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。     

一种基于钻孔数据的优化三维地质建模方法

钻孔数据是地质中最常见且最简单的数据,利用钻孔数据直接建立三维地质模型已经成为国内外学者研究的焦点。在研究前人多种地质建模方法的基础上,结合工程实践,提出一套具有工程实用价值的优化地质建模方法。该方法以钻孔数据为基础数据,将钻孔地质剖面数据融入到地质建模中,修正了以往建模中尖灭点位置取值1/2区域的不合理情况,生成精确位置地层尖灭线;并且在建模的过程中加入了依据剖面图数据的模型调整。最后通过建模实例验证了该方法的准确性与有效性。     

基于剖面的三维断层建模方法

结合地震解释剖面图与地质构造平面图上的断层信息,采用数字化技术提取断层建模所需的相关数据,以剖面为建模基础,采用空间线性插值技术构建了三维断层模型。该方法能充分利用平面图和剖面图特征,从整体上把握断层,提高断层建模的准确性。通过开发相应软件实现了地质体模型断层的添加和修改。     

三维地质建模与可视化

大型复杂建筑项目的实施、环境与自然灾害的评估等都需对地下条件进行精确模拟.由于地下条件的特殊性、地质对象形状的不规则性和属性的各向异性,决定了三维地质建模与可视化的复杂性.在详细阐述三维地质建模与可视化的要求、流程与模型构建的基础上.探讨了三维地质建模与可视化面临的挑战.随着GIS的快速发展、现代信息管理系统的设计优化及IT技术的集成.基于三维GIS的三维地质建模与可视化系统具有十分广阔的前景.与信息管理系统的紧密结合是三维地质建模的未来发展趋势.     

基于机器学习的钻孔数据隐式三维地质建模方法

针对基于钻孔数据的传统显式三维地质建模方法存在过程繁琐、模型质量难以保证等缺点,本文提出了一种基于机器学习的隐式三维地质建模方法,将地层三维建模问题转换为地下空间栅格单元的属性分类问题.分别基于支持向量机、BP神经网络等分类算法,实现了钻孔数据的自动三维地质建模.实际建模结果表明,对于有限、稀疏的钻孔数据,支持向量机方法建模准确率较高,建模效率、效果优于显式建模方法.最后通过敏感性分析研究了超参数对建模结果准确率、模型形态的影响,为可控的自动三维地质建模提供了一种新的解决思路.     

三维地质建模在煤矿地质可视化中的应用分析

煤矿智能化发展是煤炭行业未来发展的大趋势,三维地质建模及其可视化技术促进了地质资料信息的管理和共享,在煤炭行业的应用非常广泛且具有极其重要的意义。三维地质建模及其可视化技术可以对地质体的透明化勘探、煤矿的成矿预测、储量估算等进行精细化的指导,确保煤矿的采掘、通风系统的设计以及智能化开采的科学性,直观化灾害事故反演、地表环境监测、生产智能化管控等,减少勘探和开采的风险,能够大大提高煤炭开发的效率。本文对三维地质建模及其可视化技术在煤矿中的应用现状进行了总结,归纳了目前其在矿产领域的研究方向与相关软件的使用情况,介绍了地质数据和巷道数据的获取处理和建模技术,以及在各应用领域的具体进展,最后结合煤炭精准智能开采的发展趋势,针对三维地质建模技术在助力煤矿智能化发展方面的具体问题提出了思考和认识。     

复杂地质体三维数值建模方法研究

针对建立复杂三维地质体模型难度较大的问题,提出了一种有效的建模方法。该方法是以钻孔柱状图为原始资料,首先利用SURAPC软件生成岩层等高线,然后使用CAD和ARCGIS软件生成了网格点坐标,接着在ANSYS中建立实体建模并划分网格,从而建立有限元模型,再利用接口程序在FLAC3D中生成计算模型。最后,以甘肃窑街煤电集团天祝煤矿三维建模为实例,验证了该方法的可行性和有效性。     

三维地质建模及其有限元网格划分

针对三维建模中的不精确和数值分析接口不连续性问题,采用GOCAD软件建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既＂可视＂又＂可算＂的目的。将其应用于岩滩水电工程的地质三维建模及有限元网格划分中,证明了该法具有准确、快捷和合理等优点。     

