基于钻孔数据和交叉折剖面约束三维地层建模方法

钻探、物探等工程地质勘察数据是揭示工程岩体空间状态的原始数据,其大量原始数据的处理是工程岩体三维构模中存在的主要困难之一。从三维构模的角度出发,将工程岩体按几何特征抽象为连续性岩体、断裂岩体、倒转褶皱岩体和侵入岩体4种结构单元类型。由于钻孔数据是描述工程岩体的重要原始数据,且具有多尺度性的特点,以钻孔数据为例,提出原始数据的纵向概化准则、横向概化准则和纵横向协调准则的处理方法,解决工程岩体多尺度显示问题。根据地质学的地质数据解释方法,结合岩层层状分布的特点,提出工程岩体三维构模中急需的钻孔数据处理方法:原始数据纵向概化准则和原始数据层处理概化方法。利用层处理方法对实测钻孔数据进行概化处理,确定工程岩体所对应的结构单元类型,进而建立组合结构工程岩体三维模型,验证了所提出的钻孔数据处理方法的可行性。

原始数据处理是工程岩体三维构模中存在的主要困难之一。从三维构模的角度,将工程岩体按几何特征抽象为4种结构单元类型。钻孔数据是描述工程岩体的重要原始数据,具有多尺度性。针对这个特点,提出钻孔数据纵向概化准则,解决工程岩体多尺度显示问题;根据地质学的地质数据解译方法,结合岩层层状分布的特点,提出层处理方法对钻孔数据进行概化处理,确定工程岩体所对应的结构单元类型,创建工程岩体结构单元三维构模数据,建立由钻孔数据所得到的工程岩体三维模型。

提出一种基于交叉折剖面的三维地质模型自动构建方法,重点解决模型构建中\"高精度\"和\"快速\"的难题。该方法扩大了建模可利用的数据源,提高了建模的自动化程度,构建的模型质量得以提高。基于该方法开发了一个原型系统,并成功应用到北京市奥运场区的工程建设层三维地质建模中,结果表明该方法具有建立实际三维地质模型的能力。

含断层地质体的三维建模方法充分利用地质剖面数据对现有线框模型进行改进,能够根据地质剖面图的特点半自动化地发现地质断层线,从而构建三维地质断层面和地层面,然后利用opengl加以渲染显示。本文以贵州省黔西县龙井煤矿为研究实例,在自主研发的三维地质建模软件中验证了该方法的可行性。实践表明,该方法能有效地利用现有的纸质地质剖面数据实现含断层地质体的三维建模与可视化。

在钻孔分布合理的条件下,利用钻孔数据对地层进行插值重构是正确认识地质构造的重要手段,选取合理、有效的插值方法是保证空间地质建模质量的根本。通过对最小二乘法、三角剖分法和克里金法等几种常用插值重构方法的阐述和数值实验,对云南中部地区地质钻孔数据进行了处理,在253个钻孔中随机抽取90余个样本点进行了比较:三角剖分插值算法及最小二乘距离加权插值算法是全局插值拟合方法,当增加、修改和删除数据点时均需重新计算权函数或线性方程组的解,算法的稳定性和效率都明显下降,可在不追求精度时选用;而克里金插值法是局部插值方法,适用于精度要求较高的场合。

建立三维的土层模型是开展岩土工程数字化基础工作之一.文章介绍运用栅格法在基于钻孔数据情况下构建土层三维模型.该方法能够在建模中简单通过栅格层之间的运算关系处理土层之间拓扑关系,能够大大减少拓扑关系处理的计算量.在此以杭州地震小区划项目中江北区三维建模工作为例,验证了该方法能有效满足工程需要.

鉴于剖面是水文地质中常见的、有价值的数据形式,提出了基于水文剖面的三维地质建模方法,即\"剖面信息提取\

本文针对嵌入式系统的内存资源及计算能力有限的特点,设计了一种基于线形四叉数结构的静态lod(levelofdetail)地形,采用分层分块的方法来组织格网的地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,实现了基于多分辨率lod的二维地形数据调度算法,较好地解决了嵌入式系统地形数据的实时可视化问题。

在分析三维地质体建模特点的前提下,利用计算机图形学相关知识,提出了一种利用二维剖面构建三维块状地质模型的方法.该方法以用户编辑的二维地质剖面为输入,寻找地质块体的拓扑关系,自动构建以地质块体为单元的块状三维地质模型,且能够让用户充分利用已有资料进行交互式建模.应用实例表明该方法简单有效,具有较强的实用性.

