基于TIN-GTP算法的煤矿三维地质建模技术研究

【背景】煤矿三维地质模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提,对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下,地质模型若不能准确描述构造和地层之间的关系,将会影响到煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。【方法】以内蒙古桌子山煤田棋盘井煤矿为例,结合现场的地质资料、断层成果和验证结果,开展高精度的煤矿三维地质建模技术研究。首先,通过空间配准、交叉验证和联合反演等手段对地质数据进行融合,以获取更为精确的建模数据;其次,通过沉积构造规律研究,掌握沉积演化特征和构造发育规律;然后,通过不规则三角网-广义三棱柱(TIN-GTP)算法构建三维地质模型。【结果和结论】结果表明:基于该算法的建模技术能够有效、准确且快速地模拟任意复杂地质体,为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供了便利。同时,构建了棋盘井煤矿矿井、采区、工作面及其顶底板等不同尺度地质模型,为实现矿井地质透明化智能开采提供了重要数据支撑。经验证,模型误差值均处于0.2 m以下,且0~0.1 m范围内占整体95%,表明该建模技术具有先进性与合理性。研究成果对于提升煤矿生产的安全性、效率性和可持续性具有重要意义。

基于TIN的三维地层建模及可视化技术研究

基于多层格网模型的表面建模方法,以及以此为基础形成的类三棱柱体元建模方法,要产生大量冗余的三角形面片或者细长的三棱柱单元,既不利于三维模型的快速浏览,也不能满足数值计算单元剖分的原则。采用TIN(不规则三角网)来表达地层面模型可以消除数据冗余。根据数据源的特点,实现了直接通过逐点插入法构造TIN模型,或者先通过Kriging插值法构造格网模型,再转化为TIN模型,以及利用等高线数据构造TIN模型。对TIN的裁剪算法进行了探讨,实现了地层面裁剪和断层的三维建模技术。借助可视化开发类库VTK,实现了三维地层模型的多种可视化表达方法。根据龙滩水电工程地质勘查情况,建立了坝址区域的三维地层模型。

基于TIN不连续地质体的三维构模及动态显示

讨论了 MGIS中与煤矿地质信息相适应的三维地层数据库管理系统 ;给出了用于煤矿中不连续地质体三维构模的 TIN的生成及其动态修改算法 ;

三维地质建模中的构建TIN优化算法及实现

在由等值线构建TIN的算法中,存在"平三角形"的缺陷,降低了所构TIN的质量,影响了建模质量。在前人研究成果的基础上,利用递归思想对"平三角形"区域进行分情况处理。优化算法结合全新设计的数据模型实现了全拓扑信息的记录与动态更新。通过对算法的解释并通过VC++实现,从理论与实际上证明了该算法能够提高TIN质量,实现对三维地质体更精细的模拟;并对拓扑信息进行了有效的动态更新和保存。基于递归的解决方案使算法易懂易实现,达到了效率与效果的平衡。

基于单向约束TIN的层状地质体三维建模

在分析了三维地质建模研究现状的基础上,对前人提出的含断层信息的三维地质体建模进行了改进和简化,并根据矿山地质数据的特点和实用性需要,研究了基于单向约束TIN的三维层状矿床地质建模原理和数据模型,以及模型的可视化方法。最后,设计并开发出基于Windows平台的三维层状矿床地质建模原型系统软件,并进行了模型的验证。

基于强约束Delaunay-TIN的三维地学模拟与可视化

该文以煤层为例,在分析地层底板空间信息特征的基础上,以地层底板等高线为数据源,基于强约束Delaunay三角形研究含断层约束的三维地学模拟的数据组织方法,设计地层底板要素的数据结构,并讨论底板各要素的拓扑关系。进而以Delphi和OPGL编程,在GeoMo3D系统中开发插件,实现了地层底板的3D可视化和基于Voronoi图的地层体积与矿层储量计算。

基于TIN-Octree的三维地质模型构建方法研究

在三维地质模型中,不能有效的分析地层与断层之间的形态与结构,提出了基于TIN-Octree混合空间数据模型的精细三维地质体构建方法。分析两者的地质形态与连接状态,形成良好的数据映射剖面,并利用Octree的编码特性,增加对象的描述精度以及存储性能,可以有效地为油气勘探开发提供可视化效果。并结合实际地质地震勘探解释成果资料的应用,表明该模型构建方法可以有效地建立地质体三维模型,具有良好的应用价值。

