基于Delaunay构网的地层3D TEN模型及建模

构建真三维的地层模型是地质学、三维GIS、科学可视化及工程应用领域共同关心的课题。在总结当前的三维地层建模理论与方法的基础上,提出了地层的真三维四面体模型。该模型将地层钻孔数据离散为点源性息,采用Delaunay四面体化算法构建三维地层,并对地层尖灭、断层等突变信息的处理进行了探讨。最后给出了该方法在典型地层和工程应用中的实例。该模型体现了TEN便于存储、快速可视化等优点,建模方法则充分利用计算机。     

基于工程勘察钻孔数据的三维地层模型的自动构建

三维地层建模技术是实现地层三维可视化的核心。提出了一种用三角形面构实体作为描述三维地质实体的基本单元，基于工程勘察钻孔数据自动构建三维地层模型的方法。这种三维地层建模方法操作简单，用户只需按工程勘察工作习惯组织钻孔数据，即可自动建立三维地层模型，并可对其进行剖切、开挖等空间分析，有利于三维地层建模技术在实际岩土工程勘察工程中推广运用。     

基于GTP-TEN的复杂地质体三维混合建模

为解决三维地质体模型内部属性信息查询及空间力学分析问题,提出一种基于广义三棱柱–四面体体元的三维复杂地质体建模方法。首先根据钻孔及剖面数据,结合地层地质演变历史和水平集理论对研究区域进行地层划分,然后采用Kriging法在钻孔点云数据中引入虚拟钻孔,构建各地层层面不规则三角网模型,最后通过广义三棱柱–四面体体元算法建立研究区域内的三维复杂地质体模型。除此之外,在地层层面构建算法中还预设了局部区域属性信息提取及加密算法以保证后期模型应用时的计算分析精度要求。采用该方法可以实现地层不整合、尖灭及透镜体等特殊地质现象的表达和地质体内部属性信息提取及局部精细化模型构建,为后续进行工程稳定性分析提供可同时实现可视化的计算模型。将该方法应用于深圳市光明新区红坳渣土场,结合钻孔数据和剖面数据构建了渣土场的真三维地质模型,实现了其内部属性信息的空间查询与分析,为渣土场的稳定性分析奠定了基础。     

基于限定Delaunay三角剖分和OpenGL的三维地层可视化系统设计与实现

针对三维地质建模工作非常繁琐和复杂,为降低操作人员的劳动强度和提高模型可视化效果,提出一种基于结合限定Delaunay三角剖分和OpenGL进行三维地层可视化的方法。利用限定三角剖分算法可以生成任意边界形态、任意尺寸大小或者带有多个孔洞的地层表面三角网;利用OpenGL的对象拾取机制实现钻孔数据的可视化管理和人机交互地层建模。同时将该方法应用于三维地层可视化系统开发中,系统克服了手工填加虚拟钻孔来提高模型精度的麻烦,可以显著提高三维地层建模的效率和可视化效果。最后利用南京某地区三维地质调查项目地质勘察获取的钻孔数据,进行了实际建模操作。实验结果表明,系统能够快速、准确地构建地层的三维模型,并实现多种模型可视化,为工程勘察信息的管理和分析提供了科学、高效的技术手段。     

基于G-maps拓扑数据模型的三维地质建模方法

三维地质建模是数字城市、矿山、石油等领域进行地下空间数字模拟的关键技术,本文研究了基于G-maps拓扑数据模型的三维地质建模方法。G-maps拓扑数据模型通过三个迭代函数完全表达了三角形内结点、边和三角形单元之间的拓扑关联信息。基于G-maps拓扑数据模型进行Delauany构网时,不仅能加快构网速度,同时也保存了三角单元内与单元间的拓扑关系。利用Delaunay三角构网,建立钻孔之间的拓扑关系,实现了基于三棱柱模型的三维地质建模。由于采用G-maps拓扑数据模型,对于新获取的钻孔数据可以很容易获取该钻孔对模型的影响区域,快速的插入钻孔信息,使得局部地层能够动态更新。     

适于海量数据的三维地层建模方法

三维地层建模是地下空间数字化的一个关键步骤。基于钻孔数据的三维地层建模,通过人机交互方式可以取得较好的效果,但这种方法有两个关键问题,一是建模涉及到大量的空间曲面关系的判断,过程复杂烦琐;二是海量数据建模速度较慢。在此针对这两个问题展开研究。对于第一个问题,提出了参考TIN和界面分片思想,借助多属性空间数据插值方法,动态建立搜索区域,使得复杂地层建模思路清晰,便于实现;对于第二个问题,按地层缺失情况,将整个研究区域动态划分为若干子块,分块处理海量数据,提高了建模效率。依据该建模方法,最终能够生成具有严格几何、拓扑关系的各地层界面模型。该建模方法具有快速处理海量数据和减少用户干预建模的特征。同时,该方法充分考虑了钻孔间距、地层厚度对尖灭处地层属性的影响,对于处理钻孔空间分布的不均匀性,有一定借鉴意义。     

基于Delaunay构网的地层2D，2.5D建模

将地质勘探中的钻孔数据抽象为离散点源信息，设计了离散点的二分拓扑数据结构；在此基础上，提出了用三角形表示地层的2D竖直剖面模型与2．5D叠层TIN模型，并采用Delaunay算法构建模型，同时对断层、尖灭等突变信息的处理也作了初步探讨；最后对一些典型地层进行了重构。该模型具有三角网，便于数据存储、处理与可视化等固有优点，其建模方法也体现了充分利用计算机、适于海量数据的特点。     

广州龙头山隧道数字地层技术研究

在龙头山隧道数字化工程数据库的基础上，进行了基于三棱柱体的三维地层建模技术、数据库连接技术、隧道纵横断面自动剖切及监测信息集成技术等方面的研究，指出及时掌握隧道穿越地层的信息，以便于隧道的开挖。     

基于特征约束的地下空间一体化数据模型研究

地下空间的开发利用要求将地层和地下构筑物进行一体化建模.传统的地学建模方法仅面向地层建模,对地下构筑物考虑较少.基于特征约束的地下空间一体化数据模型将地层的钻孔数据约束和地下构筑物的设计参数约束统一为离散点的特征约束,运用边界表示法对地下空间进行一体化建模,从而将地层建模和地下构筑物建模统一起来,构成地下空间一体化数据模型.该数据模型将地下空间的属性数据和空间数据一体化存储,保证了属性数据和几何数据的关联性、一致性和完整性;另一方面,该数据模型将地下空间的几何信息和拓扑信息分开存储,有利于图形描述、几何特性计算和图形的高分辨率显示.作者阐述了这一模型的基本原理,并给出了数据结构.     

基于ArcGIS的三维地层建模方法

基于多层DEM地层建模思路,总结了在Arc GIS中利用钻孔数据生成地层分界面TIN模型来实现三维地层建模及可视化的一般方法,建模实例表明,该方法简单、高效,可以快速建立层状地质体的三维可视化模型,可以为类似的工程提供参考。