三维地质模拟中断层的处理

断层是地质构造中最常见的一种,断层的建模将关系到能否正确形象地显示地层的构造。针对计算机三维地质模拟需要对断层信息进行详细分类的特点,设计了利用5个变量描述断层面的数据结构,利用该结构可以方便地表现地质构造中的各种断层,同时利用该断层面结构可较为简单地实现剖面线生成算法。     

公路工程的三维地质建模研究

随着计算机技术的发展,三维可视化技术和虚拟现实技术也得到了快速发展。公路工程设计已从2D-GIS发展到3D-GIS,从分散的单一要素设计发展到基于数字地球的综合要素的统一设计。公路地质体三维可视化既可以拓展现有的理论基础,在方法模型上有所突破又能在实际中解决地质领域中的许多基础问题。作者对地质体三维可视化中的部分问题进行了研究。     

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。     

基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究

提出一种基于交叉折剖面的三维地质模型自动构建方法,重点解决模型构建中"高精度"和"快速"的难题。该方法扩大了建模可利用的数据源,提高了建模的自动化程度,构建的模型质量得以提高。基于该方法开发了一个原型系统,并成功应用到北京市奥运场区的工程建设层三维地质建模中,结果表明该方法具有建立实际三维地质模型的能力。     

基于十字形扫描雷达的3D料面建模方法

为了解决现有径向雷达难以获得完整的高炉实际料面信息的问题,提出了基于离散雷达检测点二维插值的高炉料面重构方法,实现了料面信息的准确检测.首先根据生产要求建立了雷达检测点提取原则,获得了雷达十字形检测点,并将获取的检测点进行特征料线拟合得到4条不同料线方程.然后利用区域平均计算方法和料线方程式获取插值数据点.最后采用二维...     

基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模算法

为了建设城市地下空间三维GIS,解决城市地下隧道的三维建模问题,提出一种基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模方法,详细讨论了交互式三维隧道建模的各个步骤以及交互控制、空间计算和三角剖分等算法,并以一个正在开展的三维城市GIS项目为基础,介绍了交互式三维隧道建模方法的应用。实践证明,交互式三维隧道建模方法相比传统方法操作更为方便,能够提高城市地下空间三维GIS的工作效率。交互式三维隧道建模方法将为基于三维城市GIS技术的城市空间信息化工作提供重要的技术支撑。     

基于三维地质实体模型生成地质剖面图的应用

为了减少地质工程技术人员手工描绘剖面图,并能直接反映区域构造特征、煤层赋存情况以及地质体的空间特征,提出了一种在AutoCAD平台下基于三维地质实体模型进行任意剖切实体并生成地质剖面图的方法。此方法生成的地质剖面图更加准确、快捷真实地反映了矿床的基本特征,为分析地质构造,编制其他地质图件,进行采掘设计等提供基础依据。     

基于ArcGIS的地质三维可视化

为了解决地质体在GIS环境下的模拟和表达问题,采用基于多层TIN建立地质体的方案和基于面拉伸扩充建立地质体的方案,对实际矿业生产中的钻孔数据进行整理加工,在ArcGIS下实现了地质体的三维表现,并且分析了两种方案各自的优缺点。这对于三维地质模拟在GIS下的实现和拓展GIS的应用领域,都是一次有益的尝试;同时,对于数字矿山的建设也有一定的借鉴意义。     

基于实测边界线的地下巷道三维建模方法

根据实测边界线和断面参数,提出地下巷道三维实体的分层建模解决方案:采用图论的树结构表达边界线划分的复杂区域(简称区域树),并采用约束三角剖分的方法对区域网格三角化;提取所有三角形中表示巷道的断面底边和“出口位置”的边,根据断面参数,拟合生成断面轮廓线;均匀离散化断面轮廓线,生成左右对称点列,这些点构成三维巷道实体的特征点;分层提取断面轮廓线上的特征点,生成分层轮廓线;最后对相邻分层轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体网格三角化.研究结果表明:该算法充分利用区域树表达的空间拓扑关系和断面参数信息,实现简单,适用于同一中段边界线在任意复杂情况下的连通巷道实体三维建模.