地质体三维可视化表达的现状与趋势
地质体三维可视化表达的现状与趋势
地质体的三维建模与可视化融合基础的地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据，利用相关技术构建三维空间数据场，采用硬件技术实现立体化。它运用可视化技术揭示了地下世界，是地质学的前沿课题之一。以可视化技术为基础，地学问题为核心，通过地质专家的逻辑和形象思维，地质信息的三维动态的反馈来分析相关的地学问题。由于地质构造比较复杂，同时又缺乏时势性的实际问题，这也致使地质三维建模技术成为了国内外研究的热点。
1 地质体的三维可视化
1）可视化。可视化是一个心智处理过程，主要是促进对事物的观察力及建立概念等。
2）地质体三维可视化。是地学可视化的一个分支，它的主要内容是进行地下地质矿体的三维空间可视化实现。
3）地学可视化。地学可视化是关于地学数据的视觉表达与分析，是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念，是关于地学数据的视觉表达与分析。
2 现状
2.1 国内研究现状
随着数据可视化的发展，应用计算机技术，使得地质三维技术在国内取得了一定的研究成果。地质体的可视化在国内基本上都是以2D的形式出现的，很少有3D。目前，真正的地质体可视化还不很成熟。目前国内的三维地质系统有：地大的GeoView 以及东方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大学与胜利油田合作研发的SLGRAPh以及中国油田大学的RDMS关于高校的发展有：成都理工大学黄润秋教授等人结合大型水利工程研制开发岩体结构三维建模，建立了一套岩体结构信息管理信息系统。还有曹代勇等人基于Ope nGL提出了相关方法并应用在了三维地质模型的可视化研究上。国内的地质三维可视化技术软件在功能的实现以及功能的完备性上差于国外的技术，比如空间分析和配色方案上仍然不能解决实际问题。
当前国内主要是对在三维可视化技术的实现过程上对一些具体的算法的研究。由于现在地质工作在不断的深化，实际中出现的问题越来越复杂化，国内研发地质信息系统已经无法满足目前的研究与需求，而国外三维建模的软件对我国地质研究的针对性不强，无法满足地质生产和研究。国内开发的软件在地质工程中的应用较少，对复杂的工程地质结构体的建模能力的缺失，具体算法的实现的缺乏，导致
在很多工作中无法解决复杂多变的实际问题
2.2 国外研究现状
20 世纪80 年代，我国的地学数据发展才开始萌芽，西方的发达国家就已经对地质学的三维可视化建模有了很大的突破性发展以及逐渐趋于成熟的地步。20世纪70 年代，西方矿业界就在地质，矿业领域已运用了CAD 技术。
在Simon W.Horlding等的研究成果表示，Lynx. Vulcan三维地质采矿软件展示了关于空间数据库的建立、地质体边界的圈定和连接、储量计算方法、采矿设计等。运用地下三维可视化技术可以构建地质模型，矿山形态模型还可以进行资源计算和采矿模型设计。结合形态学的方法，还可以应用该类模型知道矿区深部，边部矿脉找矿预测，分析关于勘探洪城的合理布置，虚拟新的探矿钻孔，减少矿产资源勘查风险。西方推出的比较著名的地质建模软件有Gocad，GeoToolkit，EarthVision等，地球物理，地质等方面的软件主要有Goca d,而其他的就是一些专门用来研究的地震分析建模和矿山三维建模的。
不同于国内的政策与发展, 国外的许多三维可视化研究与实际应用都是以商业的形式存在的。国外的比较有规模, 著名的软件有澳大利亚的SURPA （软件，公司MapTec研发的Vulcan,它主要的优势是建模，采矿计划的制定和测量，矿业设计、规划、环境管理、空间建模、空间分析等功能。其次是美国MineSightruan 软件，M 工NTEC 公司研发的，可以对矿山企业进行一体化管理，该软件的主要优势是在处理三维图形的功能上，开发的软件功能很有特点。同时，它有很多的接口，可以和其他软件进行搭配使用的优
点。还有就是法国的Gocad软件。
3 趋势
三维地质信息GIS可视化的核心研究内容是三维地学模拟。而三维地质结构的可视化又是三维地学模拟的重要内容。地质结构的三维可视化技术在我国还处于发展的状态。在以后的研究中，内容上需要做到关于在模型上的细节处理。在模型的细节处理上会更加的简洁，地质模型格式统一化，对于大型地质模型数据会优化处理，数据计算和建模应会更加简单，理想。同时以后在研发管理地质模型数据库和相关数据引擎时，对大型的地质模型数据管理会更加规范化和简单化。在对系统的功能设计时，会充分考虑实际问题的复杂化，并对三维系统的功能进行进一步的完善，增加许多现在没有的功能以及增强现已有功能的作用和用途，为地质工程或项目工作者提供全方位、全角度、准确的动态地质信息和人性化的数据操作平台。并与此同时国内能够进一步商业化软件。在现在的软件模型展示过程中三维可视化模型的视觉效果受到了曲面平滑的影响，目前的模型曲面算法在未来
的发展中肯定是会有所改进和完善的。实现现有的三维地质建模系统与其他专业的分析软件的接口。为专业技术人员和地址科学家的研究，更多人群提供更好的支持与服务。
4 结论
面对地质结构在三维可视化建模中的诸多难题，目前的科技水平，还有
很多的问题需要进一步研究与探索。随着现在科学技术的发展，相信在未来的时间里，地质结构的三维可视化技术肯定会有很大的提升并且会解决更多的复杂的地质体实际问题，满足实际工程的实际应用需求，而且用户得到的界面会更加人性化和简便化，更加直观，真实地反映现实状况，解决实际问题。与此同时，也希望科学技术的发展能够提升地质建模和可视化理论与技术，解决更多的现在解决不了的更大范围的地学问题，转换为更多的现实生产力，为实现更美好的明天奠定基础。
三维地矿模型可视化控件研究
