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煤层3D动态建模技术及应用研究

姜在炳  
【摘要】: 煤层动态建模技术是一项涉及煤层建模方法、模型自动处理算法和模型数据组织管理的综合性技术。本文在分析煤层地质建模特点及众多3D空间构模方法的基础上,首次提出了广义直三棱柱(Generalized Straight Triangular Prism,GSTP)的概念,并对广义直三棱柱的定义、几何形态、空间拓扑关系及数据结构作了深入讨论。研究表明不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)和广义直三棱柱网(Generalizedstraight Triangular Prism Network,GSTPN)分别适合煤层动态建模的表面模型和体模型。在分析煤矿生产技术信息特点及数据处理流程的基础上,规划了两条基于平面、剖面对应的煤层动态建模路线,为煤层动态建模的数据组织提供了理论基础。通过对煤层和断层(包括正断层和逆断层)的交面线做恢复处理,将褶皱、正断层和逆断层的约束边界归结为折线的约束问题,提出了“移动恢复”自动处理平面和剖面断层的新算法,解决了复杂约束条件下煤层3D自动建模的技术难题,提高了煤层动态建模的自动化程度与处理效率。最后,以地质模型为基础,以OpenGL为工具,采用Vc~(++)6.0语言编写了3D图形显示控件及地质模型管理控件,开发了一套煤层3D模型可视化实验系统。 论文的部分研究成果已经应用于煤矿地质测量空间信息系统MSGIS3.0中,主要表现为通过煤层底板表面的约束三角剖分,实现了煤层底板等高线的断层处理、等高线的局部加密、三角形优化、空间插值、任意切割煤层剖面等方面。通过实例,还展示了煤层3D动态建模技术在煤矿生产、安全管理、科学调度与职业培训等方面的应用前景,为煤矿三维地理信息平台的开发奠定了基础。


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