边坡地质工程空间信息查询与量算方法探讨

随着科学计算可视化技术和地质信息计算机模拟技术的快速发展,工程地质可视化的需求也日益迫切。数字地质编录信息系统,以摄影测量理论为基础,综合运用近景数字影像和数字图像处理等技术,实现了工程地质编录数据的采集、处理、管理、分析和成果输出一体化,提高了专业信息化和生产力水平。通过对现有工程三维建模软件的不足,以边坡地质工程开挖体为研究对象,在数字地质编录系统生成的空间数据的基础上,对边坡地质工程空间信息查询和量算方法进行研究。     

3D技术在岩土工程中的应用

由于三维可视化技术是将空间数据信息转换成三维图形,对大量数据处理具有高效性和直观性,该技术在岩土工程领域中已经得到了广泛的应用。主要介绍可视化技术在岩体的三维建模、三维数值模拟分析及岩体结构的三维网络模拟研究中应用。从而证明了可视化技术在岩土工程中的应用研究中具有十分重要的意义。     

基于数码影像的边坡工程地质编录信息系统

为实现地质编录技术向计算机辅助作业和信息化管理的转变,以摄影测量理论为基础,将近景摄影测量、数字图像处理、工程地质学和地理信息系统等多学科技术交叉集成,构建了一个面向边坡工程的影像地质编录信息系统.该系统采用普通数码相机成像技术,并基于摄影测量方法进行几何信息处理,使影像地质编录对专门设备及专业技能的要求大大降低,全面实现了边坡工程地质编录的数据采集、处理、管理、分析和成果输出等.理论精度和实际应用结果表明,边坡影像地质编录的中误差一般远小于0.3m,达到工程地质编录的规范要求.     

疏浚工程土质三维建模与可视化分析系统

为直观准确地理解和分析疏浚工程水下土质空间分布情况,提出疏浚工程土质建模与可视化分析方法。基于数据库技术、土质三维建模技术、模型检测与集成技术,建立疏浚土质集成模型。采用程序开发平台Visual Studio 2005,基于OpenGL和OpenNURBS,研制疏浚工程土质三维建模与可视化分析系统,实现了数字钻孔勘探模拟、三维任意剖切分析、土质信息实时查询、疏浚工程量计算分析以及其他成果输出等功能。实例应用表明,该系统不仅具有界面可视化、操作性强、自动化程度高、运算速度快等特点,而且其疏浚工程量计算方法提高了计算精度,计算时间缩短约50%,大大减少了土质分析工作量,能够更好地满足疏浚工程的实际要求。     

岩土工程勘察场地立体空间建模与可视化信息管理

基于钻孔勘探、标准贯入、地形测量等多源异构岩土工程勘察资料,研究了岩土工程勘察场地的数据预处理、立体空间集成建模与可视化信息管理方法,开发了相应的软件系统,实现了地形、建筑物、钻孔、地层、地下水等空间对象的三维集成建模、真实感可视化、剖切分析及勘察成果的信息查询与更新,形成了岩土工程三维勘察报告新模式.经多个岩土工程实际项目的应用与验证表明:采用所提出的三维建模技术与可视化方法,可自动建立岩土工程场地的立体空间三维集成模型,对岩土工程勘察领域的三维信息化建设具有较高的应用价值.     

岩土工程勘察场地立体空间建模与可视化信息管理

基于钻孔勘探、标准贯入、地形测量等多源异构岩土工程勘察资料，研究了岩土工程勘察场地的数据预处理、立体空间集成建模与可视化信息管理方法，开发了相应的软件系统，实现了地形、建筑物、钻孔、地层、地下水等空间对象的三维集成建模、真实感可视化、剖切分析及勘察成果的信息查询与更新，形成了岩土工程三维勘察报告新模式.经多个岩土工程实际项目的应用与验证表明:采用所提出的三维建模技术与可视化方法，可自动建立岩土工程场地的立体空间三维集成模型，对岩土工程勘察领域的三维信息化建设具有较高的应用价值.     

多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟技术

采用三维可视化建模技术建立了冬瓜山铜矿的地质模型和工程结构模型,采用实体模型与块段模型套合技术,并把所构建的三维模型应用到力学分析模型中,实现了力学模型单元网格的自动划分,解决了多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟问题.通过对冬瓜山的3种回采方案的力学分析,确定了最优的回采方案,研究结果对岩体工程设计和生产具有指导意义.图9,表3,参10.     

虚拟建筑群三维建模与可视化实现

论述了地形、城市建筑物以及其他附属设施的三维模型建立方法;探讨了三维对象模型与地形模型 的匹配问题;分析了虚拟建筑群的三维可视化过程;采用三维可视化技术,实现了某建筑群的三维建模与可视 化表达,具有很好的实用性,为进一步进行数字城市的三维建模及可视化设计提供了一种辅助手段。     

基于普通数码影像的边坡工程地质编录系统研究

面向边坡工程的影像地质编录系统,是以摄影测量理论为基础,以近景摄影测量、数字图像处理和GIS等技术为手段,以多学科技术交叉集成为特色的专业信息系统,其能够满足边坡工程地质编录的数据采集、处理、管理、分析和成果输出等各项技术要求。普通数码相机应用大大降低了影像地质编录对专门设备及专业技能的要求,编录精度能够达到工程地质编录规范要求。基于普通数码影像的边坡工程地质编录系统及技术,是一种现实的、有望全面替代现有手工作业方式的计算机辅助地质编录技术。     

