三维地学模拟体视化技术的应用研究

从体视化技术的内容、原理、过程等相关技术出发，结合三维地学模拟的概念、研究内容和方法，提出三维地学模拟的技术难题及其体视化的总体框架，并对三维地学模拟的体视化方法、显示算法、视觉模型等关键技术进行了研究，最后介绍一个应用实例．

三维地学模拟与数值模拟的耦合方法研究

提出了利用三维地学模拟与数值模拟的耦合来简化复杂数值模拟前处理的思路 ,并以三维地学模拟软件microLYNX与数值模拟软件RFPA和FLAC的耦合为例 ,提出了耦合的具体模式和方法 .这种耦合系统不仅使数值模拟的前处理得到简化 ,而且拓宽了三维地学模拟的应用领域 .

三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题

本文在综合评述三维地学构模方法及三维地学模拟软件国内外研究与应用动态的基础上 ,探讨了三维地学模拟在矿山应用中的三维地质曲面构建、三维地质体动态显示、三维空间拓扑分析、三维地质体任意剖面生成和三维地质信息查询等几个关键问题。

虚拟现实技术在城市三维地学模拟中的应用

虚拟现实技术强大的三维显示和交互能力,为解决地学领域中地上地下统一建模、空间分析等科技难题提供了新的研究手段和方向。以虚拟现实系统为平台,结合三维地质建模技术构建了虚拟城市地质环境,实现了地上与地下的集成建模,并对虚拟环境中二维导航、空间查询等交互功能进行了研究,从而为城市规划、建设和管理提供三维可视化决策平台,为建设"城市地质信息管理与服务系统"打下良好的基础。

三维地学模拟几个方面的研究现状与发展趋势

对三维地学模拟中的三维空间数据模型、三维地学模拟技术以及三维地学模拟软件的应用 3个方面的研究现状进行了总结 ,并指出了发展趋势与研究思路。

服务于铁路BIM设计的三维地学模拟技术研究

研究目的:铁路BIM设计基于三维建模与可视化技术对路基、桥梁、隧道和站房等铁路构(建)筑物进行虚拟建造。三维地学模拟技术是一种支持地质专家与计算机软、硬件进行三维的交互操作,科学推断一片三维空间区域的地质条件,形成数字化的三维地质模型,并在计算机中可视化展现的信息技术。本文基于三维地学模拟技术解决铁路工程地质条件的三维模拟问题,以三维的地质信息服务于铁路BIM设计工作。研究结论:(1)铁路工程地质条件的三维模拟具有特殊的专业性,不宜直接采用矿产、能源领域的传统三维地学模拟技术;(2)本文提出的一种基于线性钻孔的三维地学模拟技术能够有效实现铁路桥梁地段工程地质条件的三维模拟;(3)该研究成果可为铁路BIM设计工作提供三维地质信息。

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。

真三维地学模拟系统与水利工程应用

水利工程涉及工程地质与岩土开挖问题,在场址选择、渠涵选线、工程施工、沉陷与变形监测全过程中,需要一系列的地质调查、工程勘察、围岩结构及其稳定性分析基础工作。真三维地学模拟的主要目的是基于钻孔数据并综合地球物理与地球化学等多源地学数据来建立研究区域的集成地学空间数据库,并利用真三维体元来构建研究区域的数字化的真三维地层环境模型,从而在可视化环境中实现地层任意剖切、量算、揭层显示和开挖设计,以及各类地学统计、查询与空间分析。该文以煤矿地质环境建模为例,介绍了国产真三维地学模拟系统GeoMo^(3D)的基本功能,进而分析了GeoMo^(3D)在南水北调工程中的应用前景。

三维地学模拟研究现状及发展趋势

总结介绍了国内外3DGM中的三维空间构模方法、拓扑关系及软件开发应用研究现状,并对3DGM发展趋势作了初步分析。

基于空间信息的三维地学模拟理论及研究

介绍了3DGM理论以及构模方法,即块段构模法、线框构模法、实体构模法、断面构模法、表面构模法等,并从6个方面提出了若干个技术前沿问题,并对三维地学模拟的发展趋势和研究思路进行了分析,从而为其进一步的研究与软件开发提供了基础。

基于钻孔数据的水文地质层的三维地学模拟研究——以常州-武进地区为例

分析了三维地学模拟的研究现状,提出利用体视化技术进行水文地质层的三维地学模拟,并以常州—武进地区为研究实例,对水文地质层的三维建模、体数据生成及体视化进行了详细阐述。最后对体视化技术在地下水研究中的重要价值作了总结与展望。

一种基于似三棱柱的三维地学空间建模及应用

三维现象随着研究领域的不同 ,其描述空间实体的方法存在较大差异 ,一种数据模型很难适合所有的应用领域 ,应根据研究领域空间实体分布特征 ,设计出专用的三维空间数据模型。本文对三维GIS及地学领域的空间构模进行了研究 ,提出了一种三维地学空间构模方法———似三棱柱(STP)法。为该构模方法设计了数据结构 ,分析了其空间拓扑关系的建立 ,并在地质三维可视化实例中 ,用似三棱柱法构建三维地质模型。

