基于似三棱柱體元地質(zhì)三維建模方法

http://www.***.*** 基于imagis的三維建模方法研究1 陳玉萍，武文波 遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧阜新（123000） e-mail：clark929@sohu.com 摘要：作者首先對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何糾正和數(shù)字化，然后利用三維地理信息系統(tǒng)軟件 imagis3.0,對(duì)數(shù)字化地圖進(jìn)行預(yù)處理、三維建模、紋理粘貼，建立了遼寧工程技術(shù)大學(xué)三 維景觀模型，實(shí)現(xiàn)了基于imagis的三維建模方法的研究，并就有關(guān)問題進(jìn)行了討論。 關(guān)鍵詞：imagis；數(shù)字地圖；三維建模；紋理粘貼 1.引言 近年來隨著城市規(guī)劃、交通、旅游、政府決策等部門對(duì)現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)表現(xiàn)需求的日益 增加,三維gis已成為國(guó)內(nèi)外gis界的研究熱點(diǎn)。三維景觀圖以直觀的三維地形、地物代替了 抽象的地圖符號(hào)，這就使得地圖超出了傳統(tǒng)的地理信息符號(hào)化、空間信息水平化和

文章針對(duì)大尺度研究區(qū)域勘探范圍有限、不能直接基于勘探數(shù)據(jù)構(gòu)建區(qū)域地質(zhì)體三維結(jié)構(gòu)模型的問題,提出了一種以平面地質(zhì)圖為研究對(duì)象的地質(zhì)體三維建模方法。此方法以平面地質(zhì)圖為基礎(chǔ),利用section軟件在dem模型(數(shù)字高程模型)約束下半自動(dòng)繪制一系列圖切剖面圖,將二維剖面映射到三維空間,利用三維剖面上輪廓線的對(duì)應(yīng)性和連續(xù)性構(gòu)建地質(zhì)體三維模型。通過廣西東平地區(qū)地質(zhì)體三維模型構(gòu)建實(shí)例,驗(yàn)證了該方法的可行性。

我國(guó)是一個(gè)多高山、多丘陵的國(guó)家,傳統(tǒng)的鐵路地理信息系統(tǒng)(gis)多從二維的角度出發(fā),很難立體、全面的對(duì)鐵路周圍的地質(zhì)情況進(jìn)行真實(shí)反映.為了解決這個(gè)問題,本文提出了一種基于arcgismultipatch數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三維建模方法.即從三維建模的角度出發(fā),結(jié)合arcgis的三維模塊以及三維gis在地質(zhì)工程的應(yīng)用,利用arcengine平臺(tái)對(duì)運(yùn)用multipatch元素地質(zhì)體進(jìn)行三維建模.

不規(guī)則三角網(wǎng)(tin),廣義三棱柱(gtp)和四面體(ten)是廣泛應(yīng)用于鉆井三維地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)模型。本文重點(diǎn)研究tin-gtp-ten混合建模方法,通過引入vtk作為可視化工具,利用vtk類庫(kù)中的相關(guān)建模函數(shù)以及其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點(diǎn)索引號(hào)集合來表達(dá)任意幾何體的特點(diǎn),對(duì)基于鉆井?dāng)?shù)據(jù)的傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模過程作了一些改進(jìn)。例如,通過在tin構(gòu)造方法上添加頂點(diǎn)排序步驟,使tin拓?fù)湫畔⒏迂S富。簡(jiǎn)化了gtp模型結(jié)構(gòu),使原來的6組拓?fù)潢P(guān)系只保留兩組,分別為修正的tin-gtp和gtp-頂點(diǎn),其中修正的tin-gtp拓?fù)潢P(guān)系能實(shí)現(xiàn)gtp快速剖分為四面體,用于模型顯示和空間操作分析。此外,利用vtk提供的蝶形細(xì)分方法來得到更加精細(xì)的模型體。實(shí)驗(yàn)表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整個(gè)模型系統(tǒng),也能實(shí)現(xiàn)線,面及體的快速查詢,模型數(shù)據(jù)的維護(hù)和更新也更為簡(jiǎn)便。

