地质参数体模型构建及其可视化分析 ——以数字矿山应用为例

论文摘要

20世纪90年代初期开始,三维地质模拟受到了地学相关领域众多学者的广泛重视,并在环境地质、岩土工程、矿产资源、油气勘探等领域成为了研究热点。地质参数体模型构建及其可视化分析即三维地质属性模拟,是三维地质模拟的重要组成部分,是对地质体内部不均质性的有效表述,是揭示地质体内部物化属性参量的一个重要手段。它能反映地质体内部物化属性参数的空间分布、变化规律以及参数之间的关联关系。随着“数字矿山”概念在人们心目中的不断深入,“数字矿山”越来越受到人们的重视。矿山环境下的三维地质属性模拟也因此迎来了历史性的发展机遇和广阔发展空间。如何有效直观的描绘数字矿山地质属性参数是三维地质属性模拟的研究热点,面向数字矿山的地质参数体模型的构建及其可视化分析已经成为数字矿山发展的必然趋势。本论文旨在充分利用三维空间插值方法和体视化技术来构建三维地质参数体模型并直观生动地描绘地质参数的真三维特征。从而深化对三维地质属性模拟技术的认识,为数字矿山地质参数体模型构建及其可视化的发展提供了思路。本论文对地质参数的三维数据模型、体模型构建方法及模型可视化分析技术进行了系统的归纳、总结和改进,强化了对地质参数体模型的构建及其可视化分析的认识。论文在吸收、借鉴了国内外三维地质属性模拟发展前沿及其研究成果的基础上,围绕针对各类地质参数高效地构建三维地质体模型以及对体模型进行可视化分析这一主线,对当前地质参数体模型构建及其可视化分析技术进行了深入研究和探讨,并阐述了解决的方法和流程,在一定程度上解决了地质参数体模型构建及其可视化中所面临的一些技术问题,并以数字矿山应用为例,通过相关的应用实例验证了这些方法的实用性。论文主要实现了以下研究内容：(1)提出了一种样本点快速搜索算法,该算法充分利用了物探数据等地质参数数据空间分布的特殊性,一定程度上克服了传统样本点搜索方法在大规模体模型构建中的局限性,在保证模型质量的同时大大提高了建模效率,且预构建的模型规模越庞大,加速效果越明显。(2)提出了基于分块机制的建模方法,在一定程度上克服了大规模数据建模过程中系统内存受限的问题,加强了内存的合理使用。(3)改进了基于质心的等值体提取算法,即采用距离反比加权法求解质心点属性值,并通过对四面体进行细分,减少原本在等值体上的点被剔除的情况,在保证模型提取正确性的同时明显提高了模型的精度。上述研究成果,为数字矿山地质参数体模型构建及其可视化分析的研究做了良好的铺垫,同时也为三维地质属性模拟技术的发展提供了新的思路。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的选题
• 1.2 研究现状及存在的问题
• 1.2.1 体模型构建方法研究现状
• 1.2.2 体视化技术研究现状
• 1.2.3 矿山三维建模软件发展现状
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 论文研究的目标与主要内容
• 1.4 论文的组织与安排
• 第二章 地质参数体模型构建技术
• 2.1 地质参数三维数据模型
• 2.2 地质参数体模型构建方法
• 2.2.1 体模型构建方法概述
• 2.2.2 常用建模方法分析
• 2.3 大规模体模型构建技术研究
• 2.3.1 基于样本点快速搜索建模方法
• 2.3.2 基于分块机制建模方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 地质参数体模型可视化分析技术
• 3.1 体模型等值面提取技术
• 3.1.1 移动立方体法
• 3.1.2 移动四面体法
• 3.2 体模型等值体提取技术
• 3.2.1 等值体提取概述
• 3.2.2 基于顶点的等值体提取算法
• 3.2.3 基于质心的等值体提取算法
• 3.2.4 改进算法设计
• 3.4 体模型剖切分析技术
• 3.4.1 平面剖切技术
• 3.4.2 折线剖切技术
• 3.4.3 隧道模拟及漫游技术
• 3.5 本章小结
• 第四章 地质参数体模型构建及其可视化分析在数字矿山中的应用
• 4.1 品位体模型可视化分析
• 4.1.1 品位剖切模型
• 4.1.2 品位等值面
• 4.1.3 品位等值体
• 4.2 物探数据体模型构建及绘制
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献