基于钻孔数据的矿体三维可视化研究与实现

建立矿体三维可视化模型是数字化矿山的重要内容，对矿山生产、地质分析有着十分重要的作用.提出了基于钻孔数据的断面 不规则三角网 广义三棱柱(Section Triangle Irregular Net Generalized Tri Prism，Section TIN GTP)混合矿体建模方法，该模型既可以用TIN表示矿体的表面模型，又可以用GTP表示矿体的内部实体结构；利用边界轮廓控制点的对称性，提出了基于领域知识的由剖面轮廓构建三维模型的快速算法；并设计实现了矿体三维建模系统，该系统通过自动绘制和交互式修改勘探线剖面图将专家的知识经验融入实际的矿体建模中，提高了矿体建模的精度；最后利用该系统展示了一个实际矿体的三维可视化模型.     

基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS的设计与实现

矿山三维地质建模及可视化是实施数字矿山战略的关键技术,其软件系统的研究与实现对于矿山企业的可持续发展具有极其重要的意义.基于OpenGL图形库和VC++6.0开发平台,从系统目标要求、体系结构和功能模块等几方面设计和开发了基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS,实现了地层、矿体、断层、地表和巷道等三维模型的创建与可视化显示,以及灵活的三维视图控制和针对地质模型基本的空间查询、量算、空间剖切、动态模拟等空间分析功能,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供了参考,有益于促进我国矿山信息化的建设.     

万家口水电站复杂地质体三维模型及其数值模型构建

水电工程地质项目中,复杂地质体的三维模型及其数值模型的构建是关键.结合GOCAD软件在复杂地质体建模上的强大优势,针对数值模拟软件ABAQUS在构建及单元网格划分等前处理问题上存在的缺陷,在研究三维地质建模主要问题的基础上,提出了基于离散光滑插值方法的复杂地质体三维可视化及其数值模型构建技术.利用GOCAD建立的三维地质可视化模型,通过二次开发,成功转换为ABAQUS数值模型,并将该技术应用于万家口水电站的坝肩稳定分析中.结果表明,该方法可以为水电工程设计及其岩土工程数值模拟提供新的途径.     

基于离散光滑理论的高精度三维模型构建方法

三维建模包括地表和地下空间两个方面,模型精度不仅是评定建模性能的重要指标,更是工程方案比选和工程预算的重要依据.在综合分析多种三维建模方法的基础上,提出了一种基于离散光滑理论的高精度三维地质体高精度建模方法,通过综合利用测量、钻孔、物探等数据及其相互间的相关性,对地质体对象进行联合建模.利用原始钻孔数据的某一类地层进行插值,计算得到原始钻孔数据与插值拟合结果之间的几种残差,并进行分析比较,进而得到各地质区域的构造模拟结果及其置信区间.利用某水电工程中的测绘和地质的实际数据进行了实验验证,从结果来看,该方法不仅能更高精度地拟合出三维地表模型,而且能构建复杂的地质构造,辅助工程勘察设计、岩土计算等应用.     

基于钻孔数据的三维地层建模软件的实现

介绍了基于钻孔数据三维地层可视软件的实现过程及系统总体设计、相关数据库的设计,提出了基于钻孔数据三维地层建模的总体思路及其实现步骤,并从整体上介绍了系统的模块组成．建立的软件可实现对钻孔数据的三维建模、可视化分析,具有丰富的二维成图和三维显示功能．     

基于Biased-SVM和Poisson曲面矿体三维自动建模方法

矿体三维建模是数字矿山的基础和核心.为了提高建模效率,减少人工干预,提出了基于偏差支持向量机(Biased-SVM)和Poisson曲面的矿体隐式自动三维建模方法.该方法通过对原始钻孔数据的学习建立最优分类函数,将离散化的建模空间内任意点分类为矿体外与矿体内;在此基础上提取矿体边界点,计算点云法向,建立表征矿体模型几何信息的有向点集;结合矿体点云模型采用Poisson曲面法建立矿体边界指示函数,并提取等值面形成矿体模型.针对不同矿体钻孔数据,采用该方法建立矿体模型,并与传统显式建模方法进行对比分析.结果表明:提出的方法具有人工干预少、自动化程度高、模型表达自然光滑等优点,为矿体的自动建模与更新提供了一条有效途径.     

