基于IDL的三维地层可视化系统开发与应用

论文摘要

为了直观、全面地展示地质特性与地质现象,推测未知与不确定的地质信息,开展三维地质建模方法研究。通过构建的模型多角度展现三维地质实体,最大限度地增强地质分析的直观性和准确性,对地质工程、岩土工程的实际应用有着重大意义。随着计算机图形技术和地学研究的不断发展,空间地质信息的三维建模及可视化分析成为计算机在岩土工程领域应用的一个必然趋势。本文依托中煤能源集团公司山西省宁武煤田朔南矿区丰予井田水文地质问题研究项目,基于IDL开发了三维地层可视化系统,主要取得了以下三方面的成果:(1)在系统研究国内外地质体三维可视化软件平台的基础上,根据项目特征,选取了IDL开发平台。(2)采用基于面的建模方法,开发了三维地层可视化系统。该系统具有便捷的三维交互功能,包括旋转、放缩、平移,剖切显示,剖面显示,数据属性拾取和等值线绘制功能。(3)利用三维地层可视化系统对丰予井田进行了应用研究,建立了丰予井田三维地层模型。(4)开发了Delaunay三角剖分程序和数值模拟分析软件FLAC 3D的接口程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 三维地质建模及可视化技术的国内外研究现状
• 1.2.1 三维地质建模及可视化技术的发展
• 1.2.2 三维地质建模及可视化技术的应用现状
• 1.2.3 三维地质建模及可视化技术存在的问题
• 1.3 研究目标和研究内容
• 1.4 研究方法和技术路线
• 2 三维地质建模及可视化技术
• 2.1 三维地质建模方法
• 2.1.1 基于体的建模方法
• 2.1.2 基于面的建模方法
• 2.1.3 混合建模方法
• 2.1.4 泛权建模方法
• 2.2 基于面模型的三维地质建模方法及原理
• 2.2.1 数据的收集及处理
• 2.2.2 插值方法
• 2.2.3 Delaunay 三角剖分
• 2.2.4 面模型的构建
• 2.2.5 体绘制
• 2.2.6 三维可视化技术
• 3 三维可视化平台 IDL 介绍
• 3.1 IDL 的功能特点
• 3.2 IDL 程序设计
• 3.2.1 数据类型
• 3.2.2 程序结构
• 3.3 IDL 的图形系统
• 3.3.1 图形系统类型
• 3.3.2 坐标系统
• 3.3.3 颜色模式
• 3.3.4 对象图形系统的组成结构
• 3.4 图形用户界面的创建
• 3.5 IDL 对象的创建
• 4 三维可视化系统的开发
• 4.1 系统开发的原则
• 4.2 系统开发与运行环境
• 4.3 系统主要功能与特点
• 4.4 系统结构
• 4.4.1 系统模块划分
• 4.4.2 系统的GUI 设计
• 4.5 系统使用说明
• 4.5.1 数据准备
• 4.5.2 三维地层建模操作
• 4.5.3 三维交互空间分析操作
• 4.5.4 FLAC 接口文件生成操作
• 5 丰予井田三维地层可视化
• 5.1 丰予井田自然地理概况
• 5.1.1 地理位置
• 5.1.2 地形地貌
• 5.2 丰予井田区域地质概况
• 5.2.1 地层岩性
• 5.2.2 井田地质构造
• 5.2.3 含煤岩系沉积环境及煤层
• 5.3 数据准备
• 5.3.1 地表数据准备
• 5.3.2 地层数据准备
• 5.4 数据导入
• 5.5 数据加密
• 5.5.1 双线性插值法
• 5.5.2 薄板样条法
• 5.5.3 改进的谢别德法
• 5.5.4 克里金法
• 5.5.5 最小曲率法
• 5.6 三角剖分的实现
• 5.7 丰予井田地层表面模型的建立
• 5.7.1 单层表面模型的建立
• 5.7.2 多层表面模型的建立
• 5.8 丰予井田三维实体模型的建立
• 5.8.1 体数据生成
• 5.8.2 体绘制
• 5.9 三维交互空间分析
• 5.9.1 三维编辑与操作
• 5.9.2 剖切显示
• 5.9.3 剖面显示
• 5.9.4 数据拾取
• 5.9.5 等高线的绘制
• 5.10 FLAC 3D 接口程序
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献