收稿日期：2011－10－25；修回日期：2012－01－29基金项目：国家自然科学基金项目（70971059） 作者简介：王彦彬（1977－），男，河北保定人，博士研究生，研究方向为网络数字矿山系统。 三维地矿模型可视化控件研究 王彦彬，车德福，郭甲腾，张维国 （东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004） 摘 要：三维建模与可视化是网络数字矿山系统的一个重要组成部分，在网络环境下实现地矿模型的三维可视化，需要在 客户端对原始数据或者模型数据进行三维再现。为了便于与前期工作相结合，同时为了提高系统的运行效率，文中在分析ActiveX 控件的基础上，采用ActiveX 控件结合OpenGL 图形库的方法实现地矿模型在网络环境下的显示与交互。结果表明，使用控件将业务逻辑进行封装实现三维地矿模型可视化，有利于软件复用，提高软件开发效率，并能有效解决客户端与服务端负载平衡问题。 关键词：数字矿山；控件；ActiveX ；OpenGL ；地矿模型中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1673－629X （2012）06－0061－03 Research on Visual Control of 3D Geological Model WANG Yan －bin ，CHE De －fu ，GUO Jia －teng ，ZHANG Wei －guo （School of Resources ＆Civil Engineering ，Northeastern University ，Shenyang 110004，China ） Abstract ：3D modeling and visualization is important parts of web digital mine system．It needs to reconstruct the raw or model data to re-alize 3D visualization of geological model．In order to combine with the early works and to improve the working efficiency ，analyzed the realization of ActiveX controls ，realized the visualization and interaction under the internet environment by ActiveX and Open GL．The re-sults showed that using controls could benefit to software reusing ，help to improve programming efficiency and could efficiently solve the load balance between client and server． Key words ：data mine ；controls ；ActiveX ；OpenGL ；geological model 0引 言 随着计算模式和网络的发展，B /S 模式得到广泛应用 ［1］ ，数字矿山系统的建设也逐渐与网络结合。数 字矿山系统建设中，三维地矿模型的建模与可视化是一个重要的组成部分，通过三维地矿模型工作人员可以直观地观察地质体内部结构和特征，同时也利于对模型进行空间分析，帮助地学工作者在动态场景中分析、推理，深入了解相关的变化特征以及规律。 网络数字矿山系统建设的重点之一就是在网络环境下再现三维地矿模型，当前网络三维可视化技术主要有VRML （X3D ）、 Java3D （JOGL ）以及采用控件结合DirectX3D 或者OpenGL 的方法进行实现 ［2］ 。其中 VRML （X3D ）的运行需要相关插件的支持，虽然开发过程比较容易，比如现在的3D MAX 等建模软件均提供了对它的支持，可以直接将建模结果输出为VRML （X3D ）文件，但是它很难与数据库结合，同时它的运 行效率也待进一步提高；Java3D （JOGL ）是在Java 环境下进行三维模型开发的主要技术手段， 本身具有很多的优点，比如便于和数据库连接，具有跨平台性等，但是它也有一些缺点，如执行速度的问题、显示效果的问题等；采用控件结合DirectX3D 或者OpenGL 的方法可以提高渲染速度，并且可以方便地与前期开发的C ++成果进行结合，目前也有很多的软件和相关工作采用控件的方法进行实现，因此在网络数字矿山系统建设中可以采用控件结合OpenGL 的方式实现客户端模型的可视化。 1 ActiveX 控件 ActiveX 技术是微软公司提供的一种基于COM 的 综合技术，它与Windows 系列操作系统紧密结合，在很多领域得到广泛应用 ［3 6］ 。ActiveX 控件是ActiveX 技 术的重要组成部分，一个ActiveX 控件基本上是一个 支持IUnknown 接口的OLE Object ［7］ ，需要在ActiveX 容器中才能运行，容器通过控件中定义的方法、属性、事件等与控件进行通信。 ActiveX 控件具有如下的优点：容量小能通过IE 第22卷第6期2012年6月 计算机技术与发展 COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol．22No．6June 2012
地学信息三维可视化实习报告
地学信息三维可视化实习报告 班级： 姓名： 学号： 上交日期：2016.11.16
实习一 1.利用对象图形法创建一个三维立方体，并将各顶点设置为不同的颜色 对象法是IDL5.0引入面向对象编程概念后出现的，面向对象的基础也就是对象类的使用。对象类允许编程者将数据和方法封装成一个包，称之为对象。一个对象类可以重复利用生成多个对象。IDL 的三维坐标系使用的是右手笛卡尔坐标系，与Microsoft Direct3D 的左手坐标系相区别，示意图如下。
