面向真三维地学建模的海量虚拟八叉树模型研究

高分辨率和海量数据是真三维地学属性建模所面临的关键问题,传统的指针八叉树、线形八叉树及其变种模型在这方面存在不足,存储空间大、处理效率低。作者提出一种多级线性结构、无指针/无位置码的海量虚拟八叉树模型,采用基于规则分块的多级压缩机制实现了海量属性数据的高效压缩和组织,采用基于快速Morton码分解和数组访问的多级索引方式实现了属性数据的高效查询。新模型在内存和外存中具有统一的压缩原理、索引结构和查询机制,以数据块为基本单位进行数据交换,给出了具体的实现方法。应用实例表明,新模型能够有效处理海量属性数据,对于大范围、高精度的真三维地学属性建模及其分析具有重要的应用价值。

基于图形的可视化地学建模环境

概念地图是一种用于支持知识构建及知识共享的方法。通过概念地图 ,可以有效地创建知识 ,将不同用户及专家的知识以概念实体与概念关系的形式组织 ,以图形化的形式加以表示 ,来支持地学模型建模。基于概念地图的地学模型建模过程包括系统模型描述、用户模型定义、模型建造、模型解释与转换以及CASE生成几部分。随后 ,详细讨论了模型支持系统的应用特点 ,基于概念地图的空间模型建模的环境和工作流程。最后 ,利用永定河的水利工程等背景资料 ,建立了小清河分洪区背景信息的概念地图模型 ,利用建立的概念地图模型 ,在可视化建模环境下 ,建立了永定河洪水模拟模型。对洪水模拟结果和流域的社会经济统计数据进行叠加分析 ,得到了令人满意的的洪水灾情评估结果。

三维地学建模理论研究与实现

三维地学建模是数字矿山建设的关键技术之一,也是数字矿山实施的基础。本文阐述了当前三维地学建模的主流技术和方法,对各个方法进行了评述。把相关的研究成果应用于了具体的实践,实现了基于实体模型的三维矿体建模方法,解决了实体模型建模过程中的难题。并对我国未来数字矿山的建设做了展望。

矿山三维GIS似三棱柱地学建模

根据煤矿生产的实际情况,分析了建立煤矿三维GIS的必要性,从三维地学建模3DGM(3dimensional geoscience modeling)与虚拟矿山系统VMS(virtual mine system)耦合的角度出发,提出了一种3DGM方法:似三棱柱(Analogic TriPrism,简称ATP),设计了其数据结构。

三维地学建模的技术方法

对多种资料分析后认为,三维地质体普遍存在,随着信息发展,三维地学建模已引起地球科学界的高度重视,目前国内外已研制出了多种三维地学建模软件,并被广泛应用到地学的各个领域,地学三维建模理论体系和技术方法日趋成熟;对三维地学建模的空间插值技术、三维可视化技术、虚拟现实技术及地理信息系统技术作了重点阐述。

基于实体模型的三维地学建模研究与实现

阐述了三维地学建模的主要方法,对应用最为广泛的实体模型法进行了重点研究,建立了基于实体模型法的三维地学建模与储量计算系统(Mine Geography Information System,MGEOS),对我国的数字矿山建设进行了展望。

GIS在三维地学建模中的应用现状及思考

GIS的蓬勃发展,推动了全球范围内各个行业领域与地理信息的紧密结合及深入应用,三维地学建模即是起源于GIS与地球科学研究领域的深度融合。国内对三维地学建模的研究才起步,通过对其研究现状、数据模型和主要研究方法的总结,提出在三维地学建模中应突破传统建模方法局限、引入数学函数模拟、加强空间分析等,使三维地学模型更接近工程应用。

基于混合数据结构的三维地学建模研究

三维地质建模是实现数字矿山的基础和主要难点,论述了三维地学建模的主要建模方法,详细叙述了基于实体-块体混合模型的建模流程,并给予了实现,实验结果证明了方法的可行性。