三维地层Tin模型剖切的改进算法

地层Tin(Triangulated Irregular Network)剖切是实现三维地质建模和分析的关键算法。通过分析实际地层剖切分析的特点,采用虚拟现实中碰撞检测的层次包围盒方法改进原来三角网格检测的算法。首先建立剖切面和Tin的矩形包围盒树,通过坐标轴投影法快速实现矩形包围盒的碰撞检测,然后对检测到可能发生相交的三角形进行交点计算,详细分析所得交点的不同位置的情况,对Tin进行裁剪分边和重构得到剖切后的模型,最后阐述算法实现的主要数据结构和展示剖切的效果。

一种基于TIN-CPG混合空间数据模型的精细三维地质模型构建方法

精细三维地质模型的构建是实现地质体真三维可视化分析的难题之一。提出一种基于不规则三角网(TIN)和角点网格(CPG)的混合空间数据模型来构建三维精细地质模型的方法。首先建立基于TIN的构造-地层格架三维地质模型,然后进行TIN面元模型到CPG体元模型的转换,将基于TIN的构造-地层格架模型转换为基于CPG的精细网格体元地质模型,从而实现"表达上"精细三维地质模型的构建。在转换过程中首先要进行地层序列的定义,然后对空间格网进行划分,在此基础上计算格网中各个单元格的空间坐标和各个网格的有效性,并将计算结果存储为GRDECL格式文件,最后通过QuantyView3D系统读取该文件实现精细地质属性模型的展示。利用该方法对沿海某城市一个重点区域进行精细水文地质模型的构建,验证了其方法的可行性。

基于ArcGIS与3ds Max三维地形可视化关键技术的研究

在3ds Max中进行三维地形建模时,一般以等高线为基础,通过Terrain工具生成三维地形。这样的三维地形精确度比较低,难以满足用户的实际需求。本文以某项目的三维地形建模为例,研究如何将大数据量的离散点数据导入3ds Max实现高精度的三维地形模型。通过分析研究3ds Max所能接受的数据类型和离散点数据特点,提出了将离散点数据导入ArcGIS,利用ArcGIS进行特征点线的添加修改、数据的平滑处理、三维模型的导出,最后将生成的模型导入3ds Max,而后建立高精度的三维地形模型的技术路线。实践证明,此方法具有良好的可行性。

3D电子封装锡晶须建模与实验验证

压应力释放和原子扩散对3D电子封装中晶须的生长具有重要影响,压应力也是动态再结晶(DRX)的主要因素之一.利用基于有限元的锡晶须生长机理和行为的数学模型,仿真研究具有典型物理尺寸和结构形状的3D电子封装锡层在硅衬底上形成晶须的过程,实现对晶须的定性分析和生长趋势推演;通过控制实验背景氩气体压力、热循环温度和循环周期等关键参数,构建外部因素和镀层薄膜中内压应力与晶须生长速度、长度和密度的加速试验系统;利用扫描电子显微镜观察和检测晶须生长速度和密度变化,并与仿真结果对比,验证压应力释放、原子扩散和DRX在3D电子封装锡晶须生长数学模型中的有效性,实现对晶须的定量描述,对减少未来3D封装微结构图形设计中的晶须问题提供建设性建议.

视频融合技术在镀锡产线安全管理体系的应用

视频融合技术是将一个或多个由视频采集设备捕捉到的场景或模拟图像与相关的虚拟场景相融合,创造出全新的虚拟环境或模型。在当前的工业生产环境中,产线监控和安全管理是一个重要且迫切需要解决的问题。为解决产线监控能力薄弱、视频分析低、展示效果差等问题,提升产线安全管控能力,实时监控人员、设备状态,及时发现异常情况并进行预警,有效控制风险,河钢集团衡板公司在镀锡产线实施了基于视频融合技术的安全管理系统。系统结合视频监控与三维建模进行场景深度融合,实现了物理世界与虚拟环境的无缝集成,创造出一个增强现实的虚拟生产环境,使管理人员能够清晰观察生产线上各设备、人员的实时位置和状态,及时发现任何异常,同时系统还具备智能分析和预警功能,可有效减少人工干预,形成先进的管理方案,构建完善的产线安全管理体系,提高安全生产水平,形成先进管理方案,提升产线安全管理能力。该应用构建了完善的产线安全管理体系,安全生产水平高,应用前景广阔,具有重要的理论与应用价值。

