矿山多尺度三维地层数据模型研究

论文摘要

矿山三维地层建模是三维地理信息系统和数字矿山技术的重要组成部分，也是当前矿山三维信息化研究中急需研究和解决的关键问题之一。其研究成果对矿山地质基础研究、资源勘查、矿山资源高效安全开采以及矿山企业的可持续发展等具有非常重要的意义。本文以矿山地质理论和地理信息理论为指导，在分析和研究现有三维数据模型和地质模型的基础上，对基于钻孔数据建立矿山多尺度三维地层模型的方法和过程进行了研究，提出一种面向矿山地质对象的多尺度三维地层数据模型，实现了多尺度三维地层模型的建立。主要研究内容和成果包括：(1)以矿山地质建模理论为基础，系统分析矿山三维可视化中地质对象、地质对象的空间特征和地质数据的来源及特点；对现有的三维数据模型和地质建模技术进行分析和研究，并对各种数据模型的优劣、适用范围进行了比较，为建立矿山多尺度三维数据模型和三维地质模型提供理论基础和方法支持；(2)在地层学的相关理论指导下，对矿山研究区域的地层对象特征及地层间的接触关系，进行了分析与研究；依据地层学对地层进行划分建立地层系统的思想，基于矿山地层具有的多尺度特征，本文提出把体对象划分为单层体和多层体，从而建立面向矿山地质对象的多尺度三维数据模型，以表达矿山地层的空间结构和属性特征；并在此数据模型的基础上，按照面向对象的思想设计了相应的数据结构；(3)针对地质领域广泛应用的钻孔数据，在研究三维数据模型和数据结构的基础上，本文重点探讨基于广义三棱柱模型建立三维地层模型的方法和步骤；基于对三维数据模型和地质建模技术的研究，本文将三维数据模型和三维地质建模方法，进行基于煤矿钻孔数据的具体应用，实现了多尺度三维地层模型的建立。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 三维数据模型和建模方法研究现状
• 1.2.2 三维地质建模软件研究现状
• 1.2.3 目前存在的问题
• 1.3 主要研究内容
• 2 矿山三维地层建模理论基础和关键技术
• 2.1 矿山地质对象理论
• 2.1.1 矿山地质对象
• 2.1.2 地质对象的空间特征
• 2.1.3 地质对象的数据来源及特点
• 2.2 现有的三维数据模型分析
• 2.2.1 基于面表示的数据模型
• 2.2.2 基于体表示的数据模型
• 2.2.3 混合数据模型
• 2.3 三维地层建模关键技术
• 2.3.1 空间插值方法
• 2.3.2 Delaunay 三角剖分
• 2.3.3 OpenGL 技术
• 3 面向矿山地质对象的多尺度三维地层数据模型
• 3.1 矿山地层对象及其空间特征
• 3.1.1 地层及地层划分
• 3.1.2 地层对象的空间特征
• 3.2 面向矿山地质对象的多尺度三维体元数据模型
• 3.2.1 面向对象的思想
• 3.2.2 已有面向对象三维数据模型研究
• 3.2.3 面向对象的多尺度三维体元数据模型
• 3.2.4 多尺度三维地层数据模型的地质意义
• 3.3 数据结构的设计
• 4 多尺度三维地层模型的建立
• 4.1 钻孔数据
• 4.2 数据的提取和处理
• 4.3 地层模型的建模思路和可视化过程
• 4.4 地层模型的应用实验
• 4.4.1 实验环境及地质数据
• 4.4.2 郑煤集团登封煤田白坪煤矿概况
• 4.4.3 多尺度三维地层模型应用实验
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集