三维地学建模在数字矿山建设中的重要作用

随着信息时代的到来,矿山企业信息化势在必行。同时,数字矿山的构建也必将成为实现矿山企业高产、高效、安全开采的有效途径。三维地学建模是数字矿山建设的关键技术之一,也是数字矿山实施的基础。本文阐述了三维地学建模在矿山建设中的重要作用以及当前三维地学建模的主要技术方法。最后对我国未来数字矿山的建设做了展望。

GIS在三维地学建模中的应用现状及探索

在GIS与地球科学研究领域有机融合后,三位地学建模得以形成,当前我国对三维地学建模的研究仍处于初期阶段,为确保GIS技术的实际应用价值等更大程度的发挥,加大力度探讨GIS在三维地学建模中的实际应用情况,具有一定现实意义。

城市地质建模技术突破之地学动态建模

城市地学建模技术是开展地质空间分析、地质现象解释、地质过程数值模拟、矿产资源评价、地下空间开发利用等的基础。目前,城市地学建模一般流程是“专业数据源处理—结构建模—三维应用”,这种建模方式称为城市地质地学“静态建模”。城市地质静态建模中的交互建模由于先要将建模区分割成多个建模单元分别建模,最后合并成整个结构模型,这样会造成建模数据量大、分块手动交互建模,投入人员多、建模周期长,模型更新困难等问题。并且数据一致性及完整性无法保证(原始专业模型与建模成果模型分离)(林钟扬等,2019)???。

基于GTP的断层三维交互建模方法

在总结分析现有断层建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱(GTP)的断层三维交互建模方法(岩柱体分区RPBP建模法).该方法以钻孔数据为建模主体数据源,主要步骤包括:根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网(CD-TIN);判断地质体内断层的类型及断层构模的优先级顺序,建立岩柱体界限三角形;以界限三角形为依据建立断层实体模型.软件实验表明,该方法能便捷可靠地实现包括正、逆断层及其相互切割的各类复杂断层系的三维交互建模.

基于径向基函数曲面的矿体隐式自动三维建模方法

矿体三维建模与可视化是矿山信息化与数字矿山的核心内容。目前国内外矿业软件普遍采用基于序列剖面或中段平面矿体边界多边形连接的显式矿体建模方法,建模过程需要大量人工交互且数据更新后模型重建困难。引入径向基隐函数,提出一种基于隐式曲面的矿体自动建模方法。该方法无需手工圈定矿体边界,直接基于钻孔化验数据进行空间插值,自动构建矿体三维模型曲面,并能针对夹石体自动单独建模;作为建模参数,边界品位重新设定后可自动更新重建矿体三维模型。针对某矿山数据进行了不同边界品位的矿体自动建模实验,与显式方法建模结果对比表明,基于径向基函数隐式曲面的矿体建模方法自动化程度高、模型光滑且无拓扑错误,可为国内数字矿山与地学三维软件的研发提供新方案。

地学模拟相关技术的研究与进展

地学模拟技术的一个发展方向是与地学过程分析密切结合,另一个发展方向是与数据可视化技术相结合。前者试图通过使用各种数学方法模拟地学随机现象,并对这些不良结构化或半结构化的地学问题进行定量化描述;后者运用计算机的三维可视化功能,在三维环境下将空间信息管理、地学解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合,实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化,并用于地学分析。回顾了地学中计算机三维地学建模技术、地质统计学和地学非线性现象模拟方法,并对该领域的发展进行了展望,认为加强地学模拟的理论体系、方法体系、技术体系的研究和实践既有着重要的理论意义,又有着重要的现实意义。

复杂地质构造三维地质体建模方法研究

阐述了三维地质体建模的步骤及特点。分别就轮廓线对应、镶嵌和分枝等复杂地质建模中的关键性问题进行了详细论述。以区域面积重合判断法为基础,结合加权品位重心曲线和轮廓线缩放系数两个参数,从局部和整体两个层面解决了轮廓线的对应计算问题。讨论了复杂轮廓线下的镶嵌和分支问题,并给出了基于通过添加控制线和辅助分支信息的解决算法。结合尖灭模型构成了完整的实体建模算法解决方案。实验结果表明此方法具有很高的实用价值。