基于数字近景立体摄影的三维表面模型构建

采用经过标定的数字近景立体摄影系统Z-System获取待建模对象的数字立体像对序列,探讨利用这些立体像对进行三维表面构建的方法。在构建三维目标表面模型时,首先根据数字近景立体摄影测量原理,提取目标表面的特征点和计算特征点的三维坐标;然后利用各立体像对内特征点的像平面坐标,按二维空间TIN(tri-angulated irregular network)构建方法得到离散特征点在三维空间中的拓扑连接关系,进而构建单像对内目标的局部表面TIN模型;最后再利用序列像对间的公共连接点,进行坐标转换,从而在三维空间中将各单立体像对的表面模型拼接成一个完整的三维表面模型。实验结果表明,该方法具有快速灵活的特点且行之有效。

工程地质三维建模及分析系统设计研究

采用边界表示(BRep)结构和TIN模型的混合数据结构,借助GIS技术,开发集基础数据管理和三维地质建模为一体的工程地质三维建模及分析系统。采用TIN模型来拟合构造复杂的地质曲面,提出包括直接由离散点生成TIN模型、或由地形等高线生成TIN模型,以及由规则格网数据生成TIN模型的多种构造方法,并实现地质层面TIN模型的求交、裁剪,以及缝合等关键技术;引入颜色、纹理等"渲染"技术,实现地质信息的逼真表达;此外,探讨基于三维地质模型的任意地质剖面分析、岩土体分布面积和体积计算等基本分析技术,最后将系统应用于滑坡、高边坡、水利水电以及公路边坡开挖等工程地质三维建模和分析中,验证该理论及系统的可靠性和通用性。

基于拓扑追踪的不规则三角网裁剪算法

针对地质建模中常见的空间曲线(如断层线、断层多边形、等值线等)提出一种较为通用的空间曲线裁剪三角网算法,并给出合理的空间裁剪曲线定义。利用依附于三角网上的空间曲线,沿着三角网进行拓扑追踪,并沿追踪轨迹进行分离,最终实现三角网的裁剪。该算法对开曲面、闭曲面、复杂地质曲面裁剪效果都很好,算法复杂度低,易于编程,适用于绝大多数的地质曲线对不规则三角网的裁剪。

基于钻孔数据的地层三维可视化改进算法

地层可视化是三维GIS在地学中的一个重要应用。针对矿山特性,在综合前人研究成果的基础上,给出了一种由工程钻孔数据构建三维地层模型的方法,同时改进了构建地层的三角格网生成算法,提高了三角格网的生成速度,并通过一个建模实例展示了该方法的实际建模效果。

广西大厂锡矿田某矿体三维矿床数学模型

应用地质统计学的理论和方法,借助计算机以及矿床数学经济模型软件包和M icrom ine软件包,建立了广西大厂矿田某矿体的三维矿床数学模型。结果表明,该模型可以使矿山很清楚地了解矿体的形态、产状和化学组分分布特征等,为动态圈定矿体和计算储量打下了基础。

利用激光雷达技术制作古建筑正射影像图

为了古建筑的数字化保护和修缮设计,利用激光雷达的方法制作古建筑正射影像图.讨论了基本原理,论述了数据采集、三维三角网模型构建和正射影像图制作的过程和注意事项,最后制作了古建筑外立面的正射影像图.

基于带约束三角剖分的三维地质建模方法及应用

带约束的Delaunay剖分算法多应用于表达数字地面模型,用于三维地质模型的构建尚不成熟。为了直观显示工程地质结构和快速准确分析工程地质条件,可依据带约束Delaunay三角剖分算法分别生成地层、断裂、界线类地质结构的TIN模型,拼合形成工程整体三维地质模型。通过编制基于TIN模型的工程三维地质建模程序,建立了金沙江两家人水电工程坝址区域的三维地质模型,为工程地质评价及工程设计提供了决策支持,以此作为工程应用实例。实践应用表明,该方法具有快速、准确、通适的特点。

地层三维建模及OpenGL下三维可视化研究

地层三维重构及其三维可视化对地质信息的获取和地质解释具有十分重要的意义。对地层模型的三维重构进行了研究,提出了一种基于TIN的地层建模方法,有效地实现了地层模型的三维重构。该建模方法实现简单,构模速度快,适用范围广,并在OpenGL三维图形库下,实现了地层模型的三维可视化。