面稳定的影响,认为软土地层中定量确定有效支护压力和水头高度至关重要,研究为正确评价TBM开挖面稳定性提供了相应的计算模型。     

三维可视化技术在地震资料解释中的研究与应用

应用三维可视化技术，可以对三维地震资料进行立体的、多方位的展示和观察，以研究地震资料的宏观特征和构造细节，最终达到提高解释精度，提高地质解释的合理性的目的。通过介绍三维可视化技术的发展现状及原理，说明三维可视化技术在三维地震资料解释中的应用方法，并列举了三维可视化解释软件在地震资料解释中的部分功能。     

基于神经网络和GIS的储层裂缝预测与可视化

低渗透储层裂缝预测与可视化是油气勘探开发工作中的一个重要课题.以鄂尔多斯盆地杏河区长6-1油层组为研究对象,根据已有的分形维、砂地比、破裂率等数据,构建BP神经网格,通过试验设计出最优的网格拓扑结构和训练函数,对研究区的裂缝分布情况进行预测.然后以ArcGIS为基础,通过二次开发以及C-Tech实现裂缝数据的二维及三维...