离散数据网格化参数的确定和数学模型的选择--以Sufer 7.0、Mapgis 6.0为例

使用计算机绘制等值线首先要对离散数据进行网格化处理.针对物化探数据的特点,详细地讨论了利用DEM模型进行网格化时如何设定所需的系列参数,同时对采用的数学模型进行了应用比较.

MAPGIS高程模型网格化参数的确定及网格化模型的选择

介绍了在MAPGIS系统里1:20万重力编图的技术方法,包括数据准备、不同投影坐标转换、数据格式转换、异常等值线勾绘、标准图框的生成、图框裁剪、误差校正合成等一整套技术方法.针对1:20万重力场特点,对三角网法和格网法实际效果进行对比、选择,详细讨论了MAPGIS高程模型网格化方法选择,网格化的范围、网格间距和网格线数所需参数的设定,搜索类型和搜索半径的确定等.说明了利用MAPGIS系统的高程模型绘制出符合出版要求的1:20万重力系列图件是可行的.

地球物理数据网格化参数的确定及模型的选择

根据地质目标体不同,探测深度不同,物探测网所采用的比例尺不同,相同比例尺测量,由于异常细节差异,点线距不同,使得不同比例尺测网采集同一物探数据,由于网格化差异,异常形态不同。为了尽可能准确体现地下地质体的异常范围、异常形态,正确的选择网格化方法,使后期异常解释更准确,该文介绍了如何正确选择地球物理数据网格化参数的方法。

基于分片参数化的保特征结构化网格生成方法

在数值模拟仿真中,四边形结构化网格具有稳定性好、精度高、收敛速度快等优势,因此四边形网格的生成和优化具有重要意义.针对保特征的高质量四边形结构化网格生成困难的问题,提出一种基于分片参数化的保特征结构化网格生成方法.首先提取模型特征信息,并使用特征信息和亏格数量分解模型,获取一组三维面片;然后通过参数化方法将三维面片投影到二维参数域,并在二维参数域利用标架场方法进行结构化分区;再将二维分区反投影到原模型以获取三维分区,并基于整数规划方法求解边界离散段数模型;最后在二维参数域生成四边网格模型,并通过迭代光顺优化网格质量,将网格反投影到原模型,得到最终的高质量表面结构化网格.实验结果表明,所提方法能保持模型特征信息,且生成网格质量比现有方法高.

网格参数化研究进展

网格参数化是计算机图形学和数字几何处理的基本工具,有着广泛的应用背景.对网格参数化的研究进展进行了综述,主要从参数域和参数化质量两个方面介绍了网格参数化的研究现状.根据参数域的不同,讨论了平面参数化、基网格参数化、球面参数化以及曲面间的交叉参数化;根据参数化质量的不同,介绍了保长度的参数化、保特征的参数化以及致力于参数域简单的参数化.对参数化进行了分类介绍和讨论分析,概括介绍了每类方法的主要思想,讨论了每类方法的主要特性,对其中一些方法进行了比较分析,并对参数化方法存在的难点问题和未来可能的研究方向进行了总结,以期对参数化的研究进展有全面的了解.

三角网格参数化在反射地震走时层析成像中的应用

矩形网格参数化是反射地震走时层析成像中的传统参数化方式,然而这种参数化方式本身的缺点(如剖分的灵活性差,对速度界面的描述精度差)却在层析成像的正反演过程中产生了很多不利因素:正演模拟和层析反演时存储量大、计算量大、计算耗时久,层析反演的方程性态差、求解难度高等。鉴于矩形网格参数化层析成像的上述缺点,将三角网格参数化应用到反射地震走时层析成像中,研究发现三角网格参数化本身的优点(如剖分的灵活性强,对速度界面的描述精度高)在层析成像的正反演过程中产生了诸多有利因素,大大减少了网格的数目,在正演模拟和层析反演时大大减少了存储量、计算量和计算时间,并改善了层析反演的方程性态,降低了求解难度。因此,三角网格参数化与矩形网格参数化相比在反射地震走时层析成像中更有优越性,模型试验表明两种参数化方式得到的层析反演结果具有可比性。

次网格积雪参数化在祁连山区斑状积雪带模拟中的应用

运用中尺度大气模式MM5,积雪参数化分别采用简单的积雪参数化方案以及考虑次网格积雪分布和雪密度变化的复杂积雪参数化方案,对黑河流域上游祁连站附近气温和降水进行模拟,与祁连站的观测值对比,检验积雪参数化方案中次网格积雪分布和雪密度变化在该地区气温和降水模拟中的作用.结果表明:简单积雪方案对网格积雪的非0即1描述在斑状积雪带是不合理的,尤其在黑河流域海拔3 300 m以下积雪多为斑状或片状,网格内积雪非均匀性的处理是非常必要的;通过耦合简单和复杂积雪方案的大气模式对气温模拟和观测值比较发现,新方案模拟的气温比旧方案模拟值更接近观测值,在气温低于0℃时改进尤其明显,说明使用复杂积雪/融雪方案可改进斑状积雪带气温的模拟.耦合复杂积雪方案的大气模式模拟的降水与观测值绝对误差低于耦合简单积雪方案模拟结果,复杂积雪方案的模拟结果降水错报率为使用简单积雪方案结果的一半,证明了耦合复杂积雪方案可以提高大气模式对该地区春季降水模拟的准确性.与积雪面积变化相对应,耦合复杂积雪方案模拟出了融雪产流量,而使用简单积雪方案则没有模拟出来.综上所述,耦合考虑次网格积雪分布和雪密度变化的复杂积雪参数化方案比耦合“非0即1”积雪方案可以更准确地模拟祁连山区冬、春季气温和降水.

