岩土工程区地上下三维集成建模与软件开发

论文摘要

随着计算机等信息科学与技术的发展,岩土工程信息三维可视化管理被提上了日程。传统岩土工程勘察报告多采用平面图、地质剖面图等二维图纸表达岩土工程区的地表及地质环境,但二维图纸数字化管理困难,且不能直观表达地层及地质结构的空间几何形态、相互关系和属性分布,信息查询和检索效率低下。为实现单位工程区地质资料、地表环境的三维数字化管理,进而实现岩土工程的计算机辅助设计与分析,以提高工作效率,改进工作方法,本文在分析数字矿山空间建模及相关领域研究现状基础上,基于钻孔数据等岩土工程资料,针对岩土工程区地上下三维集成建模开展研究,主要解决了以下技术问题：1)研究多源异构岩土工程数据的数据库管理与自动预处理方法,实现了理正软件数据的格式转换、数据入库,可按三维建模要求自动进行数据预处理；2)针对含尖灭地层的复杂地质体建模,改进并提出了一种比例可调的退化GTP模型及其自动建模方法；并采用剖面推估方法实现了狭长条带状岩土工程区的地层地质体建模；3)采用约束Delaunay三角网原理与方法,解决了岩土工程区建筑物、道路、栅栏等地物与数字高程模型、地层地质体模型的地上下无缝集成建模问题。4)开发了应用软件,实现了以上功能；并采用OpenGL实现了岩土工程地上下集成模型的三维真实感可视化,实现了平移、旋转、缩放等三维可视化控制及颜色、光照、纹理等渲染效果,以及岩土工程地上下集成模型的空间量算及属性信息的可视化查询与编辑。经多个岩土工程实际项目的应用与验证表明：采用本文研究得出的三维建模技术与可视化方法,可据钻孔数据自动建立岩土工程区的地上下三维集成模型,并实现可视化信息查询与编辑,对岩土工程信息的三维可视化管理具有较高的应用价值,对数字矿山工程问题也有实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题提出与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 三维空间数据结构及构模方法研究
• 1.2.2 三维可视化技术研究
• 1.3 论文研究内容和目标
• 1.4 技术路线
• 第2章 数据组织与数据结构设计
• 2.1 数据来源与分析
• 2.2 钻孔数据获取与数据预处理
• 2.2.1 钻孔数据表设计
• 2.2.2 模型数据组织
• 2.2.3 数据获取
• 2.2.4 数据预处理
• 2.3 建筑物建模数据获取与数据预处理
• 2.3.1 建筑物数据表设计
• 2.3.2 建筑物数据获取
• 2.3.3 数据预处理
• 2.4 数据库管理方法
• 第3章 岩土工程地上下三维集成建模
• 3.1 建（构）筑物及TIN建模
• 3.1.1 建（构）筑物建模
• 3.1.2 Tin网建模
• 3.2 含尖灭的地质体建模
• 3.2.1 GTP模型
• 3.2.2 GTP尖灭模型
• 3.2.3 退化比例可调的GTP模型
• 3.3 狭长地带地质体建模
• 3.3.1 狭长地带钻孔数据预处理
• 3.3.2 狭长地带建模
• 3.4 地下水位面及钻孔建模
• 3.5 地质体剖切
• 3.5.1 剖切原理
• 3.5.2 剖切效果图
• 第4章 软件开发与应用
• 4.1 系统结构与功能设计
• 4.1.1 系统结构设计
• 4.1.2 系统功能设计
• 4.2 系统开发方法与界面设计
• 4.2.1 Qt
• 4.2.2 OpenGL
• 4.2.3 界面设计
• 4.3 软件运行环境与可视化
• 4.3.1 软件的运行环境
• 4.3.2 三维可视化
• 4.4 空间量算与信息查询
• 4.4.1 三维拣选算法
• 4.4.2 空间量算
• 4.4.3 属性信息查询及编辑
• 4.5 实例应用
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 在校期间参加的科研项目和发表的论文
• 科研项目
• 发表论文
• 致谢