一种基于GTP的复杂地质体真3维建模方法:岩柱体分区法

在总结分析现有复杂断层及倒转褶皱3维建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱(GTP)的3维交互建模方法(岩柱体分区RPBP建模法)。文中定义了岩柱体、界限三角形两个重要概念,RPBP法可以通过构建断层界限三角形,将复杂断层系转化为多个简单断层系,然后采用构建简单断层系模型的方法来实现复杂断层系的3维建模;而对于倒转褶皱,RPBP法则通过构建褶皱轴界限三角形避免数据局部重复和冲突,使GTP建模过程得以顺利进行。实验表明,该方法能便捷可靠地实现含多断层相互切割、倒转褶皱等复杂地质体的真3维建模。

地质科学大数据背景下的矿体动态建模方法探讨

三维地学建模的理论与方法在大数据时代该如何发展,是当下这一领域研究人员非常关注的问题。从现代三维地学建模的重要方法——隐式建模的角度,对三维地学建模方法与地质大数据系统的有机集成、以及如何利用大数据技术提高地学建模的效率和质量等问题进行了探讨。初步提出了一套基于地质科学大数据的三维地学建模方法和流程,包括:地质大数据的搜集、主题大数据系统的搭建、地质特征要素的深度挖掘和三维地学模型的动态构建。同时,也指出了大数据背景下高质效三维地学建模的关键在于:研究实现充分顾及地质对象和地质科学大数据特点的地学人工智能、机器学习、数据挖掘及空间推断方法。通过一个典型矿体建模的应用实例对所提方法的可行性进行了验证。

图形化的地学耦合建模环境与原型系统设计

耦合建模是近年来地学研究使用的重要方法。建模框架是应用较多的一类地学耦合建模环境。由于要求研究者完成耦合模型的程序编码,在一定程度上降低了它的可用性,同时也带给使用者更多的负担。本文以建模框架ESMF作为基础,对构建完全图形化的地学耦合建模环境中的问题和解决方法进行探讨。主要包括:根据确定的耦合模式及其隐含的模型调用和数据依赖关系,建立耦合模型代码的自动生成机制;以模型元数据为基础,提出表达模型变量语义相似性的OCF方法,进而给出校验耦合模型之间的时空一致性和变量匹配与否的方法。根据以上研究,设计图形化的地学耦合建模环境原型系统,并开发测试场景对其进行检验。结果表明,系统能够检测出测试场景中所有的错误耦合操作,而对于正确的耦合行为,耦合模型被顺利地创建并在ESMF中完全运行。

带精细属性特征的矿体实体模型动态构建方法

以地质统计学理论为基本工具,以三维栅格形式的矿体块体模型向其矢量形式的矿体几何结构模型转换,提出了一种矿体实体模型构建方法——克里格块体(KB)法.该方法对矿体内部相对稳定的矿石属性的空间分布情况进行了详细考查和评估;对特定约束条件下矿体三维块体模型的外部形态进行提取和重构,实现矿体实体模型的动态构建、更新及其表面地质属性的精细表达.理论分析和实际应用结果表明:对于大数多矿山,KB法都能够达到所期望的动态建模效果.

属性-结构(P-S)矿体动态建模方法

针对空间形态复杂的矿体三维模型动态构建难度大的问题,从决定其空间分布的本质属性出发,提出了一种解决途径:属性-结构(P-S)动态建模方法.先在较大的空间范围内构建出矿石属性模型;再依据不同的工业指标参数等约束条件,动态提取生成矿体属性模型和结构模型.在详细阐述传统矿体建模方法的驱动机制及决定矿体动态建模的本质属性的基础上,对这种方法的原理、特点及实现过程进行了详细阐述.理论分析及实践表明:矿体P-S动态建模方法能够以较高的质量和效率动态构建出形态复杂、信息量丰富的矿体三维模型,具有一定的可实践性和理论意义.