隧道掌子面地质信息数字编录识别技术研究

研究隧道掌子面地质信息数字编录识别技术是为了发展隧道掌子面地质编录法,它主要是利用数字图像处理技术代替地质素描图,利用图像处理的模式识别技术代替专业人员对岩体节理、裂隙、层理等微构造发育情况的分析认识．本文结合隧道工程的实际情况研究了隧道围岩可视化分析预报技术和岩体结构图像模式识别技术．通过两项技术的研究,实现了对隧道开挖后围岩地质情况的超前地质预报和围岩分类信息的进一步细化认识．     

岩体结构可视化软件系统研究

岩体结构研究是工程地质特征和岩体结构力学性质研究的重要方面。作者引入计算机图形图像技术、人机交互技术及工程地质信息数据库管理实现复杂岩体结构可视化技术 ,研究讨论了复杂岩体结构可视化软件系统的开发思路。实现岩体结构在可视化下的信息数据库管理、图视化分析和地质模型研究 ,极大地扩展了对复杂岩体结构空间的认识及岩体结构性质研究。通过实例建立了岩体结构的三维可视化模型     

三维地质建模技术在北京地铁建设工程中的应用研究—以车公庄西站为例

随着北京地铁建设的飞速发展,对于地质情况、地面建筑及地铁结构的资料的合理利用和整合成为地铁建设领域的一个热点问题。三维地质建模技术以其强大的实时建模功能及展示功能成为解决这一难题的重要手段。利用北京大学信息地质研究实验室开发的小场景建模系统(Creatar Project Explorer)对在建的北京地铁六号线车公庄西站工程进行了地质体、地铁结构及地面建筑物的建模,并进行了三种模型的联合展示,展示的结果表明,小场景三维地质建模技术能准确直观地反映地面建筑、地铁结构及地层的空间关系,方便建设人员对地铁信息、结构信息实现高效的管理。这些研究成果也为三维地质建模技术在地铁建设过程中的应用提供了借鉴。     

城市三维地质信息系统的目标、功能与架构

利用现代信息技术构建一个集城市地表、地上、地下多雏、动态空间信息于一体的大型综合性三维地质信息系统是解决当前我国城市发展所面临的一系列地质问题的关键，该系统集信息输入、数据库管理和三维地质数据可视化分析功能于一体，并在此基础上实现城市地质环境常规分析评价、动态监测功能以及城市地质信息的Web发布和增值信息服务．在具体实现时，采用多层体系结构建立系统的总体架构，充分利用C／S、B／S结构各自的特点和优势，实现对海量空问地质信息的高效处理。     

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。     

三维地质模型支持下的滑坡体稳定性分析

针对具有复杂几何形状和地质条件的滑坡稳定性分析问题，提出实现基于滑坡地质体三维建模的稳定性三维分析方法与系统．根据地质勘探和二维解译资料，运用NURBS．BRep混合数据结构建模方法快速、准确地重构滑坡体三维地质模型．该模型不仅包含直观丰富的地质信息和反映空间变化的复杂滑动面，完成了滑坡的可视化表达；而且为滑坡稳定性计算提供滑坡体三维剖分几何模型和大量的基础数据，极大地方便了三维稳定计算和敏感性分析的实现．应用表明，该方法实现的系统功能强大，能获得大量的计算分析成果，满足实际分析需要，提高了滑坡稳定性三维分析的数字化与可视化水平．     

钻井地质环境因素描述技术及其应用

钻井地质环境因素的分布特征决定着钻井工艺技术的适用性。详细论述了岩石力学参数、岩石可钻性、地应力状态、地层压力体系等钻井地质环境因素的描述方法;并介绍了其在鄂尔多斯盆地富县探区的应用情况。针对富县气井复杂的钻井地质环境,在常规方法的基础上优化完善了可钻性、井壁稳定等计算模型,综合应用测井、钻井、物探、地质、测试等资料进行钻井地质环境因素精细描述,明确了各类因素的纵向和横向分布特征。以描述成果为依据提出工程建议方案,并取得了良好的现场应用效果。     

测井曲线融合方法研究及其在分层中的应用

地质分层时单采用一条测井曲线存在着局限性和多解性,为此,将多条测井曲线融合成一条无量纲曲线,突出多条测井曲线的公共信息,更好地反映地层的真实性,然后对融合曲线进行活度分析,分层的效果更加明显.曲线融合的实质是在信号检测和估计理论的基础上建立多条测井曲线数据融合的数学模型.在进行融合之前,要对测井资料进行异常点剔除和归一化处理,以消除或减弱测井信号中的随机信息干扰.应用这种方法得到的融合曲线减少了单一观测资料中的偶然误差,提高了融合测井资料在地质分层应用中的可信度.     

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。     

空间四面体剖分及可视化系统设计

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。针对三维建模时模型属性表达缺失和无法进行空间分析的问题,提出了一种TetGen结合WebGL来构建三维模型的新方法。该方法使用TetGen构建模型,既保留细节特征又能高效率完成地质体三维建模及模型的优化。同时,借助WebGL构建了三维模型的3D可视化系统,实现了细节层次模型的展示,并利用js完成模型的空间分析基本参数计算。提出的三维建模方法结合可视化空间表达的方式,不仅实现了三维模型快速准确的四面体剖分,还完成模型数据的组织与管理,强化了模型的空间分析能力,拓宽了模型在地学领域的研究与应用。