程序： PRO triangularprism oWindow = OBJ_NEW('IDLgrWindow',dimension =[400,400],retain = 2) oView = OBJ_NEW('IDLgrView',viewPlane_Rect =[-1,-1,3,3],zClip = [2,-1],eye = 10) oModel = OBJ_NEW('IDLgrModel') ;创建多边形 oPoly = OBJ_NEW('IDLgrPolygon') ;设置对象层次体系结构 oView->add,oModel oModel->add,oPoly ;顶点坐标 verts = [[0,0,0],[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1]] ;顶点链接顺序 connect =[3,0,1,2,3,0,2,3,3,0,1,3,3,1,2,3] ;设置多边形顶点与链接关系，类型显示为线 oPoly->setproperty,data =verts, polygons = connect,style =1 ;选择45° oModel->rotate ,[-1,0,-1],45 ;绘制显示
矿井三维模型可视化系统的设计与实现教学提纲
矿井三维模型可视化系统的设计与实现
矿井三维模型可视化系统的设计与实现 摘要：巷道包含了复杂的拓扑信息和空间信息，是矿井其他信息的空间载体，其建模尤为重要。本文针对矿井三维模型可视化的需要，设计并实现了一套基于Java语言的矿井三维可视化模型。系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择，巷道漫游等。 关键词：矿井三维可视化，JOGL，Java，巷道 1引言 数字矿山作为一种复杂的三维空间信息系统，不仅能够存储、分析和表达真实矿山中各种空间实体对象的属性信息，而且涉及大量复杂的空间定位特征及可能拓扑关系的组织和管理。因而，数字矿山的三维空间数据模型是联结真实矿山世界和计算机中抽象的矿山世界的桥梁[1]。 本研究就是对矿井三维模型可视化系统进行设计与实现。 通过数字矿山建设至少可以在以下几个方面给矿山企业带来好处： 1、提高矿山企业的生产效率和资源优化； _________________________________________________ _
2、加强矿山的安全管理，积极的预防矿难事故； 3、降低决策的风险性，提高企业快速反应能力。 本文针对煤矿井下环境抽象出各类图元，在空间上模拟真实井下系统，实现了矿井三维模型可视化系统[2-3]。 2 JOGL图形库 JOGL是Java对OpenGL API绑定的开源项目并设计为采用Java开发的应用程序提供2D/3D图形硬件支持。JOGL 对OpenGL 2.0[4-5]规范中的API和几乎所有第三方开发商的扩展提供完整访问，而且集成了AWT和Swing界面组件。JOGL函数库的简单抽象要比高度抽象如Java 3D函数库执行起来高效的多，因为其大部分代码是自动生成的，所以JOGL的升级可以迅速的与OpenGL升级相统一[6-8]。 3矿井三维模型可视化的设计 3.1巷道图元三维模型分析 巷道由于存在于地下，其数据提取不像地表实体一样简单。巷道图元与巷道图元间采用非直线形式，以实际角度进行弧形连接。根据巷道的不同用途，其断面形状， _________________________________________________ _
地质体三维可视化表达的现状与趋势
地质体三维可视化表达的现状与趋势 地质体的三维建模与可视化融合基础的地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据，利用相关技术构建三维空间数据场，采用硬件技术实现立体化。它运用可视化技术揭示了地下世界，是地质学的前沿课题之一。以可视化技术为基础，地学问题为核心，通过地质专家的逻辑和形象思维，地质信息的三维动态的反馈来分析相关的地学问题。由于地质构造比较复杂，同时又缺乏时势性的实际问题，这也致使地质三维建模技术成为了国内外研究的热点。 1 地质体的三维可视化 1）可视化。可视化是一个心智处理过程，主要是促进对事物的观察力及建立概念等。 2）地质体三维可视化。是地学可视化的一个分支，它的主要内容是进行地下地质矿体的三维空间可视化实现。 3）地学可视化。地学可视化是关于地学数据的视觉表达与分析，是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念，是关于地学数据的视觉表达与分析。 2 现状
2.1 国内研究现状 随着数据可视化的发展，应用计算机技术，使得地质三维技术在国内取得了一定的研究成果。地质体的可视化在国内基本上都是以2D的形式出现的，很少有3D。目前，真正的地质体可视化还不很成熟。目前国内的三维地质系统有：地大的GeoView 以及东方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大学与胜利油田合作研发的SLGRAPh以及中国油田大学的RDMS关于高校的发展有：成都理工大学黄润秋教授等人结合大型水利工程研制开发岩体结构三维建模，建立了一套岩体结构信息管理信息系统。还有曹代勇等人基于Ope nGL提出了相关方法并应用在了三维地质模型的可视化研究上。国内的地质三维可视化技术软件在功能的实现以及功能的完备性上差于国外的技术，比如空间分析和配色方案上仍然不能解决实际问题。 当前国内主要是对在三维可视化技术的实现过程上对一些具体的算法的研究。由于现在地质工作在不断的深化，实际中出现的问题越来越复杂化，国内研发地质信息系统已经无法满足目前的研究与需求，而国外三维建模的软件对我国地质研究的针对性不强，无法满足地质生产和研究。国内开发的软件在地质工程中的应用较少，对复杂的工程地质结构体的建模能力的缺失，具体算法的实现的缺乏，导致 在很多工作中无法解决复杂多变的实际问题 2.2 国外研究现状
