基于交叉折剖面高精度三維地質模型快速構建方法

三維地質建模與可視化技術能夠形象表達地質體的地層信息及空間構造特征,對于工程設計和決策具有十分重要的意義。在綜合前人研究成果基礎上,提出一種基于二維地質剖面構建三維地質模型的方法,該方法充分利用已有資料,并融入專家知識經驗,具有用戶交互簡單、對于復雜地質現象處理能力較強等特點。同時,本文還分析了建模過程中的若干關鍵問題,并設計給出了相應的算法,最后通過一個具體的工程實例展示了該方法的實際建模效果。

為解決三維地質模型不確定性問題突出、精度難以評價的難題,分析了三維建模過程中誤差來源,提出采用c-f方法對三維地質模型各階段不確定性進行統一度量,以實現三維地質模型精度有效評價。以扎哈淖爾露天礦為工程實例,構建了扎哈淖爾露天礦三維地質模型精度評價體系,以解析法和模糊評價法確定了各證據的可信度,以簡單有效的ahp方法確定了各證據權重,經證據的合成與傳遞,有效地實現三維地質模型精度定量化評價,最終確定了扎哈淖爾露天礦三維地質模型的可信度為0.783。經實際采動量核算,驗證了該方法的可行性,提高了模型實際應用價值。

2004年開始數字地質填圖技術在全國區(qū)調中全面推廣應用,運用數字地質填圖過程中獲取的prb數據直接構建淺部三維地質模型具有重要研究意義。構建三維地質模型的關鍵是三維地質界面的構建,本文重點闡述了斷層面、第四系界面、地層面、巖體界面、殘留頂蓋界面、俘虜體界面等6種主要地質界面的構建流程與方法。面的構建時應先創(chuàng)建模型的邊界面(dem面、模型的底界面、模型的四周邊界面),再建斷層面,最后按地質體新老順序依次構建其他地質界面,構建地質界面時應遵循\"野外路線數據為主要數據,地下地質數據為約束數據\"的原則。該方法建立的地質界面與地表填圖數據和地下地質數據都能夠完全吻合,建立的地質界面精度高且美觀,但受地表產狀可推測深度的限制,該方法僅適用于淺部三維地質模型的構建,但構建的模型可以作為深部三維地質建模的參考與約束。建模單元可以與地表填圖單元相同,也可以進行少量的合并,模型可達到的精度較高,模型的精度取決于野外填圖路線數據的精度和數量,尤其是野外路線中的點間界線和有效產狀的精度和數量。為了保證模型的精度,在野外路線填圖過程中應盡量保證每條野外路線中的點間界線(b)都具有有效產狀,在地質界線產狀變化較大的部位需要適量增加產狀數據。

針對傳統勘探剖面構模人工干預較多、模型精確性有待提高等問題,研究了一種智能化與人機交互相結合的三維地質模型快速構建方法,并結合該方法對控制模型不確定性的主要因素及約束方法進行了分析。該方法以面向勘探剖面的三維地質模型構建工作流程為主線,通過優(yōu)化提升各環(huán)節(jié)自動化、智能化工作程度以提高三維地質模型構建的速度與精度?；谠摲椒ㄑ邪l(fā)的軟件功能模塊能較好地實現勘探剖面二維平面快速編圖及剖面邊界三維空間動態(tài)重構,進而基于三維勘探剖面實現面向用戶自定義屬性約束的地質界線動態(tài)提取和三維地質模型快速構建。經實際應用檢驗表明,該方法不僅能有效提高三維地質模型構建的效率和精度,而且對模型幾何形態(tài)的不確定性程度具有較好的約束控制作用。

基于交叉折剖面的3維地質表面建模方法研究

在油氣開發(fā)領域,經常采用網格模型對地形進行描述,而網格模型的大數據量成為實時繪制的瓶頸。因此,對地形網格模型進行簡化的同時必須對現有算法進行加速。提出了一種三維地質模型的快速建模方法:通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數據量,同時運用gpu技術將海量地形數據進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明,該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現數據運算速度的大幅提升以及網格模型較大幅度的簡化,從而滿足實時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領域，經常采用網格模型對地形進行描述，而網格模型的大數據量成為實時繪制的瓶頸。因此，對地形網格模型進行簡化的同時必須對現有算法進行加速。提出了一種三維地質模型的快速建模方法：通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數據量，同時運用gpu技術將海量地形數據進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現數據運算速度的大幅提升以及網格模型較大幅度的簡化，從而滿足實時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領域，經常采用網格模型對地形進行描述，而網格模型的大數據量成為實時繪制的瓶頸。因此，對地形網格模型進行簡化的同時必須對現有算法進行加速。提出了一種三維地質模型的快速建模方法：通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數據量，同時運用gpu技術將海量地形數據進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現數據運算速度的大幅提升以及網格模型較大幅度的簡化，從而滿足實時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領域，經常采用網格模型對地形進行描述，而網格模型的大數據量成為實時繪制的瓶頸。因此，對地形網格模型進行簡化的同時必須對現有算法進行加速。提出了一種三維地質模型的快速建模方法：通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數據量，同時運用gpu技術將海量地形數據進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現數據運算速度的大幅提升以及網格模型較大幅度的簡化，從而滿足實時顯示的需要。

提出基于鉆孔數據和交叉折剖面約束的三維地層建模方法,解決了單純基于鉆孔數據建模方法中無法控制鉆孔間復雜的地質現象等問題。在該方法中,還利用道格拉斯-普克(douglas-poiker)矢量曲線抽稀算法對交叉折剖面中的矢量地層曲線進行了處理,消去了光滑曲線上對模型質量無影響的密集頂點,避免了在剖面線處delaunay三角剖分出現過多非正三角形,從而提高了整個模型的精度。在\"杭州市城市地質信息管理與服務系統\"中應用該方法取得較好的效果。