基于ArcGIS Engine的数字校园系统设计与实现

介绍了ArcGIS软件与sketchup建模建立三维可视化数字校园的设计思想及其具体实现方法,以华北水利水电学院花园校区为研究对象,通过将二维电子地图数据和三维模型相结合,构建了三维可视化校园场景,并依此开发了基于ArcGIS Engine的数字校园信息系统,为学校综合数字化校园管理系统的开发奠定了基础.     

面向对象的三维数据模型及其存取实现——以三维城市房屋重建为例

由于GIS (地理信息系统 )软件尚无统一、完备的数据模型 ,作者对GIS的数据进行了建模 ,以三维城市房屋可视化模型为例 ,以面向对象的思想构造了三维矢量的数据结构 ,并提出了一种以关系数据库为核心、引入面向对象机制的数据组织方法 ,以此管理图形数据和属性数据 .     

大坝浇筑进度可视化系统

讨论了基于Qt应用程序开发框架和OSG图形引擎应用程序设计接口的浇筑仿真系统的开发方法,实现了某混凝土坝浇筑过程的可视化仿真.在技术层面上,提出了对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型的方法,避免了以往工程仿真中手工对不同时期分别进行建模的方法.此方法完全根据施工采集的高程数据来生成对应的浇筑情况;二维可视化也是用同样的思路来动态模拟浇筑状况,同时将温度、应力场散乱点数据重建为网格,与二维仿真有机的融合在一起.最后给出了研究结果.     

混凝土坝体结构裂缝三维建模及虚拟现实应用

基于可视化仿真技术的大型水利水电工程中大体积混凝土裂缝的机理模拟与展示方法研究越来越受关注.分析了国内外对裂缝三维建模方法的研究;基于大体积混凝土裂缝统计数据,利用NURBS软件平台,对具有复杂大坝条件和廊道群的水利工程坝体结构裂缝建立了三维模型拓扑关系.以实现坝体结构裂缝虚拟现实系统为目标,完成了大坝裂缝控制模拟、可视化查询和综合分析等方面的应用.最后将该技术成功应用到实际水利工程的三维坝体结构裂缝统计模拟和可视化分析中,为裂缝虚拟现实可视化方法在其他工程领域的应用拓展提供参考.     

多臂井径仪三维成像系统的研究与实现

多臂井径仪各臂具有独立的测量探头和传感器, 能够测量得到丰富的井径信息, 记录多个方位方向上的套管内径值, 可以更准确地获得套管形变、剩余壁厚、弯曲、断裂、腐蚀等信息。将井径数据直接以三维图形的形式绘制出来, 可给用户直观的结果。针对其数据特点, 在对物体的三维可视化技术进行探索和研究的基础上, 提出了简单可行的算法, 实现了套管的三维重构。开发了基于Delphi 和OpenGL 的三维成像软件, 详细介绍了具体的实现方法, 可显示三维图像, 实现对物体进行旋转、缩放、融合、剖面和人机交互等功能。三维图像直观、准确, 为油田套管分析提供了可靠的保证。该算法也适用于其他类似方面的应用。     

面向钻孔数据的层状矿体三维建模及其可视化

目的根据钻孔数据构建层状矿体三维模型.方法利用“断面-TIN-GTP（General-ized Tri-Parism）模型”,基于领域知识的快速层状矿体三维模型构建算法DK-Section2TIN,通过引入专家知识或经验交互式地修改勘探剖面图,构建矿体三维模型.结果通过实例说明矿体三维模型估算的矿产储量、品位估算与实际开采的误差很小,构建的矿体三维模型能够真实地反映矿体的空间分布状态,预测矿产储量、品位等.结论（1）基于领域知识的“断面-TIN-GTP模型”构建的矿体三维模型,能够将计算机的自动处理与专家的知识和经验相结合,实现了基于专家领域知识的交互式层状矿体的建模;（2）提出的层状矿体三维模型构建算法DK-Section2TIN,提高了层状矿体三维模型的构建速度,通过实际生产数据验证,构建的矿体三维模型能够真实地反映矿床的实际情况.     

