基于VTK和QT的层状地质体三维建模及可视化研究

地质体三维可视化是科学计算可视化研究领域的重要分支。如何把地下无法透视的构造信息,进行三维可视化,一直是地学领域的热点和难点之一。基于此,针对层状地质体的结构特征和三维建模方法进行了研究,在此基础上运用开源可视化工具包(VTK)和应用程序开发框架QT,完成对层状地质体的三维建模及可视化。最后结合兴城深部探测野外示范与实验基地的实际地震勘探数据,实现了对该区域的地质模型构建及立体展示。实践表明,使用VTK和QT作为层状地质体三维可视化的开发工具是可行的,完成了该区域6个地层地质体三维建模以及结合地震数据的综合三维可视化。     

三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法

数字露头技术已成功应用于地质研究,海量的地质露头模型与资料管理成为了技术难题。传统的信息管理方式,如文件夹管理、信息系统管理等,都无法直接获取露头的空间位置,也无法从空间位置直接检索到露头。针对这个问题,运用SuperMap灵活的空间检索功能,提出了一种在三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法,将野外勘测获得的照片、扫描所建立的三维模型、文字信息记录、位置等多种类型的资料纳入到空间数据库中,结合数字高程模型和遥感影像搭建三维地理场景来模拟现实地形地貌,实现从空间定位、地层地质、构造地质、岩相古地理、含油气盆地、岩性等空间与属性综合的露头信息检索管理。并运用SuperMap iObjects.NET 10i和C#.NET技术,在三维地理场景下实现基于地质特征的数字露头空间检索方法,搭建数字露头空间检索引擎平台,且对比传统信息管理方式,综合评价其更占优。     

基于激光扫描的三维数字露头表征技术在现代岩溶研究的应用

由于当代地质学发展趋向精细化、定量化,研究的地质目标尺度越来越小,已有的地质体表征技术亟待改进.现代岩溶现象在地下发育的溶洞系统具有更为复杂的三维空间结构和多变的环境特征,传统的地质考察方法已无法满足其研究需要.现利用三维激光扫描的技术特点,提出基于激光扫描的三维数字露头表征技术,利用三维激光扫描仪采集现代岩溶的溶洞三维模型进行岩溶现象的观察和分析.研究表明,传统野外地质考察具有一定局限性,利用三维激光扫描技术的特点,实现了湖南龙王洞的数据采集、数据处理及三维数据模型建立,采集处理后的模型精度较高、完整度和系统性较好.三维激光扫描技术实现了数字露头的建立和定量化程度的提高,是辅助地质研究者野外考察的有力工具.     

面向随钻的井筒可视化方法研究

针对随钻过程中数据的复杂多样性以及井下信息可视化的重要性,以随钻井轨迹数据和随钻测井数据为研究对象,研究并给出随钻井筒可视化建模的方法,建立立体井筒模型。基于成像原理给出钻遇地层可视化建模方法,建立地质属性映射模型,采用纹理技术实现二者的有机融合,真正实现随钻井筒的三维可视化。利用Open Inventor图形开发工具包,实现三维井筒的绘制和钻遇地层信息在三维井筒上的展示。     

基于GIS的数字油藏模型探讨

为了建立一个能沟通油藏地质和油藏开发的数字化模型,从空间数据信息的角度对数字油藏的实现途径进行了研究,提出在地理信息系统（GIS： Geographical Information System）基础上建立数字油藏模型,并在统一的GIS平台上进行油藏地质研究成果展示和开发动态分析。给出基于二维GIS数据模型的数字油藏的基本框架,并讨论了三维GIS数据模型与数字油藏的关系,提出用多层数字高程模型（DEM： Digital Elevation Model）和三维栅格等多种模型联合建立三维GIS数字油藏模块的实现方法,最后指出了GIS平台下进行数字油藏应用与油藏开发分析设计的前景。     

基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。     

基于J2EE平台和B/S结构的地矿工程三维可视化仿真技术

为了发展三维可视化技术,推进其在地矿工程系统中的应用,建立基于Web的"数字矿山"系统,设计了一种基于J2EE平台和B/S结构的矿山三维可视化仿真系统框架.采用JOGL技术,建立了基于B/S结构模式的矿山三维可视化仿真系统原型,形成了构建矿山复合场的一体化数字模型及"数字矿山"系统的关键技术.以某地下铁矿为实例,运用该矿的钻孔、矿体和井巷工程数据验证了所采用的三维可视化仿真方法和技术的可行性,展示了基于J2EE平台和B/S结构的矿山三维可视化仿真系统的发展与应用前景.     

基于带孔U-net神经网络的肺癌危及器官并行分割方法

为了提高肺癌放疗计划危及器官勾画的精度和效率,提出了一种基于带孔U-net神经网络的肺癌放疗计划危及器官肺及心脏的并行分割方法.首先,构建了肺窗、心脏窗以及纵膈窗下的三通道伪彩色图像数据集,将图像数据集分成训练集、验证集以及测试集;然后,搭建了带孔U-net神经网络,利用训练集和验证集对其进行训练和参数调优;最后,利用测试集对训练后的带孔U-net神经网络进行图像分割性能评价,并与U-net神经网络及3种传统图像分割算法进行比较.实验结果表明,带孔U-net神经网络分割性能最优,可有效地完成肺及心脏的自动并行分割,提高勾画效率,分割结果与人工勾画结果相当.     