论述可视化三维模型的建模实例
论述可视化三维模型的建模实例 1、技术路线 由于部队“直线加方块”的生活特殊性，部队营房建设相对居民生活小区来说，要规则很多。由于部队保密的规定，不能实地完成数据采集任务，住宿楼、办公楼、训练场地的基本数据以我校北区海军楼为主体。在纹理制作过程中，结合使用了photoshop8.0等相应软件。 2、建模过程 对于一个全新的模型数据库来说，用户需要确定一些关于数据库的基本参数来决定它的大小和范围。 （1）用File/New命令创建一个新的文档aaaa.flt； （2）将窗口边缘向上拉伸使视图分割为模型视图和层级视图； （3）打开Info/Preferences面板，点击Flight tab按钮。将默认的单位设置为“Meters”,点击“OK”按钮并关闭面板，所有单位都变为“米”； （4）打开View panel并为网格设置合适的参数。参数大小可根据需要自行调整； （5）在层级视图中，按下Alt键同时单击g2节点，将g2设置为父节点，选择g2,按Ctrl+J键将其改名为“aaaa”,则所有新建立的模型都将附属于这一父节点或它的子节点； （6）这时视图如下图所示。将view视图拖到一边以备用。 2.1 地形建模 由于受视角范围限制，场景的可视范围比较小，所以地面仿真对地形模型的精度要求就比较高，同时也需要更加精细、更加逼真的地物模型和特征模型。标准的数字地面高程模型DEM，或者其他类型的地形数据必须转换成DED格式才能被Creator读取，继而为创建地形模型数据库所使用。另外，Creator还提供了功能强大的DED数据文件生成器,以用于灵活创建数字高程数据。对于原始地形数据损坏导致DED无法获取的情况，还可以通过地形模型数据库生成相应的DED数据文件。 由于本论文所建造的可视化军营模型以生活区为主，考虑到生活区域地表起伏变化不大，故将地形设置为平面。
计算机图形学与三维建模实验报告
计算机图形学实验报告 openGL的基本使用 1.项目代码： // : 定义控制台应用程序的入口点。 #include"" #include
glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective, , , ; glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt, , , , , , , , ; glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 定义4光源，从4个方向入射,第一个是白光，其他为红绿蓝{ GLfloat sun_light_position[] = { , , , }; GLfloat sun_light_position1[] = { , , , }; GLfloat sun_light_position2[] = { , , , }; GLfloat sun_light_position3[] = { , , , }; GLfloat sun_light_ambient[] = { , , , }; GLfloat sun_light_diffuse[] = { , , , }; GLfloat sun_light_diffuse1[] = { , , , }; GLfloat sun_light_diffuse2[] = { , , , }; GLfloat sun_light_diffuse3[] = { , , , }; GLfloat sun_light_specular[] = { , , , }; glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_light_position); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, sun_light_ambient); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, sun_light_diffuse);
GOCAD 软件三维地质建模方法
GOCAD 软件三维地质建模方法 1建模方法 GOCAD 三维地质建模主要包括两类：一类是构造模型（structural modeling）建模，一类是三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模。 （1）构造模型（structural modeling）建模建立地质体构造模型具有非常重要的意义。通过建立构造模型能够模拟地层面、断层面的形态、位置和相互关系；结合反映地质体的各种属性模型的可视化图形，还能够用于辅助设计钻井轨迹。此外，构造模型还是地震勘探过程中地震反演的重要手段。 （2）三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模根据建立的构造模型，在3D Reservoir Grid Construction 中可以建立其体模型；同时地质体含有多种反映岩层岩性、资源分布等特性的参数，如岩层的孔隙度、渗透率等，可对这些物性参数进行计算和综合分析，得到地质体的物性参数模型。 当采样值在地质体内密集、规则分布时，可以直接建立采样值到应用模型的映射关系，把对采样值的处理转化为对物性参数的处理，这样可以充分利用计算机的存储量大、计算速度快的特点。 当采样值呈散乱分布，并且数据量有限时，需要采用数学插值方法，拟合出连续的数据分布，充分利用由采样值所隐含的数据场的内部联系，精确的模拟模型中属性场的分布。 图1-1孔隙度参数模型分布图 2 建模流程 2.1数据分析 （1）钻孔、测井分布及数据分析 支持三维建模的数据主要为钻孔和测井。由于对区域范围和建立三维地质建模的精度要求不同，得对所得到的钻孔、测井的分布和根据其取得的数据进行分析和处理是的必要。根据钻孔、测井的分布范围和稠密程度可以大致确定地层的分布界限，对钻孔较少区域采取补充钻探或者采用其它方法进行处理。 （2）地质剖面