對(duì)幾種三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了比較,總結(jié)了克里格(kriging)插值方法在三維地質(zhì)體建模方面的種種優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,借助于gstl開源地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)庫(kù)和wxwidgets界面庫(kù),在dev-cpp開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了一個(gè)三維礦體數(shù)據(jù)的克里格插值系統(tǒng),為礦體的三維可視化提供了數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了kriging插值、變異函數(shù)擬合模型擬合程度的驗(yàn)證—交叉驗(yàn)證以及特定格式的結(jié)果輸出等功能。

近年來gis技術(shù)作為關(guān)鍵的空間信息方法,被廣泛應(yīng)用于地理信息相關(guān)的多門類行業(yè)。其中,礦山三維地質(zhì)建模主要是在傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)上,吸收了大量先進(jìn)的科學(xué)信息技術(shù),并有效利用地質(zhì)建模軟件構(gòu)建出基于gis的多元化、多方法的新型三維地質(zhì)建模方法,其能夠在一定程度上保持礦山數(shù)據(jù)在空間與時(shí)間上的統(tǒng)一,提高礦山管理的數(shù)字化程度,使其生產(chǎn)過程能夠更加的安全、可靠。本文主要圍繞應(yīng)用gis的礦山三維地質(zhì)建模方法進(jìn)行了探討分析,以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員的后續(xù)工作提供一些借鑒意義。

針對(duì)施工過程材料預(yù)定中繁瑣、重復(fù)且易錯(cuò)的算量過程,基于vba技術(shù)開發(fā)了三維建模及輔助算量程序。該程序可通過autocad和excel數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)的拉伸、切割及局部調(diào)整,基于autocad圖紙構(gòu)建真實(shí)尺寸建筑結(jié)構(gòu)三維模型,通過對(duì)三維實(shí)體的選擇自動(dòng)得出與體積、面積相關(guān)的工程量,包括開挖、回填土方量,墊層、結(jié)構(gòu)混凝土以及防水工程等。該程序可在一定程度上減少重復(fù)工作量、提高計(jì)算精度,且建筑結(jié)構(gòu)三維模型能給工程設(shè)計(jì)和施工人員以直觀認(rèn)識(shí),并形象地展示工程進(jìn)度。

針對(duì)已有隧道三維建模方法缺少交互性和多樣性的不足,提出了基于參數(shù)化建模技術(shù)的隧道三維建模與景觀仿真方法。試驗(yàn)表明,該方法能夠快速和有效的建立多種景觀隧道三維模型,能將隧道三維設(shè)計(jì)與三維場(chǎng)景形象直觀的表現(xiàn)出來,滿足隧道三維建?？焖?、多樣性和交互性的要求。

一，建模 1，閥體的建模 2，閥桿建模 3.彈簧 4，球頭 5，螺套 7，調(diào)節(jié)螺釘 8，手柄 9，膠墊 10，銷釘 二，裝配 1.添加組件，加入閥體 2.添加組件。加入閥桿，通過自動(dòng)判斷中心軸和接觸約束閥桿 3，加入彈簧 4，加入膠墊和調(diào)節(jié)螺釘 5，加入手柄 6，添加組件，加入銷釘 7，添加球頭 8，添加螺套 本次上機(jī)自我評(píng)價(jià)： 期末的大作業(yè)圖紙是從圖書館照找到，也是選的比較簡(jiǎn)單的一個(gè)手壓閥的三維實(shí)體 建模，總的來說，完成的很順暢。通過這次練習(xí)，這讓我對(duì)ug的使用更加的熟練。

工程地質(zhì)三維建模對(duì)工程決策、地質(zhì)分析預(yù)測(cè)及提高制圖效率有非常重要的意義。本文根據(jù)天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)層的特點(diǎn),基于收集的工程地質(zhì)鉆孔、剖面等多源數(shù)據(jù),運(yùn)用gis技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),采用多源數(shù)據(jù)耦合的簡(jiǎn)單層狀地質(zhì)體三維地質(zhì)建模方法,建立了臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型的可視化編輯分析、虛擬隧道漫游和科學(xué)管理,可為工業(yè)區(qū)的規(guī)劃管理和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等方面提供有效服務(wù)支撐。