顾及矿山特性的三维GIS数据结构与可视化

在对几种可以应用的三维数据结构进行分析的基础上,指出TIN、三维栅格、八叉树、三维矢量、TEN、面向对象等数据结构可以实现对不同特点矿山实体的三维表达与模拟,而三维混合数据结构则是最有效的,三维数据结构是实现三维可视化包括三维景观模拟、三维数据场可视化、虚拟GIS应用等的基础。     

基于Voxler平台的电法数据体三维可视化

高密度电法测点密度高,信息量大,在寻找地下水,探测岩溶发育带和工程地质方面得到了广泛的应用.传统的高密度电法二维剖面图并不能直观地观察目标异常体的走向、空间位置与形态的问题.为真正实现高密度电法剖面的三维可视化,通过一定的数据提取技术提取出地下地质体的有效数据信息,建立地下地质体三维模型.基于Voxler软件平台可从不同角度和方位观察目标异常体的走向、空间位置与形态,并可运用切片技术进行高精度的数据解释,实现了高密度电法数据场的三维可视化,为解决相应的地质问题提供了直观,可靠的资料.笔者结合工程实例来阐明这种技术的实用性.     

3D Urban Visualization with LOD Techniques

In 3D urban visualization, large data volumes related to buildings are a major factor that limits the delivery and browsing speed in a web-based computer system. This paper proposes a new approach based on the level of detail （LOD） technique advanced in 3D visualization in computer graphics. The key idea of LOD technique is to generalize details of object surfaces without losing details for delivery and displaying objects. This technique has been successfully used in visualizing one or a few multiple objects in films and other industries. However, applying the technique to 3D urban visualization requires an effective generalization method for urban buildings. Conventional two-dimensional （2D） generalization method at different scales provides a good generalization reference for 3D urban visualization, Yet, it is difficult to determine when and where to retrieve data for displaying buildings. To solve this problem, this paper defines an imaging scale point and image scale region for judging when and where to get the fight data for visualization. The results show that the average response time of view transformations is much decreased.     

三维爆炸场可视化

为了将三维爆炸场可视化及分析爆炸过程复杂的物理现象,从三维多流体网格法得到数值模拟结果,基于爆炸与冲击的特征,采用直接体绘制的方法进行三维可视化.在此基础上,设计了三维可视化软件--ViSC3D.介绍了三维爆炸场可视化的理论、方法及ViSC3D软件设计的算法、功能.该软件是三维爆炸场的重要分析工具,可以便于研究人员对难于直接观察、分析的爆炸场进行全貌和细节的观察和分析.利用ViSC3D,对山沟中的爆炸场进行了整体、剖面可视化及二维切片的抽取,比较详细地展现了爆炸场的概貌和局部细节.ViSC3D软件亦可适用于其它类似三维数据场的可视化.     

Layer-Constrained Triangulated Irregular Network Algorithm Based on Ground Penetrating Radar Data and Its Application

In this paper,a layer-constrained triangulated irregular network (LC-TIN) algorithm is proposed for three-dimensional (3D) modelling,and applied to construct a 3D model for geological disease information based on ground penetrating radar (GPR) data.Compared with the traditional TIN algorithm,the LC-TIN algorithm introduced a layer constraint to the discrete data points during the 3D modelling process,and it can dynamically construct networks from layer to layer and implement 3D modelling for arbitrary shapes with high precision.The experimental results validated this method,the proposed algorithm not only can maintain the rationality of triangulation network,but also can obtain a good generation speed.In addition,the algorithm is also introduced to our self-developed 3D visualization platform,which utilized GPR data to model geological diseases.Therefore the feasibility of the algorithm is verified in the practical application.     

Layer-Constrained Triangulated Irregular Network Algorithm Based on Ground Penetrating Radar Data and Its Application

In this paper,a layer-constrained triangulated irregular network (LC-TIN) algorithm is proposed for three-dimensional (3D) modelling,and applied to construct a 3 D model for geological disease information based on ground penetrating radar (GPR) data.Compared with the traditional TIN algorithm,the LC-TIN algorithm introduced a layer constraint to the discrete data points during the 3D modelling process,and it can dynamically construct networks from layer to layer and implement 3D modelling for arbitrary shapes with high precision.The experimental results validated this method,the proposed algorithm not only can maintain the rationality of triangulation network,but also can obtain a good generation speed.In addition,the algorithm is also introduced to our self-developed 3D visualization platform,which utilized GPR data to model geological diseases.Therefore the feasibility of the algorithm is verified in the practical application.     

GLScene在地形可视化应用中的研究

结合三维地形的可视化对GLScene的主要对象及类的层次关系做了初步的探讨,介绍如何将GLScene应用到地形可视化系统的开发中,并据此实现了基于GLScene的实时三维地形可视化系统.该系统实现了三维静态显示、三维动态漫游等功能,并具有对计算机硬件要求较低、建模速度较快的优点.