地震活断层探测地质体三维可视化设计

在地学研究领域涉及大量的三维建摸与可视化需求。本文结合地震活断层探测工程实际需要,研究设计基于钻孔数据的地下地质体建模及三维可视化设计。通过专业建模软件(RMScommon)考虑断层数据分层建模得到地质体立体网格三维模型;运用OpenGL在VC++环境下实现所建模型的可视化。     

基于Netgen的层状地质体四面体网格划分方法

为解决三维地质建模中难以表达层状地质体内部属性的问题,将有限元网格划分方法应用于层状地质体建模中,研究基于Netgen进行层状地质体四面体网格划分的方法.以地质钻探数据为数据源,按照钻孔数据分层构建三维表面模型,用三角面片的集合构成封闭的包围壳来描述层状地质体的外部形状;结合Netgen强大的几何自适应和细部划分控制功能,用四面体网格划分方法对形成的三维表面模型进行空间区域划分,从而实现对复杂形状的层状地质体三维模型构建,并分析Netgen的输入、输出数据结构和地质钻探数据到STL格式的三维模型数据、STL格式数据到Netgen网格划分结果数据的生成过程.某矿区多个岩层的模型构建证明该方法稳定、可靠且有效.     

三维GIS模型的分层表示及可视化技术研究*

在分析目前三维GIS建模策略的基础上,根据矿山地质三维数据的特征,提出了三维模型的分层表示策略和基于OpenGL的可视化技术。给定原始的分层数据,结合离散网络模型自动创建控制点之间的拓扑关系,由此建立三维实体的表面模型,加载模型内部属性数据,实现到三维实体模型的转换。然后利用OpenGL造型系统对上述模型进行渲染,进行纹理、光照、消隐、阴影等计算,从而生成高真实感的三维实体模型。最后开发了一套三维GIS仿真系统,并结合实证数据进行了仿真分析。     

基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作为研究对象,对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。首先,完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作,建立煤矿地质数据库。其次,利用DepthInsight建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作,即以钻孔分层数据作为地层控制点,通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序,并处理初始层面模型中的穿层异常,构建地层面模型和地质体模型,再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。然后,采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息,利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。最后,创建截断网格模型,通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型,实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。基于三维地质模型,从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的...     

复杂地质体NURBS辅助建模及可视化分析

基于NURBS技术提出一种重建复杂三维地质体的建模方法．首先对数字地形模型进行简化处理以满足地质体重建的需要;然后结合地质原始资料和解译数据,拟合构造出更能反映地质规律的地质结构面．在此基础上,利用三维图形学技术重建复杂地质体,并根据实际需要对整体模型实现一系列的三维地质信息可视化分析．实际水电工程应用表明,文中方法可以满足复杂工程地质信息三维可视化研究的实际需要．     

一种覆岩弯曲带三维建模方法

针对三棱柱模型无法准确表示不规则地层结构尤其是钻孔偏斜情况的问题,提出了一种基于广义三棱柱模型的覆岩弯曲带三维建模方法。该方法首先利用钻孔等原始信息,结合广义三棱柱模型,构建采动前覆岩地质三维模型;然后通过判别关键层位置确定弯曲带范围;最后通过估计覆岩弯曲带变形参数对采动前覆岩地质三维模型进行修正,建立采动后覆岩弯曲带地质三维模型。实例分析结果验证了该方法的有效性。     

基于EB—Rep的非规则层状地质体智能建模方法研究

为实现层状地质体的智能建模,通过分析层状地质体的特征,针对连续非倒转型非规则层状地质体,顾及到地层尖灭和透镜体,采用扩展的B—Rep数据模型（EB—Rep）,提出了层状地质体智能建模方法。首先分析研究区域地层分布状况,生成该区域标准地层层序字典,再通过钻孔与字典按规则匹配,实现钻孔地层智能对比,并利用NURBS模型拟合生成光滑地层框架,最终生成真三维地质体模型。实际应用表明该方法显著提高了三维地质建模过程的效率和模型的精度。     

直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研究*

将直接体绘制技术应用于地质体三维可视化,首先对原始钻孔数据进行插值、网格化等预处理得到满足直接体绘制需要的规则体数据,从而建立反映地层分布的地质体三维标量数据场;然后用直接体绘制技术绘制三维地质体,避免了体元建模方法中在对地质体进行剖切等操作时必须要解决的剖面与体元之间复杂的判断求交等过程。采用该方法实现了对某地区地质体的三维可视化。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

基于多尺度空间体元的地学三维建模

提出基于多尺度空间体元(M-S SVV)的真三维可视化实体建模技术,对基于M-S SVV模型的地质体与地质场建模方法及三维可视化技术进行研究,开发三维建模与可视化软件。通过东营坳陷及花沟地区的构造和物性三维建模与可视化应用,证明M-S SVV模型对地学数据有良好的适应性,能够较好地满足地学空间多尺度表达及分析的需求,辅助地质、地球物理建模及分析。     

油田三维地质建模技术及其软件实现

针对油田地质工程的特点,将地层抽象为规则方格组成的集合,基于离散的地质钻孔信息,以规则网格法实现地层的几何建模;采用Kring插值法将离散钻孔内地层属性值插值得到各地层层面网格点处的地层属性值,提出根据网格点处属性值对空间任意点处的属性进行插值的形函数方法。开发油田地质建模软件GeoPetrel以实现三维地层的可视化、地质柱状图及地质剖面图的绘制等功能。     

基于三棱柱体体元的三维地质体可视化

三维地质体可视化是地质研究和工程勘查勘探领域直观表达地层钻探数据必不可少的手段.在三维地质体可视化中为了同时表现地质体的外在特征和内在特征,一般应用基于体元的的建模方法.首先讨论基于三棱柱体体元的建模方法以及基于该建模方法的模型的剖分算法,然后利用该建模方法和模型的剖分算法实现了地质体的显示和虚拟钻探.     

