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VTK的地质体三维建模实现

本文对当前VTK(The Visualization Toolkit)技术在地质体三维建模方面的应用进行了分析与总结。着重阐述了VTK技术在地质体可视化建模中的实现细节,并在此基础上提取出了完善与规范的实现方案。最后详细描述了如何应用该方案快速实现基于钻孔数据的地质体三维建模。     

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。     

基于多源信息约束的工程地质三维可视化研究

通过研究基于钻孔数据的三维地质体自动生成技术,基于多源信息约束的地质体自动建模技术以及三维地质体与三维场景数据的融合技术,系统化地提出一套基于多源信息约束的工程地质三维可视化技术理论体系,实现工程地质体与地下管网、管廊、建筑等地下构筑物的无缝融合展示,为地下建设选址、工程施工、区域规划、地质防灾减灾等提供全空间立体三维数据,促进自然资源全域立体空间信息化的发展,服务智慧城市建设.     

基于IDL的三维地质体模拟系统的设计与实现

三维地质体建模具有形象、直观、易操作等优点,已成为地学研究的重点。以野外收集的钻孔资料为源数据,利用IDL强大的数据处理与图形显示功能,采用表面模型法和体绘制构造三维地质体可视化模型,通过建立的可视化界面实现地质体的旋转、缩放等多种控制操作,并且实现任意点地层属性查询、动态调整、剖面切割等分析功能。最后,将其应用于实际工程中,验证了系统的可行性和实用性。     

连拱隧道工程地质三维建模与可视化分析及应用

工程地质条件是连拱隧道工程设计和施工必须重点考虑的因素。根据实际连拱隧洞工程的需要,采用三维地质建模技术建立起接近真实形态的工程地质三维模型,并以该模型为基础,设计了三维地质可视化分析函数,实现一系列的地质信息三维可视化剖切分析。该技术方法在隧道工程中的应用表明,地质三维可视化建模与分析技术可以满足地下隧道工程的地质分析需要,有效地提高工程设计和施工的效率与水平。     

铲状断层三维可视化建模及矢量剪切

断层构形非相似性问题制约着三维可视化建模的发展,铲状断层表现得尤为典型。针对铲状断层非相似结构特征,提出构形相似性建模法,通过铲状断层剖面几何构形进行相似性转化,对铲状断层上、下盘单体进行属性编码赋值,确定单体空间拓扑关系,力求为地质、数学、计算机三方均可接受。采用三维Geo-View——三维可视化地学信息系统软件,基于铲状断层剖面资料建立铲状断层三维数据体,实现铲状断层三维地质体的矢量剪切,包括倾向、走向、水平向和斜向矢量剪切。该建模方法可以为其他三维可视化软件在解决断层建模方面提供借鉴,在岩土工程、盆地模拟、矿山地质等三维可视化应用领域有一定工程价值。     

基于剖面的三维地质模型构建与可视化研究

三维地质建模与可视化技术能够形象表达地质体的地层信息及空间构造特征,对于工程设计和决策具有十分重要的意义。在综合前人研究成果基础上,提出一种基于二维地质剖面构建三维地质模型的方法,该方法充分利用已有资料,并融入专家知识经验,具有用户交互简单、对于复杂地质现象处理能力较强等特点。同时,本文还分析了建模过程中的若干关键问题,并设计给出了相应的算法,最后通过一个具体的工程实例展示了该方法的实际建模效果。     

基于潜势场理论的三维复杂地质模型参数精细化建模与分析

由于实际工程中可获得的地质资料有限,而地层关系复杂,传统的地质建模方法进行区域地质体建模精度可能不足,无法满足工程需求;而潜势场理论通过集成地层界面接触数据和方向数据,并利用协克里金方法进行梯度场插值,使得地质模型具有较高的准确度,更符合实际地层结构。本文基于潜势场理论,以南京地铁5号线某区间工程钻孔数据为主要数据源,经过模型尺寸分析、地层合并及土层接触关系分析等步骤,建立了精细化的三维地质模型;并对地铁穿越的关键土层③-1b1-2层压缩模量的空间分布特征通过属性建模进行了精细化分析。结果显示基于潜势场理论的三维地质建模方法对于复杂地质条件建模具有明显的优势,对关键土层参数的空间分布规律进行精细化分析有利于指导工程设计与施工。     

基于光声组合测量的地质钻孔三维可视化研究

鉴于目前地质钻孔中孔壁光学图像信息在反映孔壁轮廓特征方面存在的局限性问题，同时，也为了丰富地质钻孔岩壁纹理和几何轮廓信息来源，提出一种基于光声组合测量的地质钻孔三维可视化方法，通过融合钻孔周向和轴向上的纹理图像与扫描轮廓信息来直观呈现钻孔岩壁的三维形貌特征，并解决孔壁光学图像重构、孔壁轮廓曲线重构、基于光学图像信息与声波数据同步融合的三维建模与数据可视化优化等一系列难题。首先，以能够实现钻孔精细化测量的光学和声学同步测量技术原理为基础，提出孔壁光学图像重构与孔壁轮廓曲线重构方法，实现不同深度钻孔孔壁纹理图像的拼接与孔壁三维轮廓建模；随后，在孔壁表面纹理和孔壁几何轮廓的基础上，建立光声组合测量数据之间的映射关系与融合机制，形成基于光声组合测量的地质钻孔三维可视化体系；最后，结合具体案例，完成地质钻孔的三维可视化与形貌特征分析，并验证了该方法的可行性和优越性。研究表明，利用光声组合测量方式获取到的钻孔数据更加丰富，形成的地质钻孔三维可视化模型能够有效提高地质钻孔孔壁数据解译和判读的准确性和客观性，为岩体结构的探测技术研究提供了一种新的技术方法与技术手段。     

