基于交叉折剖面高精度三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建方法

三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)能夠形象表達(dá)地質(zhì)體的地層信息及空間構(gòu)造特征,對(duì)于工程設(shè)計(jì)和決策具有十分重要的意義。在綜合前人研究成果基礎(chǔ)上,提出一種基于二維地質(zhì)剖面構(gòu)建三維地質(zhì)模型的方法,該方法充分利用已有資料,并融入專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn),具有用戶交互簡(jiǎn)單、對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象處理能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí),本文還分析了建模過(guò)程中的若干關(guān)鍵問(wèn)題,并設(shè)計(jì)給出了相應(yīng)的算法,最后通過(guò)一個(gè)具體的工程實(shí)例展示了該方法的實(shí)際建模效果。

為解決三維地質(zhì)模型不確定性問(wèn)題突出、精度難以評(píng)價(jià)的難題,分析了三維建模過(guò)程中誤差來(lái)源,提出采用c-f方法對(duì)三維地質(zhì)模型各階段不確定性進(jìn)行統(tǒng)一度量,以實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度有效評(píng)價(jià)。以扎哈淖爾露天礦為工程實(shí)例,構(gòu)建了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型精度評(píng)價(jià)體系,以解析法和模糊評(píng)價(jià)法確定了各證據(jù)的可信度,以簡(jiǎn)單有效的ahp方法確定了各證據(jù)權(quán)重,經(jīng)證據(jù)的合成與傳遞,有效地實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度定量化評(píng)價(jià),最終確定了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型的可信度為0.783。經(jīng)實(shí)際采動(dòng)量核算,驗(yàn)證了該方法的可行性,提高了模型實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2004年開(kāi)始數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)在全國(guó)區(qū)調(diào)中全面推廣應(yīng)用,運(yùn)用數(shù)字地質(zhì)填圖過(guò)程中獲取的prb數(shù)據(jù)直接構(gòu)建淺部三維地質(zhì)模型具有重要研究意義。構(gòu)建三維地質(zhì)模型的關(guān)鍵是三維地質(zhì)界面的構(gòu)建,本文重點(diǎn)闡述了斷層面、第四系界面、地層面、巖體界面、殘留頂蓋界面、俘虜體界面等6種主要地質(zhì)界面的構(gòu)建流程與方法。面的構(gòu)建時(shí)應(yīng)先創(chuàng)建模型的邊界面(dem面、模型的底界面、模型的四周邊界面),再建斷層面,最后按地質(zhì)體新老順序依次構(gòu)建其他地質(zhì)界面,構(gòu)建地質(zhì)界面時(shí)應(yīng)遵循\"野外路線數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù),地下地質(zhì)數(shù)據(jù)為約束數(shù)據(jù)\"的原則。該方法建立的地質(zhì)界面與地表填圖數(shù)據(jù)和地下地質(zhì)數(shù)據(jù)都能夠完全吻合,建立的地質(zhì)界面精度高且美觀,但受地表產(chǎn)狀可推測(cè)深度的限制,該方法僅適用于淺部三維地質(zhì)模型的構(gòu)建,但構(gòu)建的模型可以作為深部三維地質(zhì)建模的參考與約束。建模單元可以與地表填圖單元相同,也可以進(jìn)行少量的合并,模型可達(dá)到的精度較高,模型的精度取決于野外填圖路線數(shù)據(jù)的精度和數(shù)量,尤其是野外路線中的點(diǎn)間界線和有效產(chǎn)狀的精度和數(shù)量。為了保證模型的精度,在野外路線填圖過(guò)程中應(yīng)盡量保證每條野外路線中的點(diǎn)間界線(b)都具有有效產(chǎn)狀,在地質(zhì)界線產(chǎn)狀變化較大的部位需要適量增加產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

針對(duì)傳統(tǒng)勘探剖面構(gòu)模人工干預(yù)較多、模型精確性有待提高等問(wèn)題,研究了一種智能化與人機(jī)交互相結(jié)合的三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建方法,并結(jié)合該方法對(duì)控制模型不確定性的主要因素及約束方法進(jìn)行了分析。該方法以面向勘探剖面的三維地質(zhì)模型構(gòu)建工作流程為主線,通過(guò)優(yōu)化提升各環(huán)節(jié)自動(dòng)化、智能化工作程度以提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的速度與精度?；谠摲椒ㄑ邪l(fā)的軟件功能模塊能較好地實(shí)現(xiàn)勘探剖面二維平面快速編圖及剖面邊界三維空間動(dòng)態(tài)重構(gòu),進(jìn)而基于三維勘探剖面實(shí)現(xiàn)面向用戶自定義屬性約束的地質(zhì)界線動(dòng)態(tài)提取和三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)表明,該方法不僅能有效提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的效率和精度,而且對(duì)模型幾何形態(tài)的不確定性程度具有較好的約束控制作用。

