地质工程复杂地质体三维建模与可视化研究

地质工程复杂地质体中的各种地质信息都可以看作是三维空间中的函数，利用各种野外实测资料分别建立相应的曲面拟合函数，进而利用计算机建立三维地质模型，达到直观地表达地质信息在工程岩土体中的分布规律、提高对地质规律的认识、指导地质工程项目的勘测施工及监测的目的，本文分析了复杂地质体三维建模与可视化研究的关键技术问题，并初步应用于向家坝某坝址区的三维地质建模中。     

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.     

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．     

地质结构三维建模及其可视化方法研究*

在对前人的研究成果进行了比较分析的基础上提出了一种地质结构三维建模与可视化方法。该方法从多源数据融合角度出发,融合基础地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用空间插值技术构建三维空间数据场,采用三维硬件纹理直接体绘制技术进行体视化,以真三维形式表达了研究区域地层结构的空间分布特征与内部属性信息。与前人研究相比,该方法反映地质结构更加准确,数据场建立速度更快。     

层状地质体建模与可视化

针对已有的层状地质体模型不便进行分析的弱点，提出一个改进模型．该模型不仅可以显式地表示层状地质体的结构元素，而且可以显式地表示它们的空间关系．利用此模型开发的相应软件分别应用于霍林河煤矿床、天津热储层和苍山星球撞击构造的建模和可视化中，均取得良好效果。     

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。     

改进的射线拾取法在地质体可视化中的应用

根据传统射线法和Depth-ray方法,实现了一种扩展了的射线拾取法。拾取时,将空间中的对象与射线求交,把与射线相交的所有对象保存起来,用户可以在这些保存的对象中选择一个作为拾取的对象。该拾取法能够在三维物体中拾取被遮挡的物体,并在三维地质体可视化系统中获得了较好的应用效果。     

地质断层三维可视化模型的构建方法与实现技术

全面而系统地研究了地质断层三维可视化构模的原理、方法及实施过程.针对地质断层三维构模的特点与要求,设计了一种基于边界表示、面向地质实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型,以有效地组织和描述包含断层的复杂地质体几何结构模型.提出了断层与地层的统一构模技术,给出了在其实现过程中所遇到的关键问题(如断层面的推演拟合、地层层面重构、断层与地层的交切处理与局部重构)的解决方案.基于断层的属性、断层数据所反映的断层面的特征和质量,应用3种方法来拟合断层面.在地层层面重构时,考虑到了断层面在地层面网格加密、插值时的约束和屏蔽作用,实现了具有多值面的逆断层网格生成技术.应用三角网切割算法TRICUT来实现断层与地层的交切处理.通过北京奥运公园场区基岩地质模型中的断层构模实例验证了这些技术方法的有效性.     

基于矢量结构的三维地质体可视化系统研究与设计

三维地质体可视化技术是快速、及时地再现地质体三维信息及综合分析的有效途径。本文对基于矢量结构的三维地质体可视化系统进行了研究与设计。     

布尔运算算法研究及其在地质体建模中的应用*

针对三维复杂地质体建模中存在的问题,提出了布尔运算算法。算法的实现采用四步法,即通过测试、求交、剖分和标记实现了区域划分,选择不同标记的三角面片即可得到不同的布尔运算结果。为解决数值计算误差对运算结果的影响,算法在求交运算前先进行逻辑判断,对共面求交的特殊情况进行处理。该方法已应用到蓝光矿山数字化平台系统中,能够实现任意复杂地质体的建模。     

基于3DGIS的矿井可视化研究

随着计算机在地质矿山的不断深入应用,当今地质、矿业界人士希望能够更直观、更精确地了解不同矿体和地质体分布的三维形态,这就使得3DGIS在矿山中有巨大的应用前景。文中提出基于3DGIS的矿井可视化系统构建方法,并详细说明了所采用的地层和巷道的三维建模方法。基于文中的建模方法开发了一个3DGIS系统的初步原型,并用实际钻孔数据和巷道数据验证了可行性,能够为采矿及各种地质现象描述提供有力的依据。     

基于ArcGlobe 的三维数字校园建模与仿真

数字校园是数字城市的缩影,是虚拟校园建设的支撑平台。在综合分析现 有三维数字校园建设的基础上,以山东科技大学青岛校区为例,引入ArcGlobe 软件,讨论 了数字校园建设的数据来源与处理方法、三维校园仿真的技术流程、不同起伏度的地面三维 模型的构建方法、地物景观模型的构建技术等。给出了三维校园仿真的具体实现方法,采用 LOD 和动态纹理匹配技术提高了三维建筑物加载和绘制的速度。论文给出的数字校园仿真 与建模的方法对正在开展的数字校园与数字城市建设具有较强的指导意义。     