三维可视化建模技术在地质勘查中的应用
三维可视化建模技术在地质勘查中的应用 摘要：根据地质勘查的数据特点，利用三维可视化建模技术。实现了以真三维模型来恢复地表以下地质体的结构、形态特征以及空间展布，能对其进行旋转、漫游、切片分析、虚拟钻探等操作，动态地研究其内部细节，了解目标对象与周围地质环境之间的关系，为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供了强有力的支持。 关键字：地质勘查三维可视化建模技术虚拟钻探 引言 在地质勘查工作中，地质工作者越来越迫切地希望建立一套完善的地质体三维可视化与分析系统，实现对地质体信息的三维可视化仿真，丰富地质勘查成果的表现形式，为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供强有力的支持。随着计算机软件和硬件的飞速发展，针对地质体的三维建模与可视化，综合运用三维仿真、数学地质、计算机图形学、虚拟现实、科学计算可视化、计算机软件开发等成熟的理论方法与技术，实现复杂地质条件下的三维地质建模。 二．三维地质建模数据来源与特点分析 在三维地质建模中，用来反映地质体特征的数据来源多种多样，包括地质勘探数据、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据、工程地质数据等等。 由于地质原始数据的多源性、离散性和定性特征在很大程度上阻碍了三维地质建模研究的发展。因此，在三维地质建模工作中需要耦合多源信息，对场区地质构造进行分析、解译，将定性描述的数据定量化，尽量以数值型数据和图形数据来进行表达，将离散不确定的数据通过各种插值拟合的手段转化为连续确定的数据，为三维地质建模提供合适的数据源。 三．三维地质建模的难点与关键技术问题分析 通过对三维地质建模数据来源与特点的分析可知，建立一个客观准确的三维地质模型必须满足三个条件：足够多的原始地质采样数据、能够真实反映复杂地下空间关系的地质解译分析、合适的数据结构。就目前复杂地质体的三维建模主要面临的困难可归纳为以下3点： （1）原始地质数据获取艰难。地质体通常位于地表以下，人们无法直接全面地观察到地质体的各种特征，往往只能通过物探、化探等手段获得地质体的部分特征信息，并通过对这些信息的分析、解释、推断来获得地质体的基本信息。 （2）地下地质体及其空间关系极其复杂。地质条件和地质作用复杂多变，在其影响下，地层被切割成不连续的空间分布，岩体内复杂的岩性变化，以及地
地学三维GIS动态可视化系统的研究
地学三维GIS动态可视化系统的研究 卜丽静，王家海，张正鹏 辽宁工程技术大学测量工程系，辽宁阜新（123000） 摘 要：地学三维GIS已成为地质研究的重要手段，但目前对3D GMS系统的研究还不够成熟，特别是能适用于地质研究的地学三维模型还有待于进一步改进。对此本文在分析地学三维模型的基础上提出了三维GIS可视化系统的设计方案，重点介绍了针对地质三维空间分析方面的功能。 关键词：3D GMS；三维模型；空间分析 0 引言 随着科学可视化技术和地质信息计算机模拟技术的发展3D地学模拟系统（3D Geosciences Modeling System,3D GMS）已成为矿产资源勘探技术的重要发展方向。由于地质结构的复杂性和数据的有限性，导致了三维可视化模型的形成的复杂性，因此地学三维GIS构模方法的研究是当前研究的热点及难点。本文就此在对三维空间数据模型进行总结分析的基础上，采用ATP构模法并对地学三维GIS动态可视化系统提出了设计方案。 1 三维空间构模原理 三维空间构模的理论方法研究是目前3D GMS领域研究的热点问题。国内外研究学者提出了20余种空间构模方法，可以将其归纳为基于面模型、基于体模型和基于混合模型的3大类构模体系见表1。 表1 3D空间构模法分类[1] Tab.1 The space mold method classification 体模型(volumetric model) 面模型(facial model) 规则体元非规则体元混合模型(mixed model) 不规则三角网(TIN) 结构实体几何(CSG) 四面体格网(TEN) TIN-CSG混合 格网(Grid) 体素(V oxel) 金字塔(Pyramid) TIN-Octree混合或Hybrid模型 边界表示模型(B-Rep) 八叉树(Octree) 三棱柱(TP) Wire Frame-Block混 合 线框(Wire Frame)或相连切片 (Linked Slices) 针体(Needle) 地质细胞(Geocellular)Octree-TEN混合 断面序列(Series Sections) 规则块体(Regular Block) 非规则块体(Irregular Block) 断面-三角网混合(Section-TIN mixed) 实体(Solid) 多层DEMs 3D V oronoi图 广义三棱柱（GTP） 2 国内外经典构模方法评析 现今空间模型的建立多停留在2维或2.5维的基础上，并不是真正意义上的真三维。所
地质体三维建模方法与技术指南