基于交叉折剖面的3維地質(zhì)表面建模方法研究

在油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域,經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對(duì)地形進(jìn)行描述,而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時(shí)繪制的瓶頸。因此,對(duì)地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡(jiǎn)化的同時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法:通過(guò)刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來(lái)減少數(shù)據(jù)量,同時(shí)運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算進(jìn)而提高建模速度。試驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡(jiǎn)化,從而滿足實(shí)時(shí)顯示的需要。

在油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對(duì)地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時(shí)繪制的瓶頸。因此，對(duì)地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡(jiǎn)化的同時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過(guò)刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來(lái)減少數(shù)據(jù)量，同時(shí)運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算進(jìn)而提高建模速度。試驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡(jiǎn)化，從而滿足實(shí)時(shí)顯示的需要。

在油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對(duì)地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時(shí)繪制的瓶頸。因此，對(duì)地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡(jiǎn)化的同時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過(guò)刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來(lái)減少數(shù)據(jù)量，同時(shí)運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算進(jìn)而提高建模速度。試驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡(jiǎn)化，從而滿足實(shí)時(shí)顯示的需要。

在油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對(duì)地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時(shí)繪制的瓶頸。因此，對(duì)地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡(jiǎn)化的同時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過(guò)刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來(lái)減少數(shù)據(jù)量，同時(shí)運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算進(jìn)而提高建模速度。試驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡(jiǎn)化，從而滿足實(shí)時(shí)顯示的需要。

提出基于鉆孔數(shù)據(jù)和交叉折剖面約束的三維地層建模方法,解決了單純基于鉆孔數(shù)據(jù)建模方法中無(wú)法控制鉆孔間復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象等問(wèn)題。在該方法中,還利用道格拉斯-普克(douglas-poiker)矢量曲線抽稀算法對(duì)交叉折剖面中的矢量地層曲線進(jìn)行了處理,消去了光滑曲線上對(duì)模型質(zhì)量無(wú)影響的密集頂點(diǎn),避免了在剖面線處delaunay三角剖分出現(xiàn)過(guò)多非正三角形,從而提高了整個(gè)模型的精度。在\"杭州市城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)\"中應(yīng)用該方法取得較好的效果。

三維地質(zhì)模型主要通過(guò)剖面構(gòu)造·自動(dòng)建模方法要求這些剖面基本平行,并且相鄰剖面地質(zhì)體的差別不能過(guò)大·本文針對(duì)剖面數(shù)據(jù)較少且不平行的情形,設(shè)計(jì)了人機(jī)交互的三維地質(zhì)模型構(gòu)造方法,利用普通多面體柵格化算法和由marchingcubes算法得到的光柵矢量化,實(shí)現(xiàn)了光柵和矢量模型的相互轉(zhuǎn)換·在保證模型間拓?fù)湔_的基礎(chǔ)上,提高了地質(zhì)模型的編輯效率,并在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)·

由于信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高,計(jì)算機(jī)開(kāi)始越來(lái)越廣泛地運(yùn)用到科學(xué)研究當(dāng)中。這也為基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理和三維地質(zhì)模型構(gòu)建的信息化,打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文詳細(xì)的介紹了信息化背景下,基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法,希望能夠闡明自己的一些見(jiàn)解。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)地質(zhì)體應(yīng)用模型研究較多,由于專業(yè)方向不同、各類數(shù)據(jù)間的差異,其構(gòu)建方法眾多.本文選擇兩種方式,一是基于dem插值曲面構(gòu)建應(yīng)用模型,動(dòng)態(tài)演示年際地面沉降和地下水位變化,并對(duì)其成因、發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行分析評(píng)價(jià).二是選擇具有空間插值性質(zhì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)—視電阻率數(shù)值,構(gòu)建應(yīng)用模型,可以顯示數(shù)據(jù)的空間展布,進(jìn)行切割、開(kāi)挖,以及等值面追蹤等功能,進(jìn)而根據(jù)其分布規(guī)律反向驗(yàn)證地質(zhì)體模型中地層劃分的正確與否.總之,應(yīng)用模型與地質(zhì)體模型的耦合,在地下資源的管理、展示、分析,地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以及輔助管理部門(mén)決策等具體工作方面,有較強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐意義.

