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基于B-Rep的矿床三维地质模型构建研究

作　者: 孙全新
导　师: 陈永锋
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 三维地质模型 B-Rep Delaunay三角剖分碰撞检测 “切开-缝合
分类号: P628
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

矿床三维地质模型的构建及可视化研究是矿山信息化建设的基础，它借助计算机技术和可视化技术，直接从三维空间去理解和表达地质实体的几何形态、拓扑信息，更好地为矿山生产和开发服务。本文对基于B-Rep的矿床三维地质建模中的关键问题进行深入研究，在对边界表示法的半边数据结构进行分析的基础上，构建矿床的三维地质模型，主要研究内容包括：（1）对建模所需的地质数据进行处理和组织，包括钻孔数据和地质剖面图数据，并根据地质建模对数据组织形式的要求，对和钻孔数据有关的钻孔表、测斜表、岩层表、取样表在数据库中的组织形式进行了定义。（2）分析各种三维数据模型在地质体建模中的优缺点，重点研究实体的边界表示法，说明边界表示（B-Rep）模型在对目标对象拓扑关系表达上的优势。分析边界表示法的半边数据结构，基于半边数据结构对边界表达模型的数据结构进行了设计实现。（3）以Delaunay三角剖分（逐点插入算法）为基础，结合克里金插值法和双线性插值法进行地质曲面的构造，引入碰撞检测技术实现地质曲面间高效、快速的求交和裁剪操作。（4）应用“切开-缝合”算法实现相邻地质剖面轮廓线间的自动对接，完成了矿床三维地质体的重构。这种算法对解决当相邻剖面形状差异过大和两剖面多边形顶点数差异较大的情况，具有很好的效果。最后，本文以Visual studio2005为开发平台，利用ObjectARX2008开发软件包和VC++开发语言，结合AutoCAD2008，以东沟钼矿为实例，实现了矿床三维地质模型的构建及可视化表达。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究的背景、目的及意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
    1.2.1 国外研究现状  11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
  1.3 研究内容及技术路线  12-15
    1.3.1 研究的主要内容  12-13
    1.3.2 技术路线  13-15
2 基础地质数据及其处理  15-19
  2.1 基础地质数据  15-16
    2.1.1 钻孔数据  15-16
    2.1.2 地质剖面图数据  16
  2.2 基础地质数据的处理与组织  16-18
    2.2.1 地质数据库设计的基本目标  16-17
    2.2.2 钻孔数据的组织  17-18
    2.2.3 数据库的标准化  18
  2.3 本章小结  18-19
3 基于 B-Rep 的数据模型和数据结构分析  19-33
  3.1 三维地质数据模型  19-25
    3.1.1 基于曲面表示的数据模型  19-22
    3.1.2 基于体元表示的模型  22-24
    3.1.3 混合表示的数据模型  24
    3.1.4 三维数据模型的选择  24-25
  3.2 实体的边界表示(B-Rep)法  25-27
    3.2.1 边界表示法各组成基本元素介绍  26-27
    3.2.2 边界表示法的特点  27
  3.3 边界表示(B-Rep)法的数据结构  27-32
    3.3.1 半边数据结构的定义  27-29
    3.3.2 半边数据结构的设计实现  29-31
    3.3.3 半边数据结构的存取操作  31-32
  3.4 本章小结  32-33
4 边界表达模型三维地质建模关键技术  33-51
  4.1 散点的 Delaunay 三角剖分  33-36
    4.1.1 Delaunay 三角剖分的定义及其性质  33-34
    4.1.2 分割合并算法  34
    4.1.3 三角网生长法  34-35
    4.1.4 逐点插入法  35-36
    4.1.5 带约束边的 Delaunay 三角剖分  36
  4.2 地质曲面的插值  36-41
    4.2.1 虚拟钻孔  36-37
    4.2.2 插值方法  37-40
    4.2.3 插值方法的选择  40-41
  4.3 地质曲面间的求交和裁剪  41-45
    4.3.1 地质曲面间的求交和裁剪过程  41-42
    4.3.2 碰撞检测技术  42-45
  4.4 相邻地质剖面间的自动连接  45-50
    4.4.1 “切开-缝合”算法概述  45-46
    4.4.2 “切开-缝合”算法步骤  46-50
  4.5 本章小结  50-51
5 矿床三维地质建模的可视化实现  51-58
  5.1 地质体三维可视化技术概述  51
  5.2 ObjectARX 开发软件包  51-54
    5.2.1 ObjectARX 概述  51-52
    5.2.2 ObjectARX 的程序结构  52-54
    5.2.3 ObjectARX 开发环境配置  54
  5.3 工程应用实例  54-56
    5.3.1 概述  54
    5.3.2 地质数据的整理  54-55
    5.3.3 东沟钼矿矿床三维可视化模型实现  55-56
  5.4 本章小结  56-58
6 结论与展望  58-60
  6.1 结论  58-59
  6.2 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录  65

基于B-Rep的矿床三维地质模型构建研究

内容摘要

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