网格曲面参数化映射的变形补偿及其在曲面加工中的应用

针对基于网格曲面参数化的轨迹规划中存在映射变形进而影响轨迹规划精度的问题,在分析网格曲面参数化映射变形场的基础上,提出了引入映射变形补偿的计算方法,包括补偿角度变形的方向映射、补偿拉伸变形的长度映射、针对不同三角片具有不同映射变形量的大跨度映射变形处理策略.在实例分析中,对参数化结果的映射变形进行了量化评估,并生成了复杂网格曲面上的等距线环形轨迹与实际的摆线抛光轨迹,验证了所提方法能够有效地补偿映射变形,保证轨迹规划的精确性,从而能够充分发挥网格曲面参数化的降维优势.

基于线弹性反向变形有限元法的网格参数化

针对复杂三角网格的网格参数化问题提出了一种基于线弹性反向变形有限元法的网格参数化方法。为了能够减少三角网格参数化带来的网格扭曲,首先采用保持网格伸缩内在量的方法将空间网格展平;然后以上述展平网格作为初始迭代解,建立线弹性有限元方法迭代方程,通过迭代求解使的网格节点残余内力或节点位移满足事先给定的收敛条件,最终求得网格参数化结果。计算结果表明,该方法能得到较好的参数化结果,非常适于复杂曲面的网格重划分等计算机辅助设计的应用。

复杂空间曲面的参数化网格划分方法研究

根据参数化有限元分析的要求, 提出了参数化网格划分的思想, 并详细地叙述了参数化网格划分的方法和实现途径。针对汽车覆盖件这种复杂的三维曲面这一特例, 编写了参数化网格划分的程序。最后利用该程序对某汽车公司匹卡车的第一横梁和某汽车油杯进行了网格划分, 成功地实现了网格划分的参数化。

中国南方地区VIC模型参数网格化公式及效果验证

以中国南方地区为研究区域,基于南方典型流域VIC模型的水文参数率定结果,运用多元逐步回归的方法分析了VIC模型水文参数与气候、土壤、地形地貌和植被因子之间关系,构建了中国南方地区VIC模型水文参数网格化公式,并对其进行了验证。结果表明,所建的南方地区VIC模型水文参数网格化公式均通过了显著性水平5%下的F检验,在验证流域上的应用效果较好,具有较高的模拟精度,为VIC模型在资料稀缺地区的应用提供了有力的技术支撑。

参数化网格划分方法研究及其系统实现

介绍了参数化有限元分析(PFEA)的概念和内容,提出了参数化网格划分的概念。详细阐述了通过参数化网格划分来建立有限元模型的途径;研究了参数化网格划分的具体内容和实现方法;给出了在Uni-graphics(UG)上实现参数化网格划分的工作流程。通过编程,在UG上开发了基于历史的曲面参数化网格划分系统——ParaMesh,实现了对曲面的参数化网格划分,并给出了若干参数化网格划分的实例。

基于弹塑性变形的快速展平算法与网格参数化

针对复杂CAD模型的展平问题,提出在三角网格上数值模拟汽车覆盖件一步逆成形的优化算法,实现了对车身零件毛坯料的快速估计.首先对初始网格进行补洞与局部重新网格化等预处理,得到辅助网格;为了减少变形,采用基于能量释放的初始解预示算法,并用基于金属板材弹塑性变形的一步逆算法进行迭代优化,得到修正的展平网格,经后处理得到最终参数化结果.将文中算法应用到自由边界网格参数化上,通过大量数值实验和比较结果表明,该算法不仅适用于工业上的坯料预估,而且在网格参数化的面积、扭曲变形方面有明显改善,同时具有较好的保角效果.

