论文摘要
地质信息的三维可视化是指用适当的数据结构建立地质特征的数学模型,采用计算机图形技术将数学描述以3D真实感图像的形式表现出来。随着计算机可视化技术与虚拟现实技术的迅速发展,地学研究的不断深入,工程地质三维可视化已成为当前数学地质、岩土工程、工程地质学以及计算机科学等多学科交叉领域的研究前沿和热点。本文以“工程地质信息三维可视化关键技术研究”为课题背景,对工程地质三维建模及可视化技术中的关键问题进行了研究,主要体现在以下几个方面:(1)通过对常见三维数据模型的对比分析,及它们对三维地质建模的优缺点分析,本文选取了多层DEM模型,并详细介绍了基于多层DEM模型的地质体的构建过程;(2)鉴于直接利用原始的勘察数据而不做任何加工处理难以构建一个相对精确、完整的三维实体模型,所以本文利用克里金插值方法对离散的勘察数据进行插值处理,形成规则网格数据,再将规则网格三角形化。这样形成的DEM模型具有较小的存储量和简单的数据结构,建立的三维地质模型具有较高的精度;(3)通过切割可以清楚理解地质模型内部的各个细节,但是以往的地质切割方法比较复杂。本文提出了基于OpenGL的附加裁剪面、模板缓存技术和反馈数组实现了三维地质体模型沿任意方向的切割,这种方法易于实现而且切割速度快;(4)根据本文确立的工程地质三维建模及可视化方法体系,选取Microsoft Visual Studio .NET 2003为开发平台,结合性能优异的图形开发库OpenGL,通过ADO组件连接SQL Sever2000属性数据库,选取多层DEM模型实现三维地层实时建模,开发了工程地质信息三维可视化系统。该系统实现了工程信息与工程中的地质资料管理、地质信息的三维可视化,以及基于三维地质模型的基本切割分析等功能。通过与数据库的连接,从数据库中提取建立地质模型相关的数据,实现了地质数据的实时建模与模型的动态更新能力。将系统应用于天津城建学院一期扩建工程的三维地质建模与分析当中,实践验证了基础理论的可行性,并在实践中进一步完善了基础理论。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 本课题研究的背景和意义1.2 地质可视化建模研究现状1.2.1 地质建模方法的研究现状1.2.2 地质建模软件的研究现状1.3 本文研究的主要内容第二章 地质信息可视化关键技术概述2.1 可视化技术2.1.1 可视化技术介绍2.1.2 OpenGL 绘图技术2.2 虚拟现实技术2.3 数据库技术第三章 三维地质建模相关理论3.1 三维地质建模概述3.1.1 三维地质建模3.1.2 三维地质建模技术难点3.1.3 三维地质建模体系结构3.2 空间数据的插值与拟合3.2.1 插值方法介绍3.2.2 插值方法的选择3.3 三维地质数据模型3.3.1 三维空间模型3.3.2 面模型3.3.3 体模型3.3.4 混合三维模型3.3.5 三维地质数据模型的选择第四章 工程地质三维建模方法及实现4.1 基于钻孔数据的地层划分4.1.1 地层数据的来源4.1.2 地层划分4.2 建立多层DEM 模型4.2.1 单层地层面DEM 的建立4.2.2 DEM 地层面的相交处理4.2.3 构建三维地层模型4.2.4 特殊地质体的处理4.3 用 OpenGL 实现三维地质体的可视化4.3.1 MFC 中使用OpenGL 的关键步骤4.3.2 利用OpenGL 绘制三维地质模型4.4 工程地质三维模型的切割分析4.4.1 工程地质三维模型的切割技术4.4.2 三维地层可视化切割的实现第五章 工程地质信息三维可视化系统的开发与应用5.1 系统分析与设计5.1.1 系统需求分析5.1.2 系统总体设计5.1.3 用户界面设计5.1.4 系统软硬件环境5.2 系统的开发实现5.2.1 工程地质信息三维可视化系统实现框架5.2.2 工程地质数据库的建立5.2.3 数据插值预处理5.2.4 三维地质体的可视化建模5.2.5 三维模型交互显示5.2.6 地质空间三维漫游5.2.7 三维地质模型的切割5.3 技术难点实现5.3.1 坐标的标准化5.3.2 二维屏幕坐标转化为三维世界坐标5.3.3 切割面方程的确定5.3.4 地质体的切割面的绘制5.3.5 OpenGL 显示列表5.4 图形特殊技术处理5.5 工程应用实例5.5.1 工程概况5.5.2 工程的地质条件5.5.3 系统功能第六章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献发表论文和参加科研情况说明致谢
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标签：虚拟现实论文; 三维地质建模论文; 可视化论文; 多层论文; 克里金论文;
