基于GTP修正的R3DGM建模与可视化方法

将广义三棱柱（GTP）的辅助几何要素--对角线--修正为四面体,解决了R3DGM（真三维地学模型）中数据组织与几何要素的不一致和空间操作中的几何裂缝问题.修正后的GTP模型集成了TIN,GTP和四面体模型的优点,构建算法简单且空间操作无缝.R3DGM过程分3步进行：① 根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网（CD－TIN）;② 按地学推理规则,将CD－TIN中三角形沿钻孔迹线向下扩展生成GTP;③ 根据最小顶点标识法,将GTP模型转换成四面体.介绍了基于GTP修正构建的三维数字地质模型的任意平面剖切、虚拟开挖、空间查询等可视化方法.并结合北京CBD地下三维集成建模与空间操作,展示了模型构模及空间操作效果.     

基于四面体的地质体可视化与剖分研究

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。在分析现有三维建模方法的基础上,结合地质体特点,提出基于四面体的三维GIS数据模型,该模型以钻孔数据为原始数据,通过delaunay法则构建四面体,并对其进行剖切来描述地质体的内部结构,不仅精确模拟地层,有效表达复杂构造形态,而且可以描述具有复杂边界的空间实体。     

基于GTP-TEN模型矿体储量的计算研究

矿体储量计算是矿床技术经济评价和矿山投资决策的重要依据,针对传统储量计算方法的不足,本文提出一种基于GTP-TEN模型的矿体储量计算模型。该法利用钻孔数据建立矿体的广义三棱柱(GTP)模型,然后将GTP剖分为不规则四面体(TEN)模型,将TEN作为计算矿体储量的基本单元块。分析表明该法可提高计算精度,易于实现可视化。     

三维可视化建模技术及其在地下采矿中的应用

矿山的地质现象,如矿体、地层、断裂、钻孔、井巷等,都是三维空间实体,对矿山的真三维实体进行空间分析,如复杂矿体、断层、褶皱等不连续体的真三维建模,已经成为矿山三维可视化技术前沿和攻关难点。似三棱柱体模型是三维可视化建模的基本模型之一,它不仅可以精确模拟地层或矿层的层面和内部,还可以有效表达断层、褶曲、空间、开挖边界等复杂构造形态。本文对似三棱柱体三维可视化建模方法进行了研究,根据似三棱柱体三维可视化建模方法及建模步骤,构建了某矿体的三维可视化模型,并利用Java3D API,初步实现了基于Web的矿体三维显示。     

洪泽湖北部黄泛区三维地质建模及可视化系统的应用研究

传统地质调查存在信息庞杂、叠加失真和评价失效等问题,难以应用于工程决策中,而大量勘察工作所积累复杂多样地质数据,也给工程顺利进展带来极大困扰。以洪泽湖北部黄泛区（泗阳县）为例,从三维地质建模系统及可视化的概念出发,探讨了基于钻孔数据的三维建模的一般过程,包括数据库建立、系统开发、信息查询与管理、三维模型建立及可视化分析。研究得出,基于Access数据库建立了综合地质数据库,实现了数据库和软件的基本功能;基于Sakia3D平台,采用“钻孔—层面”模型方法,建立了泗阳县三维地质模型;研发了基于三维模型的剖面分析和专业剖切分析功能。研究提高了软件可操作性,节省了工程造价,缩短了工期。     

地层三维建模及OpenGL下三维可视化研究

地层三维重构及其三维可视化对地质信息的获取和地质解释具有十分重要的意义。对地层模型的三维重构进行了研究,提出了一种基于TIN的地层建模方法,有效地实现了地层模型的三维重构。该建模方法实现简单,构模速度快,适用范围广,并在OpenGL三维图形库下,实现了地层模型的三维可视化。     

基于剖面的面体混合三维地质建模研究

三维地质建模与可视化是数字矿山的一项关键技术,对矿山生产、地学分析和资源评估具有重要的意义。以钻孔信息和地质剖面图为基础数据,提出了基于剖面的三维地质建模流程,建立了地质体的面模型及其相应的地质块段体模型,最终实现了“剖面-TIN-块段”（section-TIN-block）面体混合构模和科学计算可视化。对建模涉及的关键算法进行了研究：提出“切开-缝合”法解决了形状和顶点数目差异较大的相邻剖面轮廓线重构三维形体问题;研究了含岛屿多边形的三角剖分算法,解决了含有夹石或孔洞的复杂地质体构模问题。     

基于VTK的地质钻孔数据三维可视化平台研究

地质钻孔数据是获得地下空间信息的重要资料,利用钻孔数据把地质钻孔进行三维展示不仅可以实现数据可视化,而且能够直观地再现地质单元的空间分布和它们之间的相互关系。本文借鉴国内外展示平台的开发经验,使用面向对象的编程语言Python,利用当前先进的三维可视化技术,基于VTK开发了开源的地质钻孔三维可视化平台,并通过青海省某地的实例应用验证了该平台的可靠性。     

一种适于矿体储量计算的矢量栅格混合模型

传统的储量计算方法是在二维图形的基础上,通过几何平均的方法计算完成的。这种计算方式,不但计算繁琐而且计算误差较大。提出一种基于钻孔数据的Section-GTP-Block模型,通过在矿体表面,以剖面（Section）为约束条件构建不规则三角网（TIN）,根据穿过矿体的钻孔具有对称性,将TIN中的三角形逐个沿钻孔向下扩展生成GTP。以矿体表面为约束,将矿体模型进行块段剖分,建立了三维栅格数据结构,为矿体内部品位插值提供了方便的工具。该模型自动建模程度高,对矿体储量计算具有很强的实用价值。     

基于GTP的煤矿地质体三维建模及剖切

为了表达和再现煤矿三维地质体,显示地质体内部细节,揭示地质体在煤矿井田内的空间分布规律,需研究如何构建煤矿地质体三维模型以及怎样对其进行剖切.在研究GTP三维数据模型的基础上,设计了GTP三维数据结构,构建了煤矿地质体的三维模型,并且对GTP的各种剖切情况进行了研究,设计了煤矿地质体的剖切算法、剖切求解和剖切流程,最后实现了煤矿地质体的剖切.     

矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术研究

以城市三维地质勘察管理信息系统为例，分析了地形三维数据模型的可视化表达与建模方法；基于组件GIS技术，通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下，建立了矿山三维地质勘察可视化管理系统。该管理系统可实现对数据的可视化管理及实时更新。可打印输出和三维显示地质图，并具有多种查询功能。对矿山地质体的空间数据管理和可视化表达，从理论、模型及技术实现上作了探讨。     

三维地质建模中地层错断处自动构建的新方法

针对断层等因素破坏了地层连续性形成的地层错断而造成钻孔控制数据缺失情况,以及现有地层错断处三维建模方法的不足,基于广义三棱柱(GTP)提出一种新的处理方法--局部虚拟建模钻孔法(LVMB).该方法主要分为3步进行：① 确定需要在之间插入LVMB的2个界限三角形;② 在这2个界限三角形相应的3条边之间自动插入LVMB;③ 构建2个界限三角形之间的地层模型.实验表明,该方法能够相对准确地自动进行地层错断处的三维建模,扩展基于GTP体元三维地质建模的适用范围.     

矿山钻孔三维模型构建与可视化方法

为了建立矿床三维地质模型,研究了基于矿山钻孔数据的钻孔三维模型构建及可视化方法。采用与平台无关的SQLite嵌入式数据库管理钻孔数据,设计了钻孔数据的孔口、样品分析、测斜和地质岩性等4个表结构,分析了建立钻孔三维模型时钻孔数据存在的2种错误类型。将钻孔轨迹曲线转化为折线,给出了均角全距法、全角半距法等2种钻孔轨迹折线计算公式。采用钻孔图形关联属性数据表的数据结构来存储钻孔三维模型,利用点和直线段分别存储钻孔孔口和样品的空间位置数据,数据表存储图形对应的钻孔编号、样品元素品位、体重等属性值。以多段线表示钻孔轨迹,并通过文字、颜色、图形等多种方法实现钻孔属性数据在三维空间的可视化。基于Hoops 3D框架对以上算法进行了实现,并建立了某铜矿32#~56#勘探线钻孔三维模型,根据钻孔轨迹和铜元素品位的可视化结果,圈定了勘探线剖面的铜矿体边界。结果表明,所提出的钻孔三维模型构建方法准确可靠,有助于提高地质分析、矿床地质建模的效率。     

地矿三维建模及可视化的研究

地矿三维建模及其三维可视化对地质、矿藏信息的获取及地质现象解释具有十分重要的意义。采用基于TIN的多层DEM方法，实现层状地矿实体模型的三维重构，借助于OpenGL图形库实现了层状实体模型的三维可视化，并对模型进行了光照渲染、漫游和切割等操作。     

基于多尺度CSRBFs的地层三维地质建模

基于矿山多源数据实现地层三维地质建模是数字矿山研究中的一项重要工作,其成果有助于矿山资源评估、生产规划编制等工作的有序进行。采用插值方法对离散采样的非均匀点状数据进行处理,是精准构建矿体模型的关键。然而,矿体建模常用的插值方法在处理数据时,很少有效顾及数据的非均匀性。基于多尺度CSRBFs插值方法,提出了一种可以处理非均匀数据的地层三维建模技术。首先从多源数据中提取非均匀的地质离散点数据集。然后,使用多尺度CSRBFs插值构建地层表面模型,插值步骤包括：①样品点获取与单位法向量计算;②通过八叉树空间索引构建层次点集;③使用多尺度CSRBFs方法在样品点集上由粗到细逐层插值,计算地层表面隐式函数;④地层隐式曲面可视化。最后,使用提出的断层建模方法在连续地层表面构建正断层、逆断层和交叉断层模型。研究表明：多尺度CSRBFs（Multi-scale CSRBF, MsCSRBF）插值方法通过十折交叉验证获得的平均误差为0.943 m,精度优于反距离加权法（Inverse Distance Weighted, IDW）和普通克里金法（Ordinary Kriging, OK）,且MsCSRBF方法相比于IDW和OK方法插值运算效率更高。上述分析表明：多尺度CSRBFs差值方法能够针对非均匀数据进行地层表面模型的高精度、快速重建。     

复杂地质体的三维建模与可视化方法的研究

提出了一种以似三棱柱体为体元的三维地质构模改进算法,该算法能适用于复杂地质体(如含空洞、矿体、尖灭及断层的地质体)的三维建模,还可用于诸如矿井和巷道等地质特有现象的三维建模,实现了地质体的统一建模。借助于OpenGL三维图形库,可实现地质模型的三维可视化及地质模型的多面剖切,为挖掘3D地质模型信息提供强有力的支持。     

基于多面体的煤层三维可视化研究

煤层地质体几何形态复杂,其三维可视化对煤炭开采有着重要的现实意义.针对煤层层状特点,提出在地理系新系统(GIS)中使用面向对象的多面体数据结构实现煤层的三维可视化.该方法在生成煤层底板和顶板不规则三角网(TIN)的基础上,通过对其进行拉伸闭合,实现三维空间实体模型的构建.模型支持6种集合运算,可进行三维空间分析.最后,采用此方法实现了我国某煤矿主采煤层的三维可视化及工程开挖,验证了其可行性.