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复杂工程地质信息三维可视化分析理论与应用研究

李明超  
【摘要】:大型水利水电工程所处地区地质构造复杂,涉及的地质信息众多,给工程设计带来了很大的困难。传统的工程地质资料的分析和解释一般局限于二维、静态的表达方式,已难以满足人们空间分析的需求。因此,充分利用工程地质勘察的基本资料,运用计算机软件技术,实现工程地质三维建模和可视化分析是人们一直以来追求的目标。 本文提出建立工程地质信息的三维可视化(VisualGeo)系统,根据用户需求分析,对系统进行了总体设计、功能设计和用户界面设计;进而基于NURBS技术实现了工程地质三维可视化模型的重建;从而可以进行三维地质剖切图分析、等值线自动生成等可视化分析,并能实现剖面图的多形式输出;实现了工程地质信息的可视化管理与查询。 概括来说,本文主要研究工作和成果体现在以下几个方面: (1) 针对地质体的特殊性和实际工程需要,引入工程技术和计算机技术中都已成熟的非均匀有理B样条(NURBS)技术,对存储量很大的地形TIN模型进行了简化处理,获得了满足要求的地形轮廓体模型,为三维地质模型的实现提供了前提条件。 (2) 运用地质交互式解译法在专业CAD软件中绘制二维地质剖面图,系统直接与其进行数据交换,利用NURBS技术完成对地质结构面的构造。 (3) 通过实体布尔运算操作,将地质结构面转化为相应的结构体,以不同的纹理加以描绘,并进行模型检验,建立起接近真实形态的地质三维可视化模型。 (4) 基于重建的三维地质模型,设计了各种三维地质可视化分析的函数模块,便于分析人员进行各种可视化分析和操作。 (5) 最后结合实际工程,成功建立了锦屏一级水电站工程地质信息三维可视化(JP-VisualGeo)系统,不仅使本文提出的方法和思想得到了实证,而且实现了该工程地质信息的三维可视化分析。随着设计方案的不断深入和修改,可以及时地提交数字化成果,有效地提高工程设计水平,应用前景十分广阔。


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