對(duì)鐵路地質(zhì)三維建模方法進(jìn)行總結(jié),并探討鐵路地質(zhì)三維建模思路。論述bentley平臺(tái)下的地質(zhì)建模方法:將工程區(qū)域內(nèi)的環(huán)境和鉆孔數(shù)據(jù)錄入bentley數(shù)據(jù)端,在bentley圖形端制作巖性分界面,然后對(duì)規(guī)則塊體進(jìn)行切割,得到有體積的網(wǎng)格或者智能實(shí)體；最后給地質(zhì)屬性賦值,得到鐵路三維地質(zhì)體模型成品。研究表明,基于bentley平臺(tái)的地質(zhì)體模型成品可以很直觀地表達(dá)巖層在三維空間下的分布狀態(tài),經(jīng)過屬性賦值后,可以輕松地查詢到巖層參數(shù),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)在鐵路設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)和不足。

借助autocad環(huán)境,基于objectarx研究快速地建立木線花紋模型。從規(guī)則二維花紋入手,通過嘗試將平面花紋中的點(diǎn)、線替換成簡(jiǎn)單三維實(shí)體來建立三維模型。木線花紋不同于自然景物的模擬,建模方法主要是將平面花紋生成技術(shù)轉(zhuǎn)換到三維設(shè)計(jì)上來。

在solidworks環(huán)境下進(jìn)行了蝸輪蝸桿三維設(shè)計(jì)研究,這對(duì)類似復(fù)雜曲面的零件設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。

三維地質(zhì)建模與可視化是數(shù)字礦山的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),對(duì)礦山生產(chǎn)、地學(xué)分析和資源評(píng)估具有重要的意義。以鉆孔信息和地質(zhì)剖面圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提出了基于剖面的三維地質(zhì)建模流程,建立了地質(zhì)體的面模型及其相應(yīng)的地質(zhì)塊段體模型,最終實(shí)現(xiàn)了“剖面-tin-塊段”(section-tin-block)面體混合構(gòu)模和科學(xué)計(jì)算可視化。對(duì)建模涉及的關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究:提出“切開-縫合”法解決了形狀和頂點(diǎn)數(shù)目差異較大的相鄰剖面輪廓線重構(gòu)三維形體問題;研究了含島嶼多邊形的三角剖分算法,解決了含有夾石或孔洞的復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模問題。

基于skyline的城市三維建模研究 自從戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”的概念后,用數(shù)字形式表示地理空間成為熱點(diǎn), 數(shù)字省市、數(shù)字城鎮(zhèn)已經(jīng)成為世界各國(guó)發(fā)達(dá)省市和地區(qū)21世紀(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略,成為 爭(zhēng)先搶占科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的制高點(diǎn)之一。在構(gòu)建數(shù)字城市的過程中,城市三維 景觀建模是一個(gè)重要的組成部分,是攝影測(cè)量與遙感、地理信息系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)科 學(xué)等學(xué)科的研究?jī)?nèi)容之一。城市三維景觀的建立,將以全新的方式表達(dá)和處理地 理空間信息，在城市規(guī)劃、房地產(chǎn)開發(fā)、交通管理、旅游等領(lǐng)域起著重要的作用。 隨著信息化時(shí)代的迅速發(fā)展,人們對(duì)城市中各種三維信息的表達(dá)與處理日益 迫切,不僅需要表達(dá)單個(gè)建筑物或建筑物群體,還需要建立整個(gè)城市景觀模型,并 希望利用這些模型進(jìn)行有關(guān)城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)、應(yīng)急指揮等工作。然而,由于快速 構(gòu)建大規(guī)模三維模型較困難,城市三維建模受到數(shù)據(jù)資源不足的困擾。一方面, 規(guī)則、簡(jiǎn)單的