三维地质建模与可视化是数字矿山的一项关键技术,对矿山生产、地学分析和资源评估具有重要的意义。以钻孔信息和地质剖面图为基础数据,提出了基于剖面的三维地质建模流程,建立了地质体的面模型及其相应的地质块段体模型,最终实现了“剖面-tin-块段”(section-tin-block)面体混合构模和科学计算可视化。对建模涉及的关键算法进行了研究:提出“切开-缝合”法解决了形状和顶点数目差异较大的相邻剖面轮廓线重构三维形体问题;研究了含岛屿多边形的三角剖分算法,解决了含有夹石或孔洞的复杂地质体构模问题。

不规则三角网(tin),广义三棱柱(gtp)和四面体(ten)是广泛应用于钻井三维地质建模的数据模型。本文重点研究tin-gtp-ten混合建模方法,通过引入vtk作为可视化工具,利用vtk类库中的相关建模函数以及其自身数据结构以点索引号集合来表达任意几何体的特点,对基于钻井数据的传统三维地质建模过程作了一些改进。例如,通过在tin构造方法上添加顶点排序步骤,使tin拓扑信息更加丰富。简化了gtp模型结构,使原来的6组拓扑关系只保留两组,分别为修正的tin-gtp和gtp-顶点,其中修正的tin-gtp拓扑关系能实现gtp快速剖分为四面体,用于模型显示和空间操作分析。此外,利用vtk提供的蝶形细分方法来得到更加精细的模型体。实验表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整个模型系统,也能实现线,面及体的快速查询,模型数据的维护和更新也更为简便。

对几种三维空间数据模型进行了比较,总结了克里格(kriging)插值方法在三维地质体建模方面的种种优点。在此基础上,借助于gstl开源地质统计学库和wxwidgets界面库,在dev-cpp开发环境下开发了一个三维矿体数据的克里格插值系统,为矿体的三维可视化提供了数据支持。该系统实现了kriging插值、变异函数拟合模型拟合程度的验证—交叉验证以及特定格式的结果输出等功能。

近年来gis技术作为关键的空间信息方法,被广泛应用于地理信息相关的多门类行业。其中,矿山三维地质建模主要是在传统三维地质建模的基础上,吸收了大量先进的科学信息技术,并有效利用地质建模软件构建出基于gis的多元化、多方法的新型三维地质建模方法,其能够在一定程度上保持矿山数据在空间与时间上的统一,提高矿山管理的数字化程度,使其生产过程能够更加的安全、可靠。本文主要围绕应用gis的矿山三维地质建模方法进行了探讨分析,以期能够为相关工作人员的后续工作提供一些借鉴意义。

http://www.***.*** 基于imagis的三维建模方法研究1 陈玉萍，武文波 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新（123000） e-mail：clark929@sohu.com 摘要：作者首先对遥感影像进行几何纠正和数字化，然后利用三维地理信息系统软件 imagis3.0,对数字化地图进行预处理、三维建模、纹理粘贴，建立了辽宁工程技术大学三 维景观模型，实现了基于imagis的三维建模方法的研究，并就有关问题进行了讨论。 关键词：imagis；数字地图；三维建模；纹理粘贴 1.引言 近年来随着城市规划、交通、旅游、政府决策等部门对现实世界真实表现需求的日益 增加,三维gis已成为国内外gis界的研究热点。三维景观图以直观的三维地形、地物代替了 抽象的地图符号，这就使得地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化和

针对围斜内倾的\"漏斗\"状火山口三维地质建模问题,提出了基于地质剖面进行火山口三维地质建模的方法。首先对火山口地表地质界线和剖面数据进行匹配提取三维地质界线,然后根据三维地质界线\"平缓\"或\"陡峭\"等特点提出不同的地质界面建模方案。具体以福建镇前幅石门火山口为例,用常规方法建立的角砾流纹岩界面存在\"尖点\"现象,且不经过原始的地质界线。采用biharmonic样条模拟得到的地质界面光滑且贴合效果较好,但发现其对平缓的角砾流纹岩界面建模有效,对于陡峭的火山角砾岩界面建模会出现形态突变的情况,为此提出将陡峭的三维地质界线数据按照空间三角网的形式组织,采用基于空间三角网的改进clough-tocher算法进行空间建模。最后,地质界面加上地形和底面约束封闭成火山口地质体模型。