内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据 (DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全 国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国 界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等， DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分 布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种 处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等 高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关 系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据
三维地质自动建模与可视化
三维地质自动建模与可视化 北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟 （转载请注明出处和作者，侵权必究） 一、前言 1.1项目背景 数字城市建设方兴未艾。现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。 基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。 基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。 1.2历史回顾 2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业
三维地质模型与可视化
三维地质模型与可视化 吴强、徐华 1.中国矿业技术大学，中国资源开发工程，中国，北京10083 . 2.北京化学工程学院，中国，北京102617. 回信请寄往吴强(邮箱：wuqiang@https://www.sodocs.net/doc/3e2305916.html,) 于2003年8月收到回信. 摘要 三维地质模型技术将在地址数据的获得方法、存储方法、过程与展示方法上带来巨大变化.但是，自从反应地质实体的地址数据承受住多样性、不确定性和复杂性特征后，不够完善和不够便捷的软件系统现在已经得到迅速发展.一些超大规模的模型、断层的数学模型和褶皱的地质模型已经得到发展以至于能够展示复杂地质结构的空间地址构成.以三维地质模型为目的的应用系统的构造已经确定；随着土壤模型和模型应用与核心一样的确定，基于空间数据处理的一个新颖设计概念也已提出.三维地质模型技术的理论与方法有望得到进一步的丰富和发展. 鉴于这些理论与方法，基于特征的可视化导航技术得以提出.随着地理数据库，图形库和知识库的动态模拟系统的整合，地质学家将能够获得以直观、形象和精确地方式融入的部分特征和全部特征. 关键字：三维地质模型，地质模型，系统结构，可视化 数字资源的条形码：10.1360/02ydo475 三维地质模型与可视性关键技术问题是解决“数字地球”实施计划的关键技术.目前，三维地质模型主要存在以下困难[1-5]： (1)三维空间数据难以获得：目标与形象复杂的三维地质模型依赖于原始数据.当简单数据是稀少、不充分，地震剖面数据的能力和分辨率不足以及遥感数据模糊时，建立复杂的三维地质模型是很困难的.因此要精确的描述地质实体的空间属性的变化是不可能的. (2)地质实体之间的空间关系是特别复杂的.由于断层引起了地层的不连续分
矿床三维地质模型构建
前言 三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。 本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km2。为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。最后，归纳总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。 摘要 三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。 在Surpac中，地质数据库的建立是基础，矿体及地质体的三维建模是核心，块体模型的建立和矿体储量的估算是推广和应用。本文对青海省夏日哈木铜镍矿床进行了三维可视化研究，并建立了
三维可视化服务平台的管理模型研究
三维可视化服务平台的管理模型研究 发表时间：2019-09-19T10:12:57.113Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：杜军伟杜兰洲 [导读] 摘要：针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题，提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。 (山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013) 摘要：针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题，提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。通过对三维点云数据进行插值，根据插值结果进行三维网格点绘图，再根据电厂每日煤量进、耗、存实时基础数据进行修正，可以提高所绘的网格图与实际形状的拟合精度，利用Web、Unity3D与数据库进行数据交互，实现三维可视化展示，可实时提供煤场存煤量信息，动态修改网格图形状，为燃煤发电煤场煤场科学增效管理提供决策支撑。 关键词：数据插值； Unity3D；三维可视化 三维可视化建模在20世纪90年代初期开始为人类所重视，并逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点。