面向开采沉陷预计的三维建模及可视化方法研究

摘要

开采沉陷地层三维建模及可视化技术是三维地学模拟领域研究的重点与热点问题之一，它是运用计算机技术，在三维环境下将空间数据管理、图形可视化和实体内容分析等工具结合起来，用于地层分析的技术。通过地层三维可视化，形象展现地质体及其形态构造和地下资源开采情况，增强开采沉陷的直观性，从而减少由于开采沉陷而使施工面临的巨大风险。随着GIS和地理空间信息技术的发展，三维可视化技术在开采沉陷研究方面发挥着越来越大的作用。
　　本文分析了面向开采沉陷预计的三维建模及可视化研究的关键技术问题，给出在三维建模和可视化方面的开发成果。论文主要面向开采沉陷三维建模的关键技术问题进行研究，主要工作如下：
　　（1）针对煤矿开采引起的地表沉陷现象，基于随机介质理论的基本思想，把岩层与地表移动视为一个随机过程，给出不同条件下开采引起地表移动与变形的计算公式，为开采沉陷预计的三维地学模拟与可视化建立了计算模型。
　　（2）提出了一个多层DEMs及似三棱柱体混合的三维地层模型（DEMs-STP），该模型使用多层DEMs构建地表及分层地质界面，使用STP构造层间地质体，兼顾了面体信息的准确表达。
　　（3）基于DEMs-STP混合模型，改进了地层剖切算法，在数据结构没有发生变化的前提下，建立了新的拓扑关系，对模型切割重新进行了调整。
　　（4）基于 IDL和.NET平台建立了一个三维建模可视化平台，实现了基本的三维地质体的旋转，移动操作以及关键地质信息（切片、等值线）的提取；重点在于用户交互的设计，很好的加强了用户体验。在建立三维可视化模型的基础上实现了对三维模型的一些基本操作和关键三维地质信息的提取。

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1 绪论

1.1选题背景与研究意义

1.2 课题研究现状

1.3主要研究内容

1.4 本章小结

2 开采沉陷预计理论模型

2.1 开采沉陷相关概念

2.2地表移动变形最大值的计算

2.3 开采沉陷预计方法

2.4 本章小结

3 基于DEMs-STP混合模型的三维地层建模

3.1三维地层建模过程

3.2 DEMs-STP混合数据模型

3.3 数据结构

3.4 基于DEMs-STP的建模过程与处理

3.5 本章小结

4 开采沉陷预计的三维可视化

4.1 可视化技术和钻孔数据

4.2可视化实现步骤

4.3 三维可视化流程

4.4 插值处理

4.5 本章小结

5 系统设计与实现

5.1 系统总体结构

5.2开发平台与编程语言

5.3数据来源与流程处理

5.4实例分析

5.5本章小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 问题与展望

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果

参考文献