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地质体三维可视化研究与应用

刘继友  
【摘要】:本文主要研究了三维空间数据场可视化的理论模型和基础算法,并将其应用到地质体的三维可视化表示过程中。首先介绍了空间三维数据场可视化的基本模型、可视化手段和基本算法;其次针对地质体的特点,对一些算法进行了改造,并将地质统计学的相关知识应用到其中,更好的进行数据预测;然后针对地质体可视化较高的交互性要求,对三维交互技术做了一些探讨;最后本文设计实现了地质体可视化系统,并得到了比较满意的效果。 论文研究了三维空间数据场的面表示方法、原理和相关算法,并简单探讨了体可视化理论。可视化过程主要分为:数据预处理、映射、绘制、显示四步。数据预处理主要对原始数据进行规则化处理,使其满足可视化数据要求;映射是将处理过的数据映射成几何数据,即进行几何构造建模;绘制的过程将几何数据变换成图像数据;显示过程即将图像数据显示出来。而具体到地质体的可视化过程,其特殊之处表现在数据处理和几何构造上。地质体原始的空间数据和各种属性数据都是散乱数据,并且由于地质沉积和构造变化,数据分布的连续性受到了一定程度的破坏,在数据处理和构造建模时必须考虑这些约束因素的影响。本文应用插值技术预测未采样点的数据。根据地质数据的特点和约束条件,本文提出了辐射、吸收插值模型,用来预测第三维深度值,采用加了约束限制的 Kriging 插值模型来预测空间地质属性分布。另外,地质体可视化是通过直观的表现大量的地质数据的空间分布,帮助地质人员分析数据,从而避免直接面对庞大枯燥的数据或者并不直观的二维图(表)。所以,三维交互就显得比较重要,它可以帮助专业人员多角度的观察数据,加深对数据的理解和提高分析能力,这也是二维图(表)所不能比拟的。本文对物体空间运动、二维鼠标三维跟踪球模拟、拾取算法进行了学习研究,并在系统中得以很好的应用。在地质体可视化系统设计过程中,本文采用将“一般性”和“特殊性”分离的设计思路,即将三维可视化的“一般性”和地质体的“特殊性”分离开,形成核心库和应用系统的架构,为模块的扩展和重用留下了较为广阔的空间。


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