三維可視化地質(zhì)建模軟件系統(tǒng)研制.pdf

1、三維可視化地質(zhì)建模能快速、適時(shí)地再現(xiàn)地下地質(zhì)體三維信息，可以為科學(xué)家研究地下地質(zhì)構(gòu)造及綜合分析提供快捷、有效的工具，在石油勘探、數(shù)學(xué)地質(zhì)、水文工程地質(zhì)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，也是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題，相關(guān)方法研究和軟件研制既具有理論意義又具有實(shí)際價(jià)值。 三維可視化地質(zhì)建模的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何將數(shù)值數(shù)據(jù)映射到幾何數(shù)據(jù)，目前采用的方法可歸納為基于面模型、基于體模型和基于混合模型空間建模三大類。本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)三維地質(zhì)建模

2、軟件的分析比較以及對(duì)可視化技術(shù)和空間造型技術(shù)基礎(chǔ)理論的分析總結(jié)，采用基于混合模型空間建模方法實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型可視化，研究了地質(zhì)體三維可視化建模的一般流程和典型構(gòu)造建模的處理方法，采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)地質(zhì)體三維可視化建模系統(tǒng)，并探討了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要工作和創(chuàng)新包括： （1）建立了一個(gè)適用于地質(zhì)體三維可視化建模的地質(zhì)體概念模型，將地質(zhì)體分解為五種類型（點(diǎn)、線、三角形、表面、實(shí)體），且給出了這五種分類

3、的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)表達(dá)方法。 （2）針對(duì)地質(zhì)層面本身的復(fù)雜性，提出了一套三維地質(zhì)層面空間描述解決方案：首先基于克里金插值建立地質(zhì)層面的網(wǎng)格描述，然后采用基于三維三角剖分算法的三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型擬合地層面，最后使用多個(gè)開曲面合成一個(gè)封閉曲面，構(gòu)成三維地質(zhì)實(shí)體，并在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程中對(duì)部分算法進(jìn)行了優(yōu)化。 （3）對(duì)地質(zhì)體三維可視化技術(shù)原理進(jìn)行了系統(tǒng)論述，結(jié)合斷層建模的特殊要求，引入了CAD 建模方法，實(shí)現(xiàn)模型的交互編輯。 （4）

4、設(shè)計(jì)了一個(gè)較為完整的地質(zhì)體三維可視化建模系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由可視化應(yīng)用程序框架、地質(zhì)體表面建模方案、地質(zhì)體實(shí)體建模方案組成。完成了關(guān)鍵算法的研究，并在軟件算法上進(jìn)行了實(shí)踐。（5）實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)開發(fā)，使系統(tǒng)可以運(yùn)行于多個(gè)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)。 本文針對(duì)三維地質(zhì)模型輸入和三維地質(zhì)模型的建模方法作了較深入的研究，研制了相應(yīng)的軟件，取得如下研究結(jié)論與認(rèn)識(shí)： （1）三維塊狀地質(zhì)模型的建立是進(jìn)行三維模型正演的基礎(chǔ)。采用圖形裁剪技術(shù)可以進(jìn)行

5、復(fù)雜構(gòu)造塊狀模型的自動(dòng)建模，從而解決了復(fù)雜構(gòu)造塊狀地質(zhì)模型構(gòu)建問題。 （2）采用空間點(diǎn)、三角形、面（子面）和塊的概念可是描述復(fù)雜地三維地質(zhì)模型有效方法。 （3）基于交線約束的一致性處理算法解決閉合塊提取中三維空間裁剪的有效方法。 （4）三維可視化的模型編輯方法是三維地質(zhì)建模的有效途徑。 本項(xiàng)研究研制了一個(gè)能夠進(jìn)行復(fù)雜三維地面模型建模系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了基于約束三維三角剖分技術(shù)、克里金插值法的三角網(wǎng)建模技術(shù)以及