三維地質模型主要通過剖面構造·自動建模方法要求這些剖面基本平行,并且相鄰剖面地質體的差別不能過大·本文針對剖面數據較少且不平行的情形,設計了人機交互的三維地質模型構造方法,利用普通多面體柵格化算法和由marchingcubes算法得到的光柵矢量化,實現了光柵和矢量模型的相互轉換·在保證模型間拓撲正確的基礎上,提高了地質模型的編輯效率,并在實踐中得到了檢驗·

由于信息科學技術的不斷發(fā)展,以及計算機技術的不斷提高,計算機開始越來越廣泛地運用到科學研究當中。這也為基礎地質數據管理和三維地質模型構建的信息化,打下了堅實的基礎。本文詳細的介紹了信息化背景下,基礎地質數據管理與三維地質模型構建方法,希望能夠闡明自己的一些見解。

當前國內外對地質體應用模型研究較多,由于專業(yè)方向不同、各類數據間的差異,其構建方法眾多.本文選擇兩種方式,一是基于dem插值曲面構建應用模型,動態(tài)演示年際地面沉降和地下水位變化,并對其成因、發(fā)展趨勢等進行分析評價.二是選擇具有空間插值性質的地質數據—視電阻率數值,構建應用模型,可以顯示數據的空間展布,進行切割、開挖,以及等值面追蹤等功能,進而根據其分布規(guī)律反向驗證地質體模型中地層劃分的正確與否.總之,應用模型與地質體模型的耦合,在地下資源的管理、展示、分析,地質災害的風險評價,以及輔助管理部門決策等具體工作方面,有較強的應用性和實踐意義.

三維地質模型是一個較為直觀、有效的研究地質領域內容的方法。文章將三維地質模型分為面模型、體模型和混合模型三類,并從曲面插值法、三角網剖分法和地質斷層建模法三個方面理論化地闡述了三維地質模型的可視化方法,最后就典型的體模型和虛擬鉆孔模型進行了分析,描述了三維地質模型可視化的應用。

為了獲取三維地質體任意方向的剖面圖,在四面體建模的基礎上,利用面與面之間的相切關系以及四面體剖切后拓撲關系的一致性,在三角形自分解基礎上完成了三維地質體的任意剖切,并在vc環(huán)境下利用opengl對該剖切進行了顯示。仿真結果表明,該方法實現了三維地質體任意方向的剖切處理,提高了繪制地質剖面圖的效率。

在巖土工程有限元數值模擬中,復雜的地質環(huán)境使得建模困難,模型一般都被簡化處理。其結果直接影響計算的準確性。借助地質模型能最大程度地表達地質實際的特點,將地質模型和數值模型相結合,提出一種新的巖土工程有限元建模方法——crm地質模型轉化法。其核心思想是將三維地質模型經過特定方式轉化為符合有限元網格要求的數值計算模型。具體轉化過程為:①根據計算范圍對地質模型進行區(qū)域切割;②從切割模型提取控制數據進行網格重構;③對重構模型按地層屬性自動剖分有限元網格;④將網格數據導入數值分析系統完成建模。通過編程實現與實例驗證,這種方法能準確生成復雜模型網格,整體建模速度快,自動化程度高,且能方便地模擬開挖過程,并可為不同的數值分析系統使用,極大地提高了前處理工作的效率。

地質體三維模型的構建可以有效的預測地質體內巖性分布特征.以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質體為工程實例,基于鉆孔勘探數據,利用克里格插值法,分析地質體內巖性的空間分布特征,實現了三維模型的可視化構建.結果表明地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據.

歷史建筑結構、紋理復雜、多樣，傳統的建模手段無法模擬其面貌。利用傾斜攝影技術構建歷史建筑三維實景模型具有快速、準確、真實的特點。文章以鎮(zhèn)江市新河一條街歷史建筑為例，詳細介紹的歷史建筑三維實景模型構建的方法及技術要點。

在介紹surpac建立三維地質模型原理及過程的基礎上,對礦山三維地質模型建模方法進行論述,并對礦山三維地質模型的不確定性原因進行分析,提出可行的解決方案。

基于三維地質模型的巖土工程數字化的應用,成為我國巖土工程領域的主要發(fā)展方向。巖土工程的三維地質建模和可視化分析研究,提高了巖土工程的信息化管理水平,在巖土工程領域具有一定的應用價值。本文對巖土工程三維地質模型建模和可視化分析的特點進行了介紹,結合巖土工程基坑開挖施工的實際情況,提出了基坑開挖體的三維地質模型的建模方法,并對巖土工程基坑開挖體的三維地質建模的可視化分析方法進行了研究。

bim技術應用于工程設計、施工管理等已成為當前信息化工程建設的必然趨勢，將bim模型與工程地質條件緊密結合成為bim技術應用的關鍵熱點問題。通過對revit和bentley建模軟件應用研究對比分析，確定了bentley對于建立市政工程三維地質模型的適用性，并基于bentley統一的dgn文件格式數據共享的原則，研究三維地質模型的創(chuàng)建及在bentley的框架下的應用。結合市政地下管網工程，實現地層結構三維可視化，為bim框架下開展場地開挖、廊道設計、建筑結構設計等正向設計工作提供依據。

地質體三維模型的構建可以有效的預測地質體內巖性分布特征。以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質體為工程實例,基于鉆孔勘探數據,利用克里格插值法,分析地質體內巖性的空間分布特征,實現了三維模型的可視化構建。結果表明:地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據。