基于角点网格剖分的三维地质建模的研究与实现

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。