煤系地层三维地质建模及可视化技术研究

论文摘要

随着煤矿技术的现代化和标准化的快速发展,矿山信息化建设势在必行,以平面等高线图和剖面图为主的传统的地质信息的模拟与表达难以满足当代矿山信息化趋势的迫切需求。三维地质建模及可视化技术借助于计算机和科学计算可视化技术,直接从三维空间角度去表达矿山的信息,最大限度地提高地质分析的直观性和准确性。本文在对国内外三维地质建模发展现状分析的基础上,系统研究了三维地质建模理论,结合煤系地层体信息的特点,采用边界表达法构建三维地质模型,重点研究了离散光滑插值法在三维地质建模中的应用,离散光滑插值法将不同可信度的地质数据转换为不同的约束条件,较好的处理了建模时遇到的断层问题,基于离散光滑插值法本文提出一种通过插入待插点改变各点的邻域及其权系数方法构建和调整地质曲面。最后结合可视化工具包VTK,在MFC框架内针对具体矿山煤系地层建立三维模型,为煤矿开采系统可视化奠定了必要基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和研究意义
• 1.2 国内外研究现状及文献综述
• 1.2.1 三维地质建模方法
• 1.2.2 三维可视化技术
• 1.2.3 三维地质建模软件及其应用
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 煤系地层三维建模数据模型和数据结构
• 2.1 三维地质数据模型
• 2.1.1 基于面表示的数据模型
• 2.1.2 基于体表示的数据模型
• 2.1.3 混合数据模型
• 2.1.4 三维数据模型的选择
• 2.2 边界表达法的数据结构
• 2.3 建模方法与数据结构的实现
• 2.3.1 建模方法
• 2.3.2 数据结构的设计实现
• 2.4 小结
• 3 煤系地层三维建模关键技术实现
• 3.1 数据来源及预处理方法
• 3.2 散乱点集的网格剖分
• 3.2.2 狄洛尼三角剖分（Delaunay Triangulation,DT）
• 3.2.3 约束Delaunay 三角剖分（Constraint Delaunay Triangualtion）
• 3.3 地质曲面拟合方法
• 3.3.1 曲面插值
• 3.3.2 NURBS 法
• 3.4 基于离散光滑插值法拟合和调整地质曲面
• 3.4.1 离散光滑插值法
• 3.4.2 基于DSI 的地质曲面构建方法
• 3.5 地质曲面裁剪
• 3.6 应用离散光滑插值法处理断层
• 3.7 小结
• 4 煤系地层三维建模的可视化
• 4.1 地质信息三维可视化技术
• 4.1.1 科学计算可视化概述
• 4.1.2 科学计算可视化在煤系地层建模中应用
• 4.2 可视化技术开发接口
• 4.2.1 OPENGL
• 4.2.2 可视化工具包VTK
• 4.2.3 基于MFC 平台利用VTK 进行Delaunay 剖分
• 4.3 工程应用实例
• 4.4 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集