三維地質(zhì)模型是一個(gè)較為直觀、有效的研究地質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)容的方法。文章將三維地質(zhì)模型分為面模型、體模型和混合模型三類,并從曲面插值法、三角網(wǎng)剖分法和地質(zhì)斷層建模法三個(gè)方面理論化地闡述了三維地質(zhì)模型的可視化方法,最后就典型的體模型和虛擬鉆孔模型進(jìn)行了分析,描述了三維地質(zhì)模型可視化的應(yīng)用。

為了獲取三維地質(zhì)體任意方向的剖面圖,在四面體建模的基礎(chǔ)上,利用面與面之間的相切關(guān)系以及四面體剖切后拓?fù)潢P(guān)系的一致性,在三角形自分解基礎(chǔ)上完成了三維地質(zhì)體的任意剖切,并在vc環(huán)境下利用opengl對(duì)該剖切進(jìn)行了顯示。仿真結(jié)果表明,該方法實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)體任意方向的剖切處理,提高了繪制地質(zhì)剖面圖的效率。

在巖土工程有限元數(shù)值模擬中,復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境使得建模困難,模型一般都被簡(jiǎn)化處理。其結(jié)果直接影響計(jì)算的準(zhǔn)確性。借助地質(zhì)模型能最大程度地表達(dá)地質(zhì)實(shí)際的特點(diǎn),將地質(zhì)模型和數(shù)值模型相結(jié)合,提出一種新的巖土工程有限元建模方法——crm地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法。其核心思想是將三維地質(zhì)模型經(jīng)過(guò)特定方式轉(zhuǎn)化為符合有限元網(wǎng)格要求的數(shù)值計(jì)算模型。具體轉(zhuǎn)化過(guò)程為:①根據(jù)計(jì)算范圍對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行區(qū)域切割;②從切割模型提取控制數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu);③對(duì)重構(gòu)模型按地層屬性自動(dòng)剖分有限元網(wǎng)格;④將網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)值分析系統(tǒng)完成建模。通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)與實(shí)例驗(yàn)證,這種方法能準(zhǔn)確生成復(fù)雜模型網(wǎng)格,整體建模速度快,自動(dòng)化程度高,且能方便地模擬開(kāi)挖過(guò)程,并可為不同的數(shù)值分析系統(tǒng)使用,極大地提高了前處理工作的效率。

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測(cè)地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征.以沈陽(yáng)地鐵十號(hào)線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實(shí)例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實(shí)現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建.結(jié)果表明地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù).

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測(cè)地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征。以沈陽(yáng)地鐵十號(hào)線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實(shí)例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實(shí)現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建。結(jié)果表明:地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù)。

我國(guó)高放廢物地質(zhì)處置經(jīng)過(guò)30多年研究,已初步確定新場(chǎng)為地下實(shí)驗(yàn)室推薦場(chǎng)址。開(kāi)展新場(chǎng)巖體三維地質(zhì)建模研究,一方面能夠充分利用已有資料準(zhǔn)確地表達(dá)各種地質(zhì)現(xiàn)象,直觀再現(xiàn)地質(zhì)單元的空間展布及其相互關(guān)系；另一方面可以挖掘隱含的地質(zhì)信息,方便地質(zhì)分析和工程決策,這在地下實(shí)驗(yàn)室研究階段非常重要。在對(duì)新場(chǎng)已有資料綜合分析和解譯的基礎(chǔ)上,建立了巖體的三維地質(zhì)模型,直觀地再現(xiàn)了新場(chǎng)巖體地質(zhì)環(huán)境特征；并基于地質(zhì)建模結(jié)果,開(kāi)展了鉆孔設(shè)計(jì)等工程應(yīng)用,取得了較好的效果。本研究可為我國(guó)高放廢物地質(zhì)處置后續(xù)工作中地質(zhì)分析與工程設(shè)計(jì)提供有益參考和技術(shù)支持。

本論文介紹了一種基于機(jī)載lidar技術(shù),快速獲取建筑物三維模型的快速構(gòu)建方法。首先,將高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)濾波及相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法,得到了建筑物的點(diǎn)云信息；其次,利用獲取到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)提取,分別構(gòu)建特征線與特征面,采用7參數(shù)建筑物模型的方法,實(shí)現(xiàn)了建筑物的三維建模；最終,利用這種方法得到了場(chǎng)景中所有建筑物的快速重建。

水電工程地下洞室區(qū)域所處的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜,二維設(shè)計(jì)方法有一定的局限性.引入非均勻有理b樣條(nurbs)技術(shù),并結(jié)合地質(zhì)交互解譯、tin算法和地質(zhì)趨勢(shì)面分析理論方法構(gòu)建三維地質(zhì)模型.基于三維地質(zhì)模型,提出地下洞室三維參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念和方法,對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行分析,并應(yīng)用改進(jìn)的層次分析法,構(gòu)建地下洞室設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選模型.通過(guò)在某水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的可行性.

歷史建筑結(jié)構(gòu)、紋理復(fù)雜、多樣，傳統(tǒng)的建模手段無(wú)法模擬其面貌。利用傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建歷史建筑三維實(shí)景模型具有快速、準(zhǔn)確、真實(shí)的特點(diǎn)。文章以鎮(zhèn)江市新河一條街歷史建筑為例，詳細(xì)介紹的歷史建筑三維實(shí)景模型構(gòu)建的方法及技術(shù)要點(diǎn)。