地质体三维空间数据模型研究

论文摘要

地质体三维空间数据模型是当前三维地理信息系统（3D GIS）、三维地学模拟系统（3DGMS）、数字地质等领域的研究热点。地质体数据是包括地表、地质、地球化学、地球物理、遥感等复杂的、具有立体感的多元数据集合。面对多元、海量的地质调查数据,传统的2D、2.5D空间信息系统已经不能满足地质工作者的需要,构建集存储、管理、显示、分析三维地质空间数据为一体的系统平台成为目前研究者的工作重点,而地质体三维空间数据模型的建立是其根基和首要完成的工作。本文在研究地质体建模常用空间数据模型,尤其是广义三棱柱（GTP）和多层不规则三角网（Tin）模型及其数据结构、建模算法和模型操作等方面内容的基础上,提出基于多层Tin与GTP混合模型（MTin-GTP）的地质体建模方法,并应用VC++6.0编程与OpenGL技术实现了其算法。本文的研究丰富和发展了空间数据模型建模体系,为地质体三维模型的建立与应用提供了新的技术方法。本文所作的工作主要有:通过分析地质体现象及其空间特征、数据来源与表达方式,来研究地质体空间数据的数学表述形式,并详细研究了地质体空间数据插值问题及钻孔轨迹计算问题;研究了常用三维空间数据模型及其特点,根据多层Tin和GTP模型的优缺点,提出了MTin-GTP混合数据模型;通过深入研究GTP和多层Tin模型的概念、数据结构及模型操作算法,给出了MTin-GTP模型的建模思路,并设计了MTin-GTP模型的数据结构、建模算法以及模型操作算法;应用Visual C++6.0与OpenGL,实现了一个三维地质体建模与可视化试验系统,验证了本文提出的数据模型及其实现算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 地质体空间数据模型研究现状
• 1.3 本文研究内容与研究方法
• 1.3.1 技术路线
• 1.3.2 关键技术问题
• 1.3.3 本文主要创新点
• 第二章 地质体空间数据描述
• 2.1 地质体空间现象描述
• 2.2 地质体空间数据表达
• 2.2.1 地质体空间数据分类
• 2.2.2 地质体空间数据的图形表示
• 2.2.3 地质体空间数据的几何特征
• 2.2.4 地质体空间数据的表述形式
• 2.3 地质体空间数据获取与处理
• 2.3.1 地质体空间数据的获取
• 2.3.2 地质体空间数据的处理
• 第三章 地质体空间数据模型综述
• 3.1 面元数据模型
• 3.1.1 表面模型
• 3.1.2 边界表示模型
• 3.1.3 线框模型
• 3.1.4 序列断面模型
• 3.1.5 多层Tin 模型
• 3.1.6 面向对象三维数据模型
• 3.2 体元数据模型
• 3.2.1 3D 栅格（Voxel）模型
• 3.2.2 针体（Neddle）模型
• 3.2.4 块段（Regular Block）模型
• 3.2.5 构造实体几何（CSG）模型
• 3.2.6 四面体（Ten）模型
• 3.2.7 GTP 模型
• 3.3 混合数据模型
• 3.3.1 八叉树-四面体混合模型
• 3.3.2 多层Tin-GTP 混合模型
• 第四章 三维地层模型建立方法
• 4.1 基于GTP 模型的三维地层建模
• 4.1.1 GTP 模型概述
• 4.1.2 基于GTP 建模思路与算法
• 4.1.3 GTP 模型操作
• 4.1.4 GTP 模型应用
• 4.2 基于多层Tin 模型的三维地层建模
• 4.2.1 Tin 概述及其常用实现算法
• 4.2.2 顾及地质边界特征构建Tin
• 4.2.3 基于多层Tin 的建模思路
• 4.2.4 多层Tin 模型的裁切操作
• 4.3 基于MTin-GTP 模型的三维地层建模
• 4.3.1 MTin-GTP 模型原理
• 4.3.2 MTin-GTP 模型数据结构
• 4.3.3 基于MTin-GTP 模型的建模思路与算法
• 4.3.4 MTin-GTP 模型的操作
• 4.3.5 应用MTin-GTP 模型构建复杂地质体模型
• 第五章 试验系统设计与实现
• 5.1 系统需求分析
• 5.2 系统开发环境
• 5.3 系统总体设计
• 5.4 系统数据库设计
• 5.5 建模与可视化分析实例演示
• 结论与展望
• 本文工作总结
• 进一步工作与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