所谓三维可视化地质建模，按照Simon W Houlding的观点是指运用计算机技术，在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析、地学统计与预测、实体内容分析以及三维图形可视化等技术工具结合起来，实现地质模型的三维显示，并用于地质分析的技术。 1、三维可视化模型的建立 1.1资料收集 工作所收集的资料主要包括区域及各流域水文地质报告、构造分布图、水文地质图、地貌图、水文地质剖面图、第四系埋深图、潜水埋深图、电子地理底图、地表高程等值线图、各含水层顶底板高程等值线图、二维剖面图以及最重要的钻孔数据资料等，为模型建立做准备。由于峰峰煤矿曾进行过不同目的、不同精度的地质调查与评价工作，积累了大量的资料。 1.2资料分析 (1)在原有钻孔资料的基础上，加入从电子底图上提取的地面高程点数据，显示地表面的起伏状态；(2)当已有钻孔资料不足时，应在已有钻孔资料的基础上，依据剖面图、地质图和地质报告中的相关内容，虚拟一些钻孔；(3)结合工作区和现有资料，对钻孔数据进行修正和补充；(4)整理资料，录入GMS中。 1.3三维可视化模型构建 利用GMS软件建模时，应先建立坐标系，即将地理底图导入到GMS中定位。然后，利用GIS模块将*.shp文件转化到MAP模块中，根据定位好的地理底图，绘制确定计算区域边界，再由这些边界生成TINs。将整理好的钻孔资料导入到GMS中的Borehole模块中形成钻孔数据，以便对钻孔资料进行管理。通过编辑钻孔岩性及对每个钻孔进行编号，将每个钻孔上不同岩性的连接处设置水平地质，创建钻孔剖面，进而显示地层；在Borehole模块中选择Horizons->Solid命令，采用相应的插值方法，从而生成地质结构体，建立地质结构模型。Solid 则是水文地质结构模块。我们可以利用该模块来根据需要分解和组合不同的层，在任意层位、任意位置切剖面，查看剖面上地层的展布情况，并可对模型进行空间上的旋转，从不同角度观察模型结构。 2、曲面拟合 2.1 原始数据预处理 目前盘煤仪的数据较为精确，但是由于盘煤仪每次盘点耗时较长，不宜频繁使用；日存取煤总量则是与生产量直接对应，精度较高，但是由于缺乏煤场取煤位置信息，难以直接生成煤场立体图；皮带秤的数据则由于测量误差较大，仅作为参考与辅助；视频数据则是，煤场进行直接取样，需要复杂建模，方可提取有用数据；人工丈量是当前常用的方法，但是由于人为因素，丈量误差较大，可作为辅助数据。 激光扫描仪为三维煤场动态测控系统的主要传感器，按照一定频率发射激光线获取煤堆表面二维数据，并结合扫描仪激光器云台辅助旋转实现一定范围的三维数据快速采集。 煤场激光盘煤仪主要是利用二维高频率激光扫描仪对料场的表面进行高频率断面扫描获得高密度的断面数据，结合行程测量器获得的料场长度和回程测量器获得的扫描仪偏转角度数据，实现料场体积的计算、料场三维模型的显示。由于煤场表面非规则，即使扫描步距一定，最后得到的仍是三维散乱数据点集。因此图形显示及体积计算的关键在于曲面拟合，而曲线拟合的基础是准确的数据插值。 2.2 数据插值计算 由激光盘煤仪获得的三维散乱点云数据不能直接用于图像复现和图形拟合，所以要进行插值运算。近30年来，有很多的算法被提出来，大多数适用于中小规模的点云数据，主要的算法有：与距离成反比的加权算法、径向基函数插值法、有限元法等。点云数据的差值问题描述如下：设在二维平面上有n个点（xi ， yi）（i=1，2，…，n）并有Zi=f （xi， yi）。插值计算的主要目的是要构造一个具有C1连续的函数F（x，y）。 （1）与距离成反比的加权法。 （3）有限元方法。 该方法主要是基于求解偏微分方程，在给出具有双自变量的点云数据点vi（xi ， yi）及其函数zi=f（xi ， yi）（i=1，2，…，n）以后，首先求出二维平面上点云点vi的凸包，并对其进行三角剖分，形成一系列的三角形Tj，k，l。然后，构造一系列的面片，使其插值于所有pi点的函数值zi。有限元方法需要对二维点集进行三角剖分，构造出插值于各点函数值的平面三角面片，要求各面片间具有C1连续的插值方法。 通过对比上述3种算法可知，与距离成反比的加权算法是最容易实现，而且算法复杂度最小；径向基函数法相对较难实现，复杂度居中；有限元方法中的积分微分运算量最大，算法较为复杂。因此对点云数据的插值来说，径向基函数法的插值效果最为合适。图1为由盘煤仪获得的点云数据经过径向基函数插值后得到的立体图。 2.3 三维渲染 三维数据场显示技术主要包括基于等值面重建的面绘制技术和采用体模型的直接体绘制方法[5]，其中体绘制方法不依赖于视点，对场
《GIS三维建模与可视化》本科课程教学大纲
《GIS三维建模与可视化》本科课程教学大纲 一、《GIS三维建模与可视化》课程说明 （一）课程代码：Q1320280 （二）课程英文名称：GIS 3D modeling and visualization （三）开课对象：地理信息科学专业 （四）课程性质和地位： 《GIS三维建模与可视化》是地理信息科学专业的专业选修课。空间信息的存储与管理一直是地理信息系统（GIS）的核心问题，而地理数据模型则是这个核心中的核心，本课程的教学就是以空间数据的模型与空间分析方法为基础，重点讲述基于空间数据结构的三维建模方法与实际应用。 （五）课程教学基本要求：本课程阐述了三维地理数据建模的理论、技术与实现方法，涉及三维数据结构、数据获取、空间建模、空间分析和可视化表达等多个方面，并以geodatabase为例介绍地理数据库的设计与实现。要课程主要集中表达以下几个问题：如何进行三维数据管理、三维空间数据的制作、三维空间表面表面的显示、对三维表面的坡度、坡向、可视域分析、三维可视化表达。 （六）教学内容、学时数、学分数及学时数具体分配 学时数：32学时 学分数：2学分 （七）教学方式 课堂讲授式、上机软件操作、案例演示与讨论。 （八）教学方法 以多媒体理论讲授式、软件操作并部分案例讨论结合为主要形式的课堂教学。 （九）考核方式和成绩记载说明
