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基于三棱柱的三维地质体建模与可视化研究

文学东  
【摘要】:3DGM(Three-dimensional Geological Modeling)就是为了解决地质与采矿领域中遇到的三维问题,如三维地层、断裂、矿体和巷道的真三维动态显示、剖面的生成等问题而提出来的。是一门运用现代空间信息理论来研究地层及其环境的信息处理、数据组织、空间建模与数学表达,并运用科学可视化技术来对地层及环境信息进行真三维再现和可视化交互的科学与技术。 本文讨论了地质层面的两种构建方法,TIN构模以及Grid构模,选择了Grid作为地质层面构建算法。详细分析了目前的3D空间构模方法,将其归纳为面模型、体模型和面体混合模型,比较了各种建模方法的优劣,最终选定三棱柱进行构模。提出了三棱柱的体元构造,详细设计了点、三角形、侧面和三棱柱体的数据结构,建立了一定的拓扑关系。 本文重点研究了三棱柱的体建模算法以及基于三棱柱体的切割算法,进行了详细的算法设计,将三棱柱的剖切分情况进行了详细介绍。随后讨论了模型的可视化以及三维交互应用,包括虚拟钻孔、虚拟开挖以及虚拟漫游。论文的最后给出了三维地质模拟系统的总体设计和功能模块。


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