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地质体三维可视化原理与方法研究

董辉  
【摘要】:地质体的三维可视化是地学可视化的分支之一,是以反映地质体边界及特征的数据(主要是物探反演结果数据和山地工程数据等)为基础数据,利用计算机技术模拟地质体的表面形态特征和内部体属性特征,以图形图象的方式逼真再现地质体真实的三维构造,进行地质体的空间形态与内部属性分析,描述资源分布的状况,为模拟实验矿山开采提供决策凭据的新型学科领域。 地质体可视化的关键点在于如何将数据数值映射到几何数据,即如何来建立科学数据的几何模型。本文从数据结构的观点,设计了适用地质矿山三维可视化空间数据表示的混合数据模型系统,提出了地质体三维可视化建模的一般流程和典型构造建模的处理方法。在可视化建模的许多实际问题上为更好的模拟地质体,本文在建模方法上提出了自己的见解或对方法本身进行了优化改进,并在一定程度上给予了实现,在效果上来看基本达到了预期的目的。 本项研究进行的开拓性和探索性工作主要可归结为以下几个方面: (1) 在分析矿山地质概念模型基础上,结合矿山地质特有的各种地质现象提出一种矢栅混合的空间数据模型并设计了数据结构,从而较为完整的表示空间目标的几何和拓扑关系。 (2) 将地质体表面建模方法总结归纳分为组合单值曲面法、体内剖分剥离表面法和基于外轮廓线的重构法,并提出有启发式的展铺法。 (3) 对基于外轮廓线重构法的技术关键——相邻剖面间轮廓线圈三角面片构造方法,本文提出一种强制最短对角线的改进方法。 (4) 结合矿山地质实际情况,探索地质体几何模型剖分方法,提出一种解决体栅格离散产生边界效应的方案。对于体内部特征属性建模的关键——空间插值,本文在实现常用插值算法的基础上进行了方法的对比研究。 (5) 分析研究地质体的几种特殊构造,给出了有效的建模思路。 (6) 建立了西部某金属矿山部分地质体三维可视化模型,并进行了模型分析。


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