1.考核要求：考试课 2.考核方式：卷面考试+软件操作相结合 3.考试成绩：严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占15%，期中成绩占15%，期末成绩占70%。 二、讲授大纲与各章的基本要求 第1章绪论 教学要点：通过图片、文字等多媒体的展示，让学生对GIS三维建模与可视化有一个初步的认识和了解，降低学生对本门课程的陌生感，并增加其学习的兴趣和热情。重点要求掌握地理信息科学的历史和发展现状，对前沿问题进行探讨和领会。 教学时数：4学时 教学内容： 第1章绪论 1.1 概述 1.2 三维GIS平台技术现状 1.2.1 平台体系架构 1.2.2 功能层次结构 1.3 三维GIS平台应用及发展趋势 1.3.1 应用现状 1.3.2 发展趋势 1.4 小结 教学重点和难点： 1.三维GIS平台技术现状 2.三维GIS平台应用及发展趋势 第2章三维GIS数据管理 教学要点：对三维空间及三维空间模型进行了解，并重点掌握三维空间数据的管理，进行相关案例、图片、视频等教学方式的展示，加深学生对抽象知识的了解。 教学时数：4学时 教学内容： 第2章三维GIS数据管理 2.1 三维空间数据模型
地质体三维建模方法与技术指南
地质体三维建模方法与技术 指南 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、 3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据(DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全
国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等，DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据 遥感影像是地球空问数据最直接、时效性最强的数据形式，模型的表面需要用影像数 据进行贴图，来表达真实的地表景观。由于影像数据的容量大，为了能够快速、高质量地进行显示，需要根据显示的范围、显示的比例选择分辨率最合适的影像进行纹理映射。一个模型可以有不同分辨率的多套卫星／航测影像数据，某些影像数据有可能只局限于某个局部。因此，在显示时，所有的影像数据都需要读入内存，以实现多分辨显示。这就需要在技术上做一些处理，比如图像格式的转换，根据显示分辨率和比例的不同，转换为不同分辨率的图像如BMP、TIFF、GIF等图像格式。 对遥感影像数据的处理主要包括对遥感影像的几何精纠正和不同分辨率影像数据的融合。一般使用遥感处理软件ERDAS和ENVI软件进行处理。遥感影像几何精纠正的目的
城市地质三维建模流程
三维地质结构建模 二，数据分析 1.了解当地情况：根据甲方提供的数据，了解当地的地质情况。特别是当地有断层、 软弱层、夹层等复杂地质体时，要根据文字报告，地质图，剖面图等确定复杂地质 体的范围，大小，以及切割地层的上盘，下盘。 2.确认甲方要求，反馈数据的有效性：在了解了当地的地质情况以后，还要进一步确 定甲方的要求。一般甲方的要求包括：模型要尽量多的利用甲方提供的数据；做出 的模型做切面，切块，要与原数据保持一致；模型的轮廓要满足甲方的要求；特殊 地质体的位置，范围，大小等要满足甲方的要求；模型体内不能有空的部分。另外，不同的客户还会有一些不同的要求。 明确了甲方要求以后，要重新审核一下甲方提供的数据，有异议的地方要尽快给甲方反馈，沟通，以免耽误下一步的工作进程。 3.构想模型：在明确了甲方的要求，并且熟悉了提供的数据之后开始构想模型。主要 包括对地质情况的理解（特别是一些复杂地质体的理解）：一般从甲方提供的剖面 图中可以确定在特定区域内地质体的分层情况，同时参考地质图（剖面图）可以确 定一些复杂地质体的分布范围。建模的目的：一般城市地质结构建模分急促和地质 建模，工程地质建模和水文地质建模等等。在建模工作开始之前要确定甲方的目的。 总之，在完成了以上的工作就开始建模了，建模过程中要多思考，与甲方多沟通， 保证模型既精确又美观。 三，确定建模方法 按照方向（城市地质和矿山地质），以项目为例，简单分析几种建模方法，确定用哪种方法构建模型；包括其他平台 五，构建模型 1.基于约束剖面的钻孔建模 基于约束剖面的钻孔建模是根据钻孔和一些二维的约束剖面，来构建三维地质结构 模型的方法。其建模的操作和步骤可大致分为二维操作和三维操作两各部分。 （1）二维操作：二维操作的目的是为后面的三维操作做准备。通过二维系统将甲方提供的原数据转化为可以满足三维系统操作的点面数据。具体包括钻孔文 件（.drl文件）的生成；虚拟钻孔文件（.drl文件）的生成；剖面文件（.sec 文件）的生成；引导剖面（.sec文件）文件的生成；边界剖面（.sec文件） 的生成；剖面的修改和编辑。 a.钻孔文件的生成：理正数据（excel、access）格式的，可以通过二维系统操 作直接生成钻孔（.dll）文件。如果甲方提供的数据是mapgis或者CAD的 剖面图，可以根据剖面图的分层情况编写需要的钻孔文件。 b.虚拟钻孔文件的生成：在建模的过程中，有时我们需要添加一些虚拟的钻 孔来控制地层或者解决尖灭。虚拟钻孔的生成方法：先确定虚拟钻孔的坐 标和所在的剖面——在二维系统中打开剖面图——剖面图输入控制点坐标 完成坐标转换——在剖面图上添加虚拟钻孔——保存虚拟钻孔文件 c.剖面文件（.sec）的生成：一般甲方提供的剖面图多位mapgis或者CAD格 式的。将这些剖面图导入二维系统——剖面编辑——保存成二维剖面—— 编辑多边形，输入多边形属性（x-x-x格式）——给多边形的线赋属性—— 输入控制点坐标转换为三维坐标——另存为sec文件格式 d.引导剖面（.sec）的生成：为了解决地层的尖灭问题，有时需要添加一些引 导剖面。生成引导剖面的步骤：在合适的剖面上添加虚拟钻孔——将虚拟