一种参数化网格剖分方法及其在电机优化设计中的应用

提出了一种适用于电机优化设计的参数化网格剖分方法。该方法将所有剖分节点坐标表示为一组几何参数的线性函数,当电机的几何尺寸变化时不需要网格重新剖分,能显著减少有限元(finite element method,FEM)预处理时间,并通过自适应网格剖分方法和交换对角线技术提高网格单元质量。对电机的参数化网格剖分模型进行FEM计算,利用表面响应法对FEM计算的结果进行处理,构建电机的优化模型,再利用粒子群优化算法寻求优化模型的最优解,得到电机的最优结构参数。将该方法应用于电机优化设计的两个实例,验证了其有效性。

含气膜孔涡轮叶片寿命可靠性设计优化中的网格参数化方法

为了自动实现含气膜孔涡轮叶片寿命的可靠性设计优化,减少其有限元计算时间成本,提出了含气膜孔涡轮叶片的非结构局部网格参数化方法。该网格参数化方法将叶片划分为参数化区域和非参数化区域,分别设计非参数化区域的网格以及参数化区域的网格控制点,更新气膜孔的形状和位置后,保持非参数化区域的网格不变,重构参数化区域的网格。相比于结构网格的全局变形方法,该方法能够在保证有限元计算精度的同时,很大程度上缩减有限元的计算时间,有效提高可靠性设计优化的效率。

利用ANSYS进行参数化有限元网格剖分

以起重机吊臂设计为例 ,介绍了利用ANSYS进行参数化有限元网格剖分的过程 ,本方法可推广应用于其它工程机械的设计。

中性层结下局地平缓地形起沙的次网格参数化研究

局地地形起沙对沙尘模式的预报精度具有重要影响。基于狭管与下滑效应以及气流过山的已有研究成果,研究了中性层结与局地平缓地形条件下风速在这两种效应下次网格参数化问题,然后基于平坦地形的起沙公式、引入局地地形的摩擦速度,得到了相应的次网格起沙公式,最后对狭管效应、下滑效应以及两效应的叠加进行了理想试验。试验表明:(1)对于狭管效应的次网格参数化问题,风从狭管的阔口进(出)、窄口出(进)时,风速、跃移通量与起沙量均增大(减小);(2)下滑效应致使风速、跃移通量与起沙量均增大,且山脚增幅大于山坡;(3)对于两种效应的叠加,当气流从狭管的阔口进、窄口出时,风速、跃移通量和起沙量同时增大,山脚风速大于山坡,大粒径沙粒跃移通量增幅大于小粒径沙粒。反之,窄口进、阔口出时,出入口宽度之比存在一临界值,大于此临界值,风速减小;反之增大。而且,除了在山脚的小粒径沙粒在一定风速条件下跃移通量会增大外,其余情况均减少。最后,提出了本参数化方法与数值模式耦合的分算法与整算法。

基于改进二次误差测度及网格参数化的三维人脸本征属性描述方法

3维人脸特征描述是3维人脸配准及识别的关键技术。该文针对3维人脸高分辨率模型特征分布不均匀且存在信息冗余的问题,提出一种基于模型简化和网格参数化的3维人脸特征描述方法。采用半边折叠及自适应收缩代价加权等手段对基于二次误差测度的网格简化方法进行改进,克服原算法中存在重叠三角形和丢失细节特征的问题。同时,基于多分辨分析思想,利用特征约束的保形同构映射对简化后的3维人脸模型在2维平面进行保形展开,并由此构造多分辨2维本征属性图。该方法将3维空间运算问题简化为简单的2维图像运算,显著降低了计算复杂度。对GavabDB 3维人脸库的识别实验表明,该文方法能有效描述3维人脸的本征属性,同时对数据缺失具有较强的鲁棒性。

保相似的网格参数化

网格参数化是数字几何处理中的重要问题,而三角网格又是典型的一种网格表示形式。为能够快速求解三角网格的平面参数化,同时减少参数化带来的三角形的扭曲,提出了一种保持形状相似的三角网格平面参数化方法—保相似参数化,该方法使得参数化后的网格的相邻两边夹角和长度比例在最小二乘意义下整体上保持不变,从而建立对应三角形的相似性。通过三角形的相邻两条边的夹角和两边的比例值建立线性方程组,在给定初始条件后可以快速地求解该线性方程组,从而得到参数化后的平面网格。该方法也适用于添加任何线性约束条件,而且整个算法是线性的。与现有的一些方法相比,该算法几何意义直观,操作简便。实例表明,该方法可以得到较好的参数化结果,非常适合于纹理映射等计算机图形学的应用。

骨架引导的网格模型圆柱面参数化

针对传统平面参数化不能直接对零亏格封闭模型参数化,而球面参数化较为适用于形态接近于球体模型的问题,定义了一种超圆柱面的参数域表示,并提出一种渐进的超柱面参数化算法,对于形态接近于圆柱或具有单支简单骨架的网格模型能够提供较小的几何形变;基于此,提出一种骨架引导的网格模型圆柱面参数化方法,能够对具有复杂骨架结构的网格模型实现全局参数化,它通过分块参数化由骨架信息得到的网格模型主体和分支,进而将分支圆柱面参数网格配准、优化并拼接至主体参数网格得到无缝的全局参数网格;对于人体和动物等具有明显骨架结构的网格模型,骨架引导的圆柱面参数化具有较小的几何形变.最后给出了实验结果,并展示了圆柱面参数化在约束纹理贴图中的应用.