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据。针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型。对于城市地下空间几何结构信息(包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线)的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换。

各向异性矿化特征的分析与模拟及其在储量估算中的应用

矿化作用往往是地质事件及局部过程共同作用的结果,导致矿体空间形态复杂多变、矿石品位呈各向异性、尺度不一的非线性空间变异模式。传统方法无论是在矿石量的计算方面还是在矿块内平均品位的确定上都存在多种误差,并且无法实现信息的动态管理及直观表达。文章以安庆铜矿中心矿区为例,采用对数块kriging与三维地学模拟技术相结合的方法实现了储量的准确估算与动态管理。根据样品数据的空间构形引入虚拟钻孔,通过层位标定算法实现了矿体形态的近似模拟;以形态模型为约束,采用对数块kriging方法,在矿石品位变异特征分析结果的基础上,构建了品位三维属性模型,进而完成资源储量的准确计算。通过对不同方法估算结果的对比分析表明,对数块kriging方法相对于普通kriging方法及传统块段法而言具有明显的优势,并且随子块数量的增加精度呈增大趋势,但很快趋向稳定。文章最后利用可视化技术展示了三维地学模拟技术在矿山生产和开发过程中动态更新及决策支持的能力。

地球化学场及其在隐伏矿体三维预测中的作用

本文从物理学"场论"的角度介绍了地球化学场的概念,并从场源、场作用及地球化学指标分布三个基本要素出发阐述了地球化学场的扩散、对流-扩散的动力学机制。首先,按照采样介质,将地球化学场分为原生的岩石地球化学场,以及次生的土壤、水系沉积物、水文和气体地球化学场,描述了组成各类地球化学场的要素。其次,将地球化学场的分析方法概括为静态的空间结构分析和动态的时空结构分析两种,提出要以场的动力学机制为基础,利用地球物理学中的正、反演理论来研究四维时空中地球化学场的发展和演化。最后,探讨了地球化学场时空结构分析与三维地学模拟两者之间彼此补充和相互验证的关系,三维地学模拟构建的场源及空间介质模型,为地球化学场的正、反演提供了初始条件,地球化学场反演的结果又可用来修正三维地质模型;探讨了地球化学场与大数据分析技术间的关系,即采用大数据的"数据驱动"的思路来挖掘其与多元地学数据之间的隐性联系,探索其与成矿过程的关联性。地球化学场与三维地学模拟、大数据分析技术的结合将为隐伏矿体三维预测中地下成矿物质的分布和演化提供依据。

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。

基于Tin和STP的3D地学混合构模

实现GIS与GMS的集成,可将地表信息和地下信息结合起来更加完整地表达地质现象,给地质专家提供更多的可视化信息和分析工具。根据实际工程钻孔数据的特性,提出了基于Tin和STP的混合空间构模技术构建三维地学模型。该技术在三维地学模拟系统的开发中得到了应用,实验结果表明GIS与GMS的一体化集成是可行的,也是RS、GIS、GMS的三位一体化集成的基础。

三维地质界面模型交互式选择方法研究与实现

三维空间中地质界面的直接交互式操作是三维地理信息系统研究的一个热点问题。在基于屏幕坐标映射、OpenGL中视口设置和空间点投影变换前后坐标关系的基础上,重点研究并解决了利用鼠标在屏幕上进行三维地质界面的交互式选择与查询问题,分别就空间点、线段和三角面片的交互式选择问题进行了研究和探讨,并作了对应的测试,研究成果在一定程度上对三维地质界面建模和三维地学模拟提供了强有力的技术和方法支持。

3D GIS与3D GMS中的空间构模技术

3DGIS和3DGMS是近10a来地学领域并行发展的两大领域。该文从研究对象、数据来源、空间参照、空间构模、拓扑描述、空间量算、空间分析及应用领域等方面分析了3DGIS和3DGMS异同,并从数学模型、高程特征、属性特征和构模方式等方面讨论并重新界定了空间维数问题。重点分析了空间构模技术,将3DGIS和3DGMS中的空间构模分为基于面模型、基于体模型和混合构模3大类,并进行了分析比较和讨论。指出3DGIS和3DGMS将殊途同归,并最终建立全要素的真3D地球信息系统。

I-SITE 3D激光成像系统在矿山勘测工程的应用

基于我国数字矿山建设中的矿山地理信息系统 (MGIS)、三维地学模拟 (3DGM)及矿山虚拟现实 (MV)技术 ,系统介绍了新一代矿山勘测技术I SITE3D激光成像系统的原理及应用实例。采用此技术能够快速准确地获取海量的实时动态真 3维地质、地形数据 ,支撑数字矿山体系空间信息模型的构建。