本文利用影像上提取的直線信息建立建筑物的初始模型,根據(jù)已知的影像內(nèi)外方位元素將初始模型投影到影像上,結(jié)合最鄰近直線廣義點(diǎn)平差迭代計(jì)算建筑物的位置參數(shù)與形狀參數(shù),實(shí)現(xiàn)建筑物的半自動(dòng)三維重建。這種方法能夠減少運(yùn)算量,提高建模效率與建模精度。然后基于建筑物模型內(nèi)部約束,給出了詳細(xì)的帶約束條件的建筑物廣義點(diǎn)攝影測(cè)量平差模型,最后試驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。

針對(duì)于地表以下地質(zhì)空間的研究,三維地質(zhì)模型是一個(gè)可以有效、直接的研究方法。本文從鉆孔、剖面和散點(diǎn)三個(gè)角度對(duì)地質(zhì)空間三維動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行理論和構(gòu)建方面的闡述,伴隨著三維gis技術(shù)的發(fā)展,為地質(zhì)空間三維動(dòng)態(tài)模型的深入提供了更廣闊的前景。

針對(duì)傳統(tǒng)的建筑物建模方法需要大量人機(jī)交互操作,建模過程復(fù)雜和成本高的問題,該文提出一種參數(shù)化建筑物三維建模方法。首先,以高分辨率遙感影像和建筑物立面影像作為數(shù)據(jù)源,在遙感和gis軟件平臺(tái)的支持下,提取建筑物的底面邊界、高度、樓層數(shù)、層高和屋頂類型等空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),并將其保存至gis空間數(shù)據(jù)庫(kù)。其次,提出基于拉伸、拆分、添加結(jié)構(gòu)面過程的建筑物主體結(jié)構(gòu)建模方案,并設(shè)計(jì)了模型自動(dòng)生成算法。進(jìn)一步,采用ruby面向?qū)ο笳Z言,通過調(diào)用sketchup平臺(tái)的應(yīng)用程序接口函數(shù),結(jié)合編程實(shí)現(xiàn)了建筑物的自動(dòng)化建模。最后,開發(fā)了建筑物參數(shù)化建模插件。實(shí)際建模實(shí)驗(yàn)成果表明:該方法能夠顯著降低建模人員勞動(dòng)強(qiáng)度,提高建模效率。

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,且能方便地模擬開挖過程,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。

介紹了一種新的天圓地方流道建模方法,并給出了兩種實(shí)現(xiàn)手段,即手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)和通過autolisp編程實(shí)現(xiàn),最后簡(jiǎn)要分析了該模型的特點(diǎn)。

文章介紹了三維地質(zhì)建模的相關(guān)研究方法及現(xiàn)狀,并和鐵路工程的長(zhǎng)大帶狀以及海量數(shù)據(jù)特點(diǎn)做了配準(zhǔn)度分析。詳細(xì)介紹了鐵路數(shù)字化選線系統(tǒng)的研發(fā)理念、實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及三維建模特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上闡明了基于鐵路數(shù)字化選線系統(tǒng)的線路工程地質(zhì)虛擬環(huán)境建模方法,并進(jìn)行了深入分析。分析表明,基于鐵路數(shù)字化選線系統(tǒng)的工程地質(zhì)虛擬環(huán)境建模是適合于鐵路長(zhǎng)大帶狀以及海量數(shù)據(jù)特點(diǎn)的方法。

基于三維激光掃描數(shù)據(jù)的建筑物三維建模 作者：吳靜，靳奉祥，王健，wujing，jinfeng-xiang，wangjian 作者單位：山東科技大學(xué),地球信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東,青島,266510 刊名：測(cè)繪工程 英文刊名：engineeringofsurveyingandmapping 年，卷(期)：2007，16(5) 被引用次數(shù)：7次 參考文獻(xiàn)(11條) 1.李清泉.楊必勝三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取建模與可視化2003 2.盧秀山.李清泉.馮文灝車載式城市信息采集與三維建模系統(tǒng)[期刊論文]-武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）2003(03) 3.王健.靳奉祥.盧秀山動(dòng)態(tài)激光測(cè)圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[期刊論文]-山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005(04) 4.鄭德華三維激光掃描數(shù)據(jù)處理的理論與方法[學(xué)位論文]2005