Sweep造型法在管线三维可视化中的应用

管线三维可视化中的一个重要问题是如何根据管线中心线坐标计算得到管线表面顶点的坐标,难点在于管线转折处的表面处理。采用“sweep+mesh”的造型方法可生成整张连续的管道表面而不必在管线转折处做拼接处理。此方法通过在管线中心线各分段点上建立局部坐标系（标架）,计算得到分段点对应的管线表面顶点的坐标,并生成连续的mesh网格。为建立连续的标架,提出了对管线进行倒圆角及分段处理,再递推生成标架的方法。结果表明：管线表面顶点坐标正确,整个表面光滑连续。     

面向智慧城市的3维城市在线可视化

目的 3维城市可视化是智慧城市信息显示的基础,对城市信息的实时准确传递起着重要作用。而现有的3维城市可视化方法和系统存在两点局限性:一是数据模型不适合于海量建筑物显示;二是对整个城市采用单一绘制方式,而建筑物的纹理、结构、高度等特征相似,绘制结果容易引起视觉混淆,为此提出一种基于人类感知理论的3维城市在线可视化技术。方法在预处理阶段,系统采用建筑综合算法建立3维城市建筑物的多分辨率表示;在运行时刻,系统根据用户交互,自适应选择建筑物相应的层次进行显示。结果采用几个3维城市数据对系统进行了测试,实验结果证明,该系统有效地提高了3维城市绘制效率。Leverkusen城市的5 530座建筑物,绘制效率达到19.4帧/s。结论基于感知的3维城市多分辨率表示,有效提高了3维城市系统的显示效率以及用户获取信息的效率,同时提高了用户的交互效率。     

动态图的实时三维可视化的稳定性算法

提出动态图的实时三维可视化及其稳定性的问题。讨论在图的实时重画中兼顾动态稳定性和美观性的平衡策略。在三维静态美观布局算法的基础上，给出了动态图的若干实时三维可视化的稳定性算法，并分析了这些算法的时间性能和适用范围。算法已应用在若干可视化编程环境。     

Intelligent multi-shot 3D visualization interfaces

In next-generation virtual 3D simulation, training, and entertainment environments, intelligent visualization interfaces must respond to user-specified viewing requests so users can follow salient points of the action and monitor the relative locations of objects. Users should be able to indicate which object(s) to view, how each should be viewed, what cinematic style and pace to employ, and how to respond when a single satisfactory view is not possible. When constraints fail, weak constraints can be relaxed or multi-shot solutions can be displayed in sequence or as composite shots with simultaneous viewports. To address these issues, we have developed ConstraintCam, a real-time camera visualization interface for dynamic 3D worlds.     

基于VTK的矿体三维可视化研究与实现

矿体三维可视化是矿业软件研发、数字化矿山建设的基础和重要内容。结合大型矿业软件系统DiMine的开发实践,对VTK的体系结构进行了分析,在此基础上对VTK的cell类型及数据集类型进行了扩展,并设计实现了相应的类,利用VC++开发工具开发了一种新的矿体三维可视化平台。研究表明,该平台在可视化性能以及分析结果展示等方面比当前国外主要矿业软件具有更大的优越性。     

Abstract representations for interactive visualization of virtual 3D city models

Virtual 3D city models increasingly cover whole city areas; hence, the perception of complex urban structures becomes increasingly difficult. Using abstract visualization, complexity of these models can be hidden where its visibility is unnecessary, while important features are maintained and highlighted for better comprehension and communication. We present a technique to automatically generalize a given virtual 3D city model consisting of building models, an infrastructure network and optional land coverage data; this technique creates several representations of increasing levels of abstraction. Using the infrastructure network, our technique groups building models and replaces them with cell blocks, while preserving local landmarks. By computing a landmark hierarchy, we reduce the set of initial landmarks in a spatially balanced manner for use in higher levels of abstraction. In four application examples, we demonstrate smooth visualization of transitions between precomputed representations; dynamic landmark highlighting according to virtual camera distance; an implementation of a cognitively enhanced route representation, and generalization lenses to combine precomputed representations in focus + context visualization.     

集成电路刻蚀过程三维建模与可视化技术研究

提出了一个新的、适合于三维条件下集成电路刻蚀过程的数学模型,并对其进行离散化处理,使它能够使用数字计算机进行刻蚀过程的仿真;同时研究了刻蚀过程的表面演化过程并给出了相关的数学模型;又研究了刻蚀模型仿真可视化技术的相关算法以及实现;最后给出了仿真结果并对其进行了讨论。     

基于三维可视化的计算机辅助痛风诊断方法

为方便骨科医生更为准确地对痛风性关节炎进行诊断,提出一种基于三维可视化的计算机辅助痛风诊断方法,实现区域分割、三维重建及指标评估分析三大功能。以双能量CT序列为输入,利用阈值分割、区域增长及逻辑回归等算法对骨质和尿酸盐结晶(monosodium urate,MSU)区域进行分割,以统计相应指标和对分割后区域进行三维重建的方式进行辅助诊断。实验结果表明,该方法能够精确地统计痛风诊断相应指标,并可在二维和三维空间显示定位相应的骨质及尿酸盐结晶区域,有效辅助医生进行诊断。