Construction and visualization of 3D vacant place model

The method of building 3D model was discussed at first. Aiming at the feature of mine vacant place,a method to build the 3D vacant place model based on multi TIN (triangular irregular network) was put forward, and the data structure and visualization of vacant place were discussed. Then some crucial technologies of realizing function in 3D-GIS were proposed. In addition,the software about special 3D mapping and assaying was introduced.

基于3D Voronoi模型形状不规则度组合梯度泡沫金属的动态冲击力学性能研究

泡沫金属的力学性能与其细观结构参数密切相关。四个形状不规则度参数梯度组合的3D Voronoi结构模型被用于开展动态冲击数值仿真实验,探究不同冲击速度下形状不规则度梯度组合类型对泡沫金属的变形特性、荷载-位移和能量吸收特性的影响。结果表明,冲击速率仅在临界速度范围内时对形状不规则度梯度组合模型的力学性能有明显影响,沿着冲击方向形状不规则度从小到大梯度组合的模型具有最优的能量吸收能力。

三维激光扫描与倾斜摄影技术在异形建筑三维建模中的应用研究

三维激光扫描、倾斜摄影测量等技术作为实景三维建模的基础技术手段,能够有效采集空间信息数据,创建实景三维模型。鉴于此,首先分析了三维激光扫描与倾斜摄影技术的应用价值和应用原理,其次介绍了数据融合与精度,最后介绍了技术应用实例,探究分析了三维激光扫描与倾斜摄影技术在异形建筑三维建模中的应用,包括技术路线、外业实施、点云建模、效果评估,实践证明,该研究能得到更高质量的建筑三维模型,优化了建筑设计效果。

约束Delaunay三角化在路线设计中的应用及其生成算法研究

综合分析了 CDT在路线设计中的应用 ,并提出了相应的解决方案。深入研究了适合各种应用的 CDT构建算法 ,即先不考虑约束条件构建初级标准 DT,再将约束边嵌入初始 DT中的两步法。标准 DT的构建采用改进和优化后的逐点插入算法 ,通过建立网格索引 ,实现数据的高效组织和管理 ,再结合方向搜索技术 ,研究出了三角形的快速定位算法。采用 WATSON的“数据相关三角形”算法优化构网 ,为减少优化时间 ,提出了按网格轮流取点的策略。实践证明 ,该算法具有速度快、网形优、精度高、用途广的特点。

一种基于边收缩的3维表面模型数据压缩算法

随着数据采集尤其是3维激光扫描技术的发展,对地物目标建立的表面模型越来越精细,由于其不仅导致数据存储量急剧增大,也降低了图形实时交互显示的速度,因此必须对表面模型数据进行压缩处理。为了对原始扫描构模表面模型进行合理、有效的压缩处理,在Garland提出的表面模型压缩算法的基础上,提出了一种新的基于边收缩的表面模型数据压缩算法。该算法首先依据二次误差度量准则计算边收缩的代价,同时确定各边收缩的顺序,然后利用半空间测试方法判断边收缩的合法性,以实现表面模型的边界区域与内部区域的同步压缩。实践表明,该算法不仅在高压缩比的情况下仍能保留原始模型的几何特征,而且能有效地保证压缩模型的质量。

基于AutoCAD的圆柱面上非规则曲线三维建模方法

分析了轧制各种形状花纹板材刀具轨迹的共同特征,研究了各种形状花纹板材的平面设计图与刀具轨迹的对应关系,提出了对平面设计曲线进行二维数据处理的一般方法,对二维数据处理结果向圆柱面上非规则曲线进行变换的三维建模和数据处理方法。在AutoCAD 环境下,利用 Autolisp 语言的编程功能,针对生产实际中切削刀具平面设计图,实现了圆柱面上非规则曲线的三维建模。该模型为刀具的数控加工提供了走刀轨迹仿真依据和走刀加工三维数据。

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN(Triangulated Irregular Network)和GRID,研究了模型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM(Digital Elevation Models)模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。

基于广义三棱柱体元的三维地层建模方法

为了解决基于广义三棱柱(GTP)的三维地层模型自动建模问题,提出了一种三维地层构造知识推理规则和建模方法。该方法结合钻孔数据特点和地层分布规律,首先以孔口数据生成地表面不规则三角网(TIN),然后根据地层构造知识推理规则,将TIN中的三角形逐个沿钻孔向下扩展生成GTP,建立三维地层模型,能够解决包括尖灭、分叉和断层等在内的复杂地层构造推理和自动建模。该方法对基于GTP的三维地层建模具有一定的参考价值和指导意义。

基于工程柱体的三维地质建模方法

提出了一种基于工程柱体的三维地质建模方法。该方法结合钻孔数据特点和地层分布规律,根据钻孔平面位置将勘探区域划分为若干工程柱体,对每个柱体侧面进行矿段对比连接,得到柱体线框图,再逐柱、逐层、逐面构建三角网,最后构建出整个地质体的三角网,建立三维地层模型,能够解决包括尖灭、分叉和断层等在内的复杂地层构造推理和自动建模,便于按储量级别进行储量估算。该方法对基于工程柱体的三维地质建模具有一定的参考价值和指导意义。