基于勘探开发综合信息的新型数字油田研究

为实现空间地理信息与地下数字油藏的深度融合统一,解决不同专业领域横向分割问题,面向生产、科研、管理和决策的地上地下一体化应用需求,以三维GIS为平台,按照勘探开发管理模式进行架构设计编程,通过动静态数据库管理标准化、多业务功能融合和业务流程推送,搭建了新型数字油田研究平台架构。实现了油田勘探开发任意数据按行标进行存储管理、实时推送和分析研究,不同业务功能在平台上的协同工作,油藏与井输及地面数字模型的实时展示,现场管理的可视化控制,部署与重大方案的异地同步论证,以及开发决策的数字化和生产管控的智能化。介绍了该平台的研发过程与试点应用。     

基于3S技术的油田三维生产管理信息系统的开发实践

基于3S技术,以三维地理信息系统软件VRMap为平台,将数字高程模型、遥感卫星图像、油田地理信息数据、野外GPS定位数据、油田地面工程三维模型、油田开发生产数据等集成,提出了一套油田三维生产管理信息系统的解决方案.该系统可操作性强、成本低,可实现油田生产信息的三维可视化管理,具有广阔的应用前景.     

虚拟环境中水文数据时空展布和三维等值线生成算法研究

为实现海量数据的信息快速挖掘和直观表达,提出了基于数字流域仿真平台的水文数据三维可视化方法.该方法利用顾及地形特征生成的流域离散点作为数字流域仿真平台与观测数据和分布式水文模拟结果集成的基础;研究了流域水文数据时空展布和三维等值线生成算法与分区透明度和颜色值相结合增加视觉敏感性来虚拟表达水文时空信息;并引入计算机动画技术实现水文数据时空演变过程.最后将以上算法与数字流域仿真平台集成应用于长江上游降雨过程的动态三维可视化系统的构建,取得了良好效果.     

面向体元结构的三维地质模型剖切算法研究

文章针对三维地质建模和地质数据可视化中重要的体元模型,通过对三维剖切面的隐函数刻画,研究了基于可视化工具包(Visualization Toolkit,VTK)的三维地质模型剖切算法。重点对四面体数据结构模型和六面体数据结构模型分别进行剖切算法设计和功能实现。在三维地质模型中应用该剖切算法,结果表明该算法能够较好地对矿区各种形态地质体进行任意剖切,可有效提高三维地质模型的剖切效率。     

三维地质界面建模关键算法研究

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法,地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。本文就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法,地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

三维地质界面曲面建模关键算法

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法、地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法、地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

柳沟油田三维油藏建模与可视化研究

基于三维可视化技术和petrel地质建模技术的人机交互、函数计算和三维可视化技术支持,对延长油田吴起采油厂柳沟油田侏罗系延安组延9和延10油层组进行三维可视化地质建模及三维可视化研究,实现了地上地下一体化三维可视化展示,从而得到更加深刻、直观、真实再现的地质认识,进而对本油田地下地质情况有了更清楚的了解,建立了比较精准的三维地质储层和油井三维空间展示模型,为油田的开发及深度油藏研究、油藏管理提供了可靠的依据和技术支持.     

基于支持向量机的顾北煤矿北一矿区三维地质模型构建

三维地质模型是表征地下地层分布和地质构造的有力工具,可以简单有效的帮助地质解译和空间分析工作,但由于传统三维地质建模方法建模过程复杂、人为干扰影响大,非专业人士短时间内很难掌握并且建模质量难以保证。为满足矿山智能开采对高精度地质模型的需求,提高三维地质建模与可视化的高效性和直观性,提出一种基于支持向量机的三维地质建模方法,将地质体划分为大小均匀的栅格单元,根据栅格单元的属性类别构建三维地质体模型,并使用基于RBF核函数的支持向量机分类器对顾北煤矿北一矿区进行了实例验证,将模型进行开挖显示,与实际钻孔数据构建的地质剖面图进行对比,结果表明,该方法具有很大的适用性,并且可以很好的处理尖灭地层,建模效率以及准确率较高。     

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

可视化类库VTK在三维建模中的应用

采用VC＋＋6．0作为开发平台，引入三维可视化类库VTK，实现了散乱数据和体数据的建模．通过数据压缩、平面分割来减少数据量，分别采用不同的建模方法，如Delaunay三角化建模、轮廓线建模、MarchingCubes建模，实现了三维数据的建模．     

探讨MAPGIS的矿山三维建模方法

以敦煌磷钒矿为例,分析了三维数据模型的可视化表达与建模方法,基于组件MAPGIS K9技术,通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下,建立矿山三维地质勘查可视化与立体模型。可以实时修改数据、显示三维模型,查询矿山地质体的空间数据,同时还可以输出打印三维矿山矿体的渲染图,并给人一种直观的感受,为后期矿产资源开发提供了有力的科学依据。     

基于ArcEngine和钻孔数据的三维地表层建模与可视化

钻孔是获取地层信息最直观、准确和详细的手段,地层的内部构造可以通过钻孔信息应用三维建模方法表达出来.为了保证隧道施工安全,实现盾构隧道顶部地表层的可视化,提出了一种基于钻孔数据构建三维地层模型的方法:首先应用ArcEngine对钻孔数据进行预处理,得到钻孔的空间信息;基于三维约束Delaunay四面体化算法和预处理后的离散钻孔信息构建TEN(四面体格网)模型;在ArcEngine的平台调用数据库中的钻孔数据、地表层属性等信息,实现地表与钻孔信息的三维显示、信息查询和地层分析等功能.