基于多尺度空間體元的地學(xué)三維可視化研究.pdf

1、真三維是當(dāng)前三維可視化技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是多源、異構(gòu)、多尺度的地學(xué)數(shù)據(jù)特征對(duì)具有真三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三維可視化模型提出了更高要求，模型不僅要滿(mǎn)足復(fù)雜地質(zhì)空間的三維展示要求，還應(yīng)支持地質(zhì)空間分析。地學(xué)三維可視化由兩部分內(nèi)容組成，即地質(zhì)實(shí)體可視化與地質(zhì)場(chǎng)可視化。地質(zhì)實(shí)體可視化是指包含地層、巖體、地質(zhì)構(gòu)造的空間形態(tài)的可視化；地質(zhì)場(chǎng)可視化是指密度、孔隙度、電阻率、視磁化強(qiáng)度等地質(zhì)屬性空間分布特征的三維可視化。長(zhǎng)期以來(lái)，人們忽略了地質(zhì)場(chǎng)的三維

2、可視化研究，已有的各種三維模型不適合地質(zhì)場(chǎng)的三維表達(dá)，不能滿(mǎn)足地質(zhì)勘探的業(yè)務(wù)需求。為此，本論文對(duì)地質(zhì)實(shí)體可視化與地質(zhì)場(chǎng)可視化的理論與技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。有效的與地質(zhì)、地球物理專(zhuān)業(yè)相結(jié)合。 1.提出了基于多尺度空間體元(Multi-Scale Spatial Voxel Volume)的真三維可視化實(shí)體模型地學(xué)三維可視化的核心內(nèi)容是數(shù)據(jù)模型，針對(duì)面模型、實(shí)體模型、面體混合模型等經(jīng)典三維可視化建模方法在地學(xué)應(yīng)用中的不足，在綜合研究

3、地質(zhì)實(shí)體建模與地質(zhì)場(chǎng)建模的礎(chǔ)上，本文提出了基于多尺度空間體元(Multi—Scale Spatial Voxel Volume，下文簡(jiǎn)稱(chēng)M-S SVV)的真三維可視化實(shí)體模型，完善了M-S SVV的理論模型及數(shù)學(xué)定義，探討了基于M-S SVV模型的地學(xué)空間分析，研究了數(shù)據(jù)體切片、地層分析、虛擬鉆孔、地學(xué)度量等空間分析技術(shù)，為復(fù)雜地質(zhì)體、地質(zhì)場(chǎng)三維模型的建立、展示及空間分析建立了基礎(chǔ)，有效的解決了地學(xué)數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)、多尺度問(wèn)題。

4、2.討論了地質(zhì)體與地質(zhì)場(chǎng)的建模方法基于M-S SVV模型，初步建立了地層、巖體等復(fù)雜地質(zhì)體的三維可視化建模方法；初步建立了視密度、視磁化強(qiáng)度等地質(zhì)場(chǎng)的三維可視化建模方法。詳細(xì)論述了地層三維建模、地質(zhì)場(chǎng)信息提取、體元構(gòu)建、地質(zhì)實(shí)體模擬算法等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)算法，開(kāi)發(fā)了相關(guān)程序，通過(guò)理論模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建模實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了M-S SVV模型對(duì)復(fù)雜地質(zhì)體、地質(zhì)場(chǎng)的表征能力及適應(yīng)性。 3.探討了基于多尺度長(zhǎng)方體元的M-S SVV的三維可

5、視化技術(shù)研究基于OpenGL的三維可視化技術(shù)，制定了三維可視化方案，設(shè)計(jì)了可視化模式。通過(guò)對(duì)各種模型的分析研究，為了解決地學(xué)數(shù)據(jù)的多尺度空間表達(dá)問(wèn)題，提出了以多尺度長(zhǎng)方體方式實(shí)現(xiàn)M-S SVV三維可視化的方法，并建立了空間規(guī)則網(wǎng)格-多尺度長(zhǎng)方體的混合模型，以增強(qiáng)三維效果。 4.開(kāi)發(fā)了三維建模與可視化軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于M—S SVV模型的三維建模與可視化軟件，基本實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)體、地質(zhì)場(chǎng)的三維建模與可視化，并對(duì)三維環(huán)境中的交互空間剖切技術(shù)