基于TIN与GTP混合模型的地质体三维可视化技术研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:eagle_19810
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地质体三维可视化(Three-dimension Geologic Body Visualization)研究作为科学计算化的核心已经成为当今研究的前沿课题之一,为深入了解地下矿体结构提供了有效解决方法。地质体建模方法主要包括面建模和体建模,目前的构建方法大多针对层状地质体或者单一地质体,或者构模选用的数据点颇多,其缺点是不适合广泛推广。本文主要研究基于稀疏钻孔数据的不规则三角网(TIN)与广义三棱柱(GTP)混合模型的建模方法,该方法不但适用于层状地质体,而且适用于单一地质体的构建,适用范围较广。基于本文研究方法,利用VC++开发环境进行实现,寻找一种适合稀疏钻孔数据的三维可视化方法,使地质体生成效果更加真实有效。   本文首先介绍地质体三维可视化的研究背景,分析了三维可视化技术国内外研究现状,总结了三维空间数据的来源、数据表示的基本模型以及数据结构,分析了各种已存在的常用三维数据构模方法,针对各种方法的特点进行分析对比,其中重点分析了面模型和体模型,同时总结了进行三维地质体模型可视化表达的三种方式:盖层三维景观方式、视三维景观方式和切面方式。针对目前一般三维建模技术的特点和不足,本文在研究根据稀疏钻孔点数据基础上,采用TIN与GTP混合模型,并讨论基于稀疏钻孔数据的插值方法、地质形体内部构造的显示、实现等关键问题。   本文主要研究基于稀疏钻孔数据的地质体建模,详细介绍了在研究三维建模原理与方法的基础上结合三维可视化软件OpenGL实现地质体可视化的过程,该过程按照数据处理、模型构建、数据插值、模型显示等基本步骤完成。   地质体内部构造建模主要研究基于稀疏钻孔数据的地质体构建,运用TIN与GTP混合模型,在建模过程中,采用了Delaunay三角剖分,并对原生长法三角化方法进行改进,采用最大角余弦法,减少计算量,实验结果证明方法可行,效果较好。另外,针对形成的地质体体模型,考虑到其与真实形体的差异,本文提供常见典型插值方法的选取和自动编辑功能,增加了用户参与的空间,更好地模拟了地质形体。对于插值方法主要研究了距离加权、高斯小波、分片曲面插值、双线性插值,对这几种插值方法提供随意组合方式,分析比较其效果差异。最后在VC环境下利用OpenGL图像库函数来实现方法的检验,并应用于现实钻孔数据中,从而验证方法的可行性。   与现有的可视化研究比较,本文研究的地质体可视化部分,其数据格式和建模方法不仅适合单个地质体的建模,而且满足多个分散地质体的建模,同时不再局限于层状地质体的构建,而是适用于一般的地质体构建。另外提供了插值方法自由组合和自动编辑功能,可以尽量减少与真实地质体的差异,切合实际需求。   从研究建模方法的过程中,可以发现三维可视化地质体建模是一个不断发展的课题,本文通过对地学可视化三维数据模型、数据结构、体插值函数拟合和三维地学空间构模技术等方面的研究,实现了基于稀疏数据的地质体三维可视化,从而对地学信息可视化、地质构造定量化、加速地质建模科学化与现代化进程进行了有益探索。
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