厦门翔安海底隧道数字化建模技术

围绕厦门翔安海底隧道工程，首先在总结当前三维地层建模理论与方法的基础上，建立该工程的三棱柱地层实体模型。该模型将地质勘察钻孔数据离散为点源信息，采用Delaunay三角化算法对钻孔点的平面点集进行二维构网，由网格节点之间的联接关系所确定的钻孔之间的联接关系将钻孔连接成地层的三棱柱体表达，该模型体现便于存储、快速可视化和便于空间分析等优点。然后在三维图形平台上进行了隧道及附属设施的三维建模。最后在此基础之上实现基于数字模型的信息查询、地层剖切、地层开挖等空间分析功能。     

高速公路路线三维地质建模研究——以雄信高速为例

以粤北地区雄信高速公路项目为例,结合虚拟钻孔技术在三维地质建模平台上的建模流程,系统地阐述其在三维地质建模平台修正地质模型的过程,计算结果达到了修正的目的。研究结果表明:通过三维模型能真实地查看结构物所处地质条件,结合虚拟钻孔技术能在一定程度上提高三维地质模型的精度,该技术也可为其他的带状地形三维建模与可视化研究提供借鉴。     

工程尺度地质结构三维参数化建模方法

三维地质建模是定量研究三维地质空间结构特征与变化规律的重要方法。然而,目前的地质建模方法仍然存在人机交互过多、反馈更新修改困难、建模周期长等局限,因此提出基于NURBS的工程尺度地质结构三维参数化建模方法。针对工程尺度地质结构对象,该方法包括地质曲线曲面形变参数化表达、三维地质参数化建模数学定义、工程地质的混合数据结构模型等,在三维可视化环境中实现地质点数据集(多波束水深点、等高线、钻孔点等)的参数化导入、地质结构面的参数化拟合、地质轮廓体的参数化生成,同时进行面与面和面与体的参数化切割、组合等一系列操作;随着地质数据源的变化,参数化地质模型可动态更新以适应不同阶段建模精度要求。实际工程应用表明,该方法相比传统建模方法的效率大幅提高,为较大尺度的工程地质对象建模提供了新的技术手段。     

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。     

管线三维可视化建模

从基于切片建立三维几何模型的思路出发采用三维Delaunay算法提出了一个新的地下管线(或地铁区间隧道)的三维可视化建模方法。该方法能自动对弯管建模进行处理,适于快速建模且适用面广。建立的管线三维可视化模型采用三角形片面边界表示,有利于管线数据结构的表达与快速可视化,及拓扑查询、面积体积运算等空间分析操作和应力应变分析、地铁、管线规划等专业领域应用。     

基于GIS的三维地质建模及可视化系统关键技术研究

三维GIS技术、三维可视化技术与一系列关于地质特征的描述、模型及分析评价方法结合起来将大大提高传统地质学与地质工作的研究水平。论文的主要目标就是利用三维GIS技术和最新的三维体视化技术来反映地下地质体的结构特征及其内部的物理、化学属性的分布规律，从而借助于三维可视化分析的手段来辅助解决地质专业问题，为解决我国当前发展所面临的一系列地质问题提供一个有效的工具。论文对三维地质数据空间数据模型与建模方法、三维地质体可视化的基础理论与关键技术进行了系统的研究，从理论上详细、系统地归纳了三维地质模拟的基本原理和实施过程，     

若尔盖铀矿田典型矿床三维可视化模型及成矿预测研究

矿床三维可视化模型能够直观的展示矿床地表和地下隐伏矿体的三维形态,方便研究各地质要素在深部的分布形态,为下一步工作设计提供依据。本文选区若尔盖铀矿田降扎矿床向阳西沟-中长沟地段在该区首次开展了三维建模工作,利用3Dmine软件,分别建立了地表、钻孔信息、断裂构造和矿体等三维实体,构建了三维可视化模型,并开展了断裂构造形态、矿体空间分布特征、矿体与断裂构造关系研究。在此基础上,开展了深部成矿预测工作,实现了深部铀矿体的精准定位和直观展示,为下一步钻探查证部署提供有利依据,也为该地区下一步三维建模工作积累了经验。     

数字地下空间与工程

从当今信息化技术在岩土及地下工程的研究现状与趋势出发,系统完整地提出了数字地下空间与工程的概念,即为地下空间与工程提供开放的信息组织方法和信息发布框架,建立完整的数据标准及数据处理方法,并提供可视化手段及相关软件。首先对地下空间与工程的基本理论框架体系进行了研究,分别从工程、信息、服务和软件架构四个角度对体系进行描述和定义,给出了地下空间与工程的数据分类体系与数据标准化方法,将地下空间与工程中的对象建模分为地质体建模、地下管线建模和地下构筑物建模三大类,并对建模方法分别进行详细阐述。然后对空间查询与空间分析方法进行了探讨,在三维可视化与虚拟现实技术方面,提出了应用时应当遵循的一些基本准则。最后结合上海长江隧道的实际工程,进行了尝试和应用。研究结果表明,数字地下空间与工程是一个信息的发布与共享平台,也是一个地下空间与工程的数字化博物馆,通过它能使复杂的地下空间与工程透明化,真正实现对庞杂的工程资料综合动态管理,提高数据可视化程度,充分体现出工程信息的价值,提高工程效率,实现工程智能决策。还阐述下一步应重点开展的一些研究工作。     

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。