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基于VTK的广义三棱柱法三维地质建模及可视化研究

作　者: 辛梓瑞
导　师: 徐爱功
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 三维建模广义三棱柱 VTK 可视化
分类号: P628
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

三维地质建模与可视化是地球空间信息科学的重要组成部分，它能够实时快速地展现地质体三维信息，通过综合分析地质体三维信息来确定其有效用途，在石油，矿产，地址勘测，测绘遥感等领域得到了有效利用。针对采用何种数据和三维模型，如何建立地质体的三维模型以及如何将建立的模型直观地展现等问题，本文分析了三维地质建模的几种常用方法，对其分别进行了详细的阐述，通过比较它们的优缺点，最终选择采用广义三棱柱模型来建立地质体三维模型；本文选用矿井资料作为数据来源，针对矿井数据的特点，对其数据结构和如何进行坐标转换都做了充分的论述；广义三棱柱模型的特点是建模过程简单高效，用不同地层交界点所形成的TIN网作为广义三棱柱的上下底面，用地层内的矿井作为三棱柱的棱边，这样既有利于建立模型又能很好地表现地质层属性。建立好的广义三棱柱因其三条棱边不一定平行，所以需把广义三棱柱进行四面体剖分，将每个三棱柱剖分成三个四面体作为最小的模型单元。对于三维地质模型的可视化，本文结合VTK可视化工具的特点，提出基于VTK的广义三棱柱建模方法，文中对VTK的特点和结构作了具体全面的说明，分析VTK可视化方法的过程和原理，对VTK可视化方法进行了改进，使广义三棱柱建模方法和VTK可视化技术在三维地质建模方面的应用得到提高。最后本文以铁法矿区部分矿井资料为数据，进行了三维建模和可视化的实验，从数据的提取到三棱柱框架的构建以及最终的三维可视化，本文都一步步进行了详细的说明，最终得到了该建模区域的三维地质动态可交互显示。地质体三维模型的建立和可视化呈现充分表明本文所应用的建模方法和可视化技术具有理论和实践上的可行性和先进性。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-15
  1.1 国内外研究现状  12-13
  1.2 研究目的及意义  13
  1.3 技术路线  13-14
  1.4 章节安排  14-15
2 三维地质建模基本理论与方法  15-20
  2.1 三维地质建模的概念  15
  2.2 三维地质模型的建立  15-19
    2.2.1 不规则三角网法  15-16
    2.2.2 八叉树法  16
    2.2.3 四面体法  16-17
    2.2.4 构建实体几何  17-18
    2.2.5 广义的三棱柱  18-19
  2.3 本章小结  19-20
3 钻孔数据  20-25
  3.1 钻孔数据的特点  20-21
  3.2 钻孔数据结构  21
  3.3 数据预处理  21-24
    3.3.1 数据准备  22
    3.3.2 坐标转换  22-24
  3.4 本章小结  24-25
4 基于钻孔数据的广义三棱柱构建地质模型  25-35
  4.1 广义三棱柱模型  25-29
    4.1.1 广义三棱柱模型拓扑描述  25-26
    4.1.2 广义三棱柱的四面体剖分  26-29
  4.2 钻孔及地质层编号  29-31
    4.2.1 钻孔编号  30
    4.2.2 地质层编号  30-31
  4.3 建立地面主—TIN 网  31-32
    4.3.1 分而治之法  31
    4.3.2 逐点插入法  31-32
    4.3.3 三角网生长算法  32
  4.4 GTP 体的构建  32-34
  4.5 四面体剖分  34
  4.6 本章小结  34-35
5 基于 VTK 的三维地质模型可视化  35-60
  5.1 VTK 简介  35
  5.2 VTK 的框架结构  35-42
    5.2.1 图形模式  36-38
    5.2.2 可视化模式  38-42
  5.3 VTK 的数据结构  42-48
    5.3.1 数据可视化的特点  42
    5.3.2 数据集  42-48
  5.4 VTK 文件格式  48-50
  5.5 可视化设计实例  50-59
    5.5.1 建立地面 TIN 网  51-52
    5.5.2 沿矿井扩展建立广义三棱柱  52-53
    5.5.3 四面体剖分  53-55
    5.5.4 建立地层模型  55-59
  5.6 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
作者简历  64-66
学位论文采集表  66-67

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