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基于角点网格剖分的三维地质建模的研究与实现

作　者: 苏丹丹
导　师: 龙熙华
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Delaunay三角剖分角点网格三维地质结构建模属性模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

三维地质建模是地学可视化的分支之一,是通过地质体边界及其特征数据,利用计算机模拟地质体的表面形态特征和内部属性,以图像的方式再现真实的地质体,使人们更加直观的认识地质空间的新型学科领域。因此,对三维地质建模有关算法的研究具有十分重要的意义。本文从层面建模、断层建模和层序建模三个方面,研究了基于角点网格剖分的三维地质结构建模,从算法的角度分析了建模过程中各个环节的重点和难点,并给出了相应的解决方案,建立了地质体模型。首先通过对Delaunay三角剖分算法中的点、边和三角形三种数据结构的设计,提高了Delaunay三角网的建网速度,实现了海量数据的快速Delaunay三角剖分,并进行了等值线追踪和等值图的区域填充,建立了地质层面模型。其次,针对Sticks类型的断层数据,结合加权平均法实现了断层建模。通过对角点网格剖分技术的研究,给出带断层约束的角点网格生成算法,建立了三维框架网格模型。然后,将层面插入到框架模型中,得到三维地层模型。同时,在三维地层模型的基础上,根据层序地层学原理,按层序网格表征方式细分地层,建立了层序模型。最后,在结构模型的基础上,采用距离加权反比法估算网格结点的属性值,建立了地质体属性模型,实现了任意方向的剖面显示。基于上述研究成果,本文利用Visual C++ 6.0和OpenGL设计了一个三维地质建模系统,并进行可视化显示,得到了较好的效果。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 国内外三维地质建模研究现状  8-10
  1.3 本文主要研究内容及组织安排  10-12
    1.3.1 主要研究内容  10
    1.3.2 论文的组织安排  10-12
2 三维地质建模的基本理论与方法  12-20
  2.1 三维地质建模的基本概念  12
  2.2 地质对象的基本特征  12-14
    2.2.1 地层的描述  13
    2.2.2 构造的描述  13-14
  2.3 地质数据的来源  14-15
  2.4 三维地质模型的分类  15-19
    2.4.1 面模型  16-17
    2.4.2 体模型  17-18
    2.4.3 混合模型  18-19
    2.4.4 对象模型  19
  2.5 本章小结  19-20
3 基于Delaunay三角网的地质层面建模  20-33
  3.1 Delaunay三角网介绍  20-23
    3.1.1 Delaunay三角网的基本概念  20-21
    3.1.2 Delaunay三角网的特性  21-22
    3.1.3 经典的Delaunay三角网生成算法  22-23
  3.2 Delaunay三角网的构建  23-27
    3.2.1 Delaunay三角网的数据结构  23-24
    3.2.2 无断层约束的Delaunay三角剖分  24-25
    3.2.3 带断层约束的Delaunay三角剖分  25-27
  3.3 常用空间插值算法  27-29
    3.3.1 距离加权反比法  28
    3.3.2 普通克里金法  28-29
  3.4 等值线的生成  29-31
    3.4.1 等值线快速追踪算法  29-31
    3.4.2 等值线的光滑  31
  3.5 等值线图的生成  31-32
  3.6 本章小结  32-33
4 基于角点网格剖分的地质结构建模  33-48
  4.1 创建断层模型  33-36
    4.1.1 断层的概念  33
    4.1.2 断层的几何要素  33-34
    4.1.3 断层的类型  34-35
    4.1.4 断层数据的采集方法  35-36
    4.1.5 断层的建立  36
  4.2 断层的接触关系处理  36-37
    4.2.1 断层间的连接  36-37
    4.2.2 断层间的切割  37
  4.3 角点网格的生成  37-41
    4.3.1 网格方向与坐标方向  38
    4.3.2 趋势线的添加  38
    4.3.3 设置网格边界  38-39
    4.3.4 无断层时角点网格的生成  39
    4.3.5 带断层时角点网格的生成  39-41
  4.4 三维框架网格的建立  41-43
    4.4.1 无断层切割时网格柱的生成  42
    4.4.2 有断层切割时网格柱的生成  42-43
  4.5 插入地层  43-46
    4.5.1 地层面的创建  44
    4.5.2 地层之间的接触关系  44-45
    4.5.3 三角形与三角形的相交判断  45-46
  4.6 层序建模  46-47
  4.7 本章小结  47-48
5 基于地质结构的属性建模  48-51
  5.1 地质体属性模型的建立  48
  5.2 地质体属性模型的应用  48-50
    5.2.1 剖面的生成  48-49
    5.2.2 体积计算  49-50
  5.3 本章小结  50-51
6 三维地质建模系统的设计与实现  51-55
  6.1 系统开发环境  51
  6.2 系统简介  51
  6.3 系统的模块架构  51-52
  6.4 三维地质模型的显示  52-55
    6.4.1 多种模式显示  53
    6.4.2 地质模型的旋转显示  53-54
    6.4.3 地质模型的切割处理显示  54
    6.4.4 地质模型的等值线图显示  54
    6.4.5 属性模型显示  54-55
7 结论  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
附录  61

基于角点网格剖分的三维地质建模的研究与实现

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