层状岩体三维建模与可视化方法研究

摘要

层状岩体是由多种不同属性、不同厚度岩层按某种方式组合而成的天然复杂岩体。近年来，随着GIS和地理空间信息技术的发展，三维可视化技术在层状岩体研究方面发挥着越来越大的作用。研究者们致力于利用基于GIS的三维动态可视化仿真技术，场景建模技术和图形图象处理技术，开发出关于某一特定的层状岩体区域的真实全面的虚拟环境系统，使地质科学家们能够更为直观的了解地质信息在研究或工作区域的整体分布规律，同时更深刻地理解各种地质现象的发生、发展及影响。
　　本文分析了层状岩体三维建模与可视化研究的关键技术问题，并对层状岩体三维建模和可视化方法进行了研究。主要研究工作如下：
　　(1)层状岩层的真三维数据结构研究。在总结分析传统的三维建模方法的基础上，从层状地层的海量数据中提取关键的数据并创建基于矩阵存储的三维数据结构，并由此数据结构构建三维体数据，进行三维建模。
　　(2)真三维地层建模技术研究。分析了地质体的常见构造形式并对层状岩体的地质信息和层状模型的数据结构进行了解析。对于大多数的地质构造来说，地层或围岩表达都可以认为是均质的地质构造，因此采用多层DEM表面建模的方法进行层状地层的建模。
　　(3)层状岩体三维可视化技术研究。首先对于完成的层面三角网进行插值处理，提高层面的建模精度，改进了基于二维平面建模的光线透射算法，利用IDL中面向矩阵的的数组操作和图形图像处理功能，构造出层状模型的体数据，从而实现地层三维可视化。
　　(4)基于IDL和.NET平台实现了一套层状岩体三维可视化系统。该系统主要功能包括层面建模、体建模、地层三维可视化；对体模型进行旋转、放大等基本操作，以及提取切片、等高线、对表面贴图等关键地质信息的提取操作。

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1 绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要工作

1.4论文结构

2 层状地层三维现象解析

2.1地层

2.2层状岩体的地质信息

2.3层状岩体模型数据结构分析

2.4层状岩体的地层信息数据采集及存储

2.5本章小结

3 层状岩体三维模型建模方法

3.1三维建模方法

3.2 基于模型的构造方法

3.3 DEM表面建模

3.4 层状岩体特点

3.5 建模过程

3.6 本章小结

4层状岩层可视化方法

4.1 三维模型可视化过程

4.2 插值方法

4.3直接体绘制和光线投射算法

4.4本章小结

5层状岩体三维可视化系统实现

5.1开发平台和编程语言

5.2 IDL

5.3数据来源与流程处理

5.4实例分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目

致谢

参考文献