地质曲面“三维联动编辑”的一种实现方法

为提高地质曲面建模的精确度和合理性,完善三维地质建模软件的平、剖面三维联动编辑功能,针对"地质工程师三维助手"建模软件中构建的不规则三角网模型,提出了三角网交换边算法,并在此软件中编码实现并验证了此算法的可行性。结果显示:三角网交换边算法在编辑二维和三维三角网的同时,能够联动编辑对应的等高线平面图和剖面图,并自动更新三角网的拓扑关系。

非规则三维建筑模型的保结构变形

为了快速生成大量与输入风格一致的三维建筑模型,提出一种针对非规则三维建筑模型的保结构交互式变形技术.该技术以一般的三维网格模型作为输入,经过若干预处理操作形成带标记的包围盒层次结构,以此作为变形操作的分析基础.变形算法的核心思想是将原始的复杂结构分解为一组一维的结构序列,然后逐条对一维结构序列施加变形操作.在对一维结构序列的变形过程中尽可能以可重复的元素来填充变形空间,实现对输入结构特点的保持.实验结果表明,该技术可用于各种不同风格的建筑模型.

基于三维地质建模的北京市平原区沉降分析

为综合分析北京市平原区沉降机理,首先进行数据结构设计,开发三维地质建模系统;然后采集北京市平原区三维地质数据,进行数据格式转换等处理并载入三维建模系统;最后在系统中叠加沉降趋势图、北京平原区交通路线图,对北京市平原区沉降机理进行综合分析。结果表明:动载荷等外在因素是北京平原区沉降驱动力,而北京平原区地质构造、第四系可压缩层及断层是沉降内在控制因素。

基于模型的非规则物体三维重建

提出了基于模型的三维重建方法,采用了“积分”的思想,由一系列截面来拟合模型,再生成完整的物体,实现了对椅子的重建。

层状矿体等高线离散化后的四面体建模

基于不规则四面体的三维实体建模方法具有很多优点,但在层状矿体的建模中,该方法却不能准确地描述其层状界面。根据层状矿体建模数据的特点,先将层状矿体的等高线进行等距离散化,再建立不规则四面体三维实体模型,并为该方法设计由点、面和四面体组成的逻辑模型结构。该方法用VC++.net编程得以实现,并使用内蒙某煤矿的实际数据,建立了相应的矿床三维实体模型。实践表明,通过离散化等高线后建立的层状矿体四面体模型,能够准确反映出层状矿体的层状界面,实现对层状矿体的三维实体建模。

重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究

掌握列车移动荷载作用下路基的动应力响应特性可为路基沉降预测、状态评估提供依据。建立重载铁路车辆-轨道-路基三维动力有限元模型,并在钢轨轨面引入中国三大干线不平顺轨道谱以实现轨道不平顺的模拟。通过数值计算,分析了轨道高低不平顺对路基面动应力分布的影响,统计了4种列车轴重下路基面3个位置(钢轨下方,线路中心)处的动应力峰值沿线路纵向的分布,对路基面动应力峰值的随机分布形式进行了正态性检验,对动应力峰值的最大值进行了预测。结果表明:轨道不平顺导致路基面动应力沿路基面中心不对称,路基面动应力峰值沿线路纵向服从正态分布。随着轴重的增大,动应力峰值离散程度增大,动应力峰值分布曲线变陡。动应力峰值的预测值和现场实测值相吻合,证明了有限元模型及统计分析方法的正确性。研究结果对路基动变形及累积沉降的可靠性分析提供依据。

轨道复合不平顺对无缝线路横向变形的影响分析

轨道复合不平顺会对行车的安全及稳定性产生较大影响,也是影响无缝线路横向变形的一个重要因素。为研究轨道复合不平顺对无缝线路的具体影响,通过构建三维轨道框架非线性有限元模型,采用轨道框架单点(或多点)位置发生横向及竖向位移来模拟复合不平顺状态,通过计算获取节点位移变化规律,进而分析轨道复合不平顺对无缝线路横向变形的影响作用。研究结果表明,轨道的复合不平顺会对无缝线路的横向变形产生显著的影响;当线路出现三角坑等类似病害时,其节点位移变化更为显著,在无缝线路的日常养护维修中应尤为注意。

基于整体映射的不规则三维模型多细节层次描述

针对无孔洞、有边界的不规则三维模型,提出一种整体映射的多细节层次描述方法:先通过整体映射变换,将三维网格无遮挡、均匀地映射到平面正方形中;再通过正方形中初始网格的自动细化和重采样,得到所需的网格简化模型;获取不同层次简化模型,从而构建多细节层次描述。相对于传统的几何元素删除型网格简化局部型算法,以及新近的基于几何图像描述的整体型算法,该方法算法快速、简单、稳定,描述效果也较好。

桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织

结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景.

一种三维结构建模中的地层厚度控制算法

在三维结构建模中,构建地层面时常常因不符合真实地质情况的插值点出现而产生不合理的层面厚度.针对这一问题,提出一种厚度控制算法.首先对不规则三角网建立空间索引和OBB碰撞模型,在此基础上进行相交测试找出不合理厚度位置,然后采用拓扑学中几何图形剖分的思想,在0维和1维上进行厚度调整.该方法已在石油、矿山领域成功运用,应用结果表明本文算法求解速度快、运行稳定、结果可靠,能自动有效地控制层面厚度,避免了大量人工交互的厚度调整操作.

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。