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在地质体可视化表达中,如何表达研究区复杂的地质模型一直是地质领域一个重要的问题。传统表达方式主要有两种:(1)采用平面图或剖面图进行二维表达,其实质是将3D地质环境中地层、矿体与地质现象投影到某一二维平面上进行;(2)采用透视或轴侧投影原理,将三维地质环境中的地层、矿体与地质现象进行透视制图,或投影到[1]两个以上的平面上进行组合表达。但上述两种方法都存在空间信息损失与失真、制图过程复杂以及信息更新困难等问题。因此研究如何有效实现三维地质建模对于促进地质开采信息化,提高工作效率和增加经济效益都具有重大的意义。
现行的三维地质建模软件大多数存在一个共同的问题,即随着场景数据的不断增加,系统的交互反映会越来越迟钝,甚至存在着假死机的情况。本文根据OSG场景优化的一些功能函数对场景数据进行了适时处理。其中包括场景的动态更新、裁剪和LOD等技术来优化场景数据。
本文主要研究利用OpenSceneGraph开源引擎库来模拟和渲染相关的地质层面、地质体、钻孔等模型,并对相关的地质模型进行优化表达,使其能够提供宏观上的地质预测支持。同时结合Qt开源GUI库开发一个可视化的人机交互系统,对云南个旧东矿区塘子凹矿段研究区的相关地质信息进行专题处理和三维浏览演示。开发过程中,针对模型的优化和美化提出了一些改进算法,实现了全程序反走样。对于大数据量的处理,运用了分页调度算法,使生成场景的负载大大降低。对于一些特殊的地质外观的模拟方面不仅采用了传统的纹理贴图,而且也引进了OpenGL着色语言的程序纹理的方法。对于人机交互涉及的拖拽、矢量拼接、鼠标交互联体以及坐标和属性的点击查询等疑难问题进行了探讨研究,提出了解决方法,取得了较好的成果。
相关的探讨结论包括:
1、地质建模的模型应尽可能反映数据所表达的原始特征,在由屏幕坐标向世界坐标的转换过程中要保留原始数据的精度。特别是在剖切面的交互处理中,鼠标点击的坐标和世界坐标之间的转换存在一定的差别,这是由于三维模型投影到二维的平面上所造成的不可避免的误差,所以本系统在进行射线与模型求交的过程中,给出了个距离判别函数来提示用户是否在允许的误差范围之内。
2、探讨了反走样的原理,分别从硬件相关和硬件无关方面对走样的模型进行了反走样处理。
3、对于大规模数据调度可以采用OSG的分页机制,本文利用了LOD技术可以大大降低系统的负荷,从而为处理其它更重要的模块提供系统资源。特别是在加载DEM数据的时候,更要考虑分块调度的问题。
4、在实现人机交互操作时,本系统提供了相对详尽的人机交互的提示。期间包括的模块有:1)点模型模块;2)线模型模块;3)层模型模块;4)矢量构体模块;5)人机交互模块;6)数据调度模块。
5、综合地质体模拟不仅要考虑数据组织和数据管理上的科学性,而且也要考虑人机交互上的修正。对于最终的模型生成和结果图生成,还得在边缘和整体视觉上的进行人为的美化,使之适合三维惯有的美化宗旨。
贯穿此系统始终的测试数据均来源于云南个旧东矿区塘子凹矿段实地采集和专家二次处理后的一些剖面图、断面图和地质界面图等。此系统也具有一般性的地质模拟和渲染的能力,可用于其它相关的三维地质建模领域。
在论文的最后,结合云南个旧东矿区塘子凹矿段数据生成了一个综合的模型。