地质剖面是三维地质建模的重要数据源,运用地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。在模型构建之前,统一确定模数据的坐标系和比例足,建立原始资料数据库。构建三维地质模型的关键是不同地质界面。本文详细介绍了模型边界面、断层面、地层界面、岩体界面等4种主要地质界面的构建流程与方法,尤其对褶皱构造、地层界面的断层效应、复杂岩体界面等的构建进行了重点阐述按模型边界面(模型的底界面和四周边界面)、dem面、断层面、其他地质界面的顺序依次构建地质界面,构建断层面和其他地质界面时严格按先新后老的顺序。运用已构建好的地质界面按先新后老的顺序逐个、依次建立单个地质体,再将所有地质体的面模型组合成整个模型的面模型。通过对面模型进行网格(实体)填充和对网格赋予相应的属性值,最终构建三维地质模型。

随着数字化测量的发展，三维激光扫描仪能够快速地以多角度、高效、高精度方式获取物体的表面三维数据，可以用于校园典型建筑物的三维建模。以云南师范大学呈贡校区内的国立西南联合大学纪念碑和国立昆明师范学院纪念柱为典型建筑物三维建模对象，首先采用徕卡p40三维激光扫描仪采集它的三维点云信息，然后利用cyclone软件对多站式点云数据进行拼接、统一化和去燥，将处理后的点云数据导入geornagicstudio软件．对其进行封装、孔洞填充、平滑等相关处理，构建其三维模型并对模型进行纹理映射，最终完成校园典型建筑物点云数据的三维模型构建。该三维建模流程方法对校园典型建筑物的三维建模可取得较好的效果。

由于深部地质结构的复杂性、地质信息的不确定性,使得三维地质模型一直存在可信度问题。通过多元数据的综合分析、对比、相互约束,能够较为准确的控制深部地质结构与隐伏地质体,进而提升地质模型可信度。该方法在铜陵矿集区建模工作中取得较好效果。

随着浅地表矿床发现的难度增大,资源勘查深度增加,三维建模技术在深部找矿中作用更加突出。三维地质模型的精确程度直接决定了对地质背景及成矿条件的认知程度,为此提出了一套基于航磁资料处理与三维可视化相结合的三维地质建模技术。对研究区选取适当剖面进行二维反演,获得各剖面地质模型。通过剖面相连法构建各地质单元的三维地质模型后,引入起伏地形三维块体磁场正演技术,对构建的三维初始模型正演计算,从而获取全区三维地质模型及各地质单元的航磁异常理论响应。与实测结果对比分析后,合理添加地质约束条件,重新修正模型,使得构建的模型最大程度接近实际情况,这样模型既能很好地反映地质信息,又能满足观测场与理论场的拟合误差最小,最大限度发挥地质学家的经验和对区域地质的理解。利用主块体和次级块体思想对地质体进行剖分建模,在保证模型精度的同时,减少总的模型块体个数,大幅提高模型正演运算速度,有效解决三维反演建模方法在建模过程中对模型复杂度和规模的限制,可方便构建形态复杂、不同规模的三维地质模型。并将该方法应用于湖北大冶铁矿区,构建大冶铁矿研究区三维地质模型,验证了该方法的可行性及合理性。

基于三维激光扫描数据的建筑物三维建模 作者：吴静，靳奉祥，王健，wujing，jinfeng-xiang，wangjian 作者单位：山东科技大学,地球信息科学与工程学院,山东,青岛,266510 刊名：测绘工程 英文刊名：engineeringofsurveyingandmapping 年，卷(期)：2007，16(5) 被引用次数：7次 参考文献(11条) 1.李清泉.杨必胜三维空间数据的实时获取建模与可视化2003 2.卢秀山.李清泉.冯文灏车载式城市信息采集与三维建模系统[期刊论文]-武汉大学学报（工学版）2003(03) 3.王健.靳奉祥.卢秀山动态激光测图数据处理系统[期刊论文]-山东科技大学学报(自然科学版)2005(04) 4.郑德华三维激光扫描数据处理的理论与方法[学位论文]2005

通过深入分析国家及行业对软件工程人才的规格需求以及地方工科院校的特点,总结多年教学实践和教学研究成果,提出\"三维立体交叉渗透\"软件工程课程建设方案。在实际教学中提出\"案例教学、项目驱动、团队合作\"的教学法,结合教学实践,提高教学效果。实践证明,软件工程课程建设提高了教学水平,为人才培养、学科建设和学校视野发展作出了贡献。

本文以1:5万溶溪幅地形地质图为底图,绘制了一系列图切剖面,并基于图切剖面以surpac软件为平台构建了研究区三维地质模型,包括地形实体模型、断层实体模型及地层实体模型。较好地完成了沉积地层的建模,提高了可视化程度,并为下一阶段的成矿预测工作提供参考。