基于块段模型的三维GIS混合数据结构模型研究*

为了有效地表示三维GIS空间实体,在地质块段模型的基础上,提出了基于八叉树和四面体格网的混合数据结构模型(block octree tetrahedron,BOT模型).采用BOT模型生成算法对块段模型进行重新分割,八叉树作整体描述,四面体格网作局部精确描述,并以不同的灰度值表示不同的单元块属性.同时,为节省存储空间,提出了线性BOT编码技术.实验结果表明,BOT模型充分发挥了八叉树和四面体格网的优点,可以在不增加存储空间的前提下实现对三维目标更高效、更精确的表达.     

面向虚拟地理环境的语义数据模型*

针对当前虚拟地理环境中语义信息表达不足问题,提出了一种面向虚拟地理环境的语义数据模型,能够有效表达几何信息、拓扑信息、语义信息和属性信息,并对这些信息进行关联来表达实体。设计了面向虚拟地理环境的集成空间数据结构,综合表达地上、地表和地下空间实体,通过实体的分类和分解来表达实体的语义信息;依据此语义数据模型,实现了地上建筑物和地形的无缝集成。该语义数据模型能够对虚拟地理环境中的实体进行无歧义表达。     

限定TIN与CSG集成仿真模型生成算法研究

为了有效地组织和管理三维GIS空间数据，实现对三维空间实体高效、完整地表达，提出了限定不规则三角网（TIN）与构造实体几何（CSG）集成的仿真建模算法。采用TIN模型描述地形，CSG模型描述建筑物，通过抽取建筑物地面轮廓线作为地形三角剖分时的限定约束条件，将两种模型有机集成在一起。同时，实现了两类模型可视化渲染操作的同步进行。仿真试验结果表明，算法在保证模拟精度的前提下，能有效地简化建模过程，在一定程度上降低了可视化渲染计算的复杂度。     

军事工程实体信息及数据描述方法研究

针对军事工程真三维连续特性及其实体表达的不确定性,给出了军事工程实体信息及数据描述方法,目的是为视景仿真、毁伤建模与仿真等应用领域提供服务。在表达军事工程地理实体认知的基础上,提出了实体信息描述要求;以概念建模为顶层设计,从地学、几何、拓扑、材质等层面进行抽象,给出了军事工程真三维空间集成建模方法;抽象点、线、面、体等实体,给出了军事工程实体模型集成表达方法,并以UML类模型表达了军事工程实体的数据模型。该方法应用于军事工程实体建模,能够较好地表示军事工程三维空间对象,并能有效支持围绕军事工程实体的各种拓扑操作和军事应用。     

基于灾害仿真的虚拟应急演练系统

基于虚拟现实技术的虚拟应急演练有着广泛的应用,但现有演练系统往往缺少对灾害场景的有效仿真,以及预案支撑下的完整系统框架.针对上述问题,该文首先提出了一种面向应急演练的仿真系统VEDSimu,解决了实体间消息高效传输、大规模仿真模型计算问题;并基于VEDSimu开发预案脚本系统、预案推理机、考核评价以及虚拟现实客户端等其他模块,构建虚拟应急演练系统VEDSys.最后,结合VEDSys在实际企业虚拟消防演练中的应用,验证了系统的可行性、高效性与可扩展性.     

三峡库区遥感三维立体仿真系统及其应用

基于长江中上游(江津—宜昌段)地质调查项目完成的遥感影像、DEM、地质专题数据,构建了三维仿真系统。本系统通过对库区高精度三维地形地貌仿真和三维环境下的遥感影像、专题数据的一体化管理,实现了三维环境下的地质灾害人机交互遥感解译,以及在三维环境下的GIS空间分析和专业分析功能。通过两期三维场景对比、加载不同时期的影像数据、实时联动显示,直观清晰地开展研究区地质灾害、地形地貌、库岸线变化分析对比。系统大幅度提高了地质灾害遥感解译精度和工作效率,具有一定实际应用价值。     

深度学习在地质储层属性预测中的应用研究

结合计算机科学和机器学习方法解决地质学问题,基于多来源的地质数据建立二维、三维地质模型,形象地还原真实地质构造形态和地质属性分布是重要的研究方向之一。现阶段三维地质模型主要采用传统插值方法和多点地质统计学方法进行三维地质属性预测。由于地质数据数量有限、数据采样分布不均等问题,三维地质属性预测结果受到约束。将测井数据作为实验样本数据,分析三维空间分布的统计特征,设计并训练深度学习模型,预测地质储层属性,建立三维地质模型。基于有限数据驱动预测地质储层属性效果较好,具有一定的应用价值。