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【6h】

基于OO-Solid数据模型的三维地质模型构建与动态更新方法研究

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1绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2研究现状

1.2.1三维数据模型及建模方法研究现状

1.2.2基于剖面的三维地质构模方法研究现状

1.2.3三维地质模型动态更新方法研究现状

1.2.4三维地质模拟软件及应用现状

1.3研究内容

1.4研究方法与技术路线

1.4.1研究方法

1.4.2技术路线

2地质对象、数据模型与数据结构

2.1地质对象

2.1.1地质对象的基本类型

2.1.2地质对象的特征

2.2 OO-Solid数据模型简介

2.2.1 OO-Solid数据模型的构模原理

2.2.2 OO-Solid数据模型的特点

2.3 OO-Solid数据模型的修正

2.3.1 OO-Solid数据模型构模元素的修正

2.3.2 OO-Solid数据模型的修正

2.3.3 OO-Solid数据模型的逻辑模型设计

2.4 00-Solid数据模型的形式化描述

2.4.1构模元素的形式化描述

2.4.2地质对象的形式化描述

2.5三维拓扑关系形式化描述及拓扑关系模型

2.5.1单纯复形的形式化描述

2.5.2基于单纯剖分的空间实体拓扑描述

2.5.3三维拓扑关系的形式化模型

2.6 OO-Solid数据模型的数据结构设计

2.6.1 OO-Solid数据模型的拓扑关系设计

2.6.2 OO-Solid数据模型的数据结构设计

2.7本章小结

3基于OO-Solid数据模型的三维地质模型构建方法研究

3.1三维地质建模流程

3.2空间剖面的定义与生成方法

3.3构模元素剖面拓扑关系的自动构建算法

3.3.1基本约定

3.3.2剖面编辑和拓扑预处理

3.3.3剖面拓扑关系自动构建

3.4体元的生成方法

3.5三维地质模型的生成方法

3.5.1点对象的生成方法

3.5.2线对象的生成方法

3.5.3面对象的生成方法

3.5.4体对象的生成方法

3.6三维地质模型构建关键算法

3.6.1复杂地质对象三维地质构模

3.6.2区域三维Delaunay三角剖分算法

3.6.3坐标映射与投影变换算法

3.6.4三维交互选择方法

3.7本章小结

4基于OO-Solid数据模型的三维地质模型动态更新方法研究

4.1基于修正的OO-Solid数据模型的三维地质模型的动态更新思路

4.2点数据动态更新算法

4.2.1删除点数据

4.2.2增加点数据

4.3线数据动态更新算法

4.3.1删除线数据

4.3.2增加线数据

4.4面数据动态更新算法

4.4.1删除面数据

4.4.2增加面数据

4.5体数据动态更新算法

4.6本章小结

5实验系统的设计开发与实例验证

5.1系统设计原则

5.2系统开发环境

5.3系统功能

5.3.1数据管理模块

5.3.2地质图处理模块

5.3.3三维地质模拟模块

5.3.4三维地质模型动态更新模块

5.3.5三维可视化模块

5.4应用研究

5.4.1河北金牛能源股份有限公司章村矿概况

5.4.2实例选择和数据处理

5.4.3基于OO-Solid数据模型的三维地质模型构建方法实例验证

5.4.4基于OO-Solid数据模型的三维地质模型动态更新方法实例验证

5.4本章小结

6结论

6.1主要成果与结论

6.2主要创新点

6.3研究工作展望

致 谢

参考文献

附 录

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摘要

三维地质模拟(3DGM)是当前三维地理信息系统(3DGIS)和数字矿山(DM)理论与技术发展急需研究和解决的关键问题之一,其研究成果对基础地质研究、矿产资源勘查与开发等具有重要意义。 本文以地理信息系统理论为指导,以点集拓扑理论为基础,采用面向对象的方法研究了基于剖面的三维拓扑(OO-Solid)数据模型和数据结构,采用计算几何、地理信息系统、计算机图形图像学等方法研究了基于修正后的OO-Solid数据模型的三维地质模型构建与动态更新方法。在数据模型和数据结构研究方面,针对OO-Solid数据模型的不足,修正了OO-Solid数据模型及其构模元素,对修正后的OO-Solid数据模型进行了形式化描述,重新设计了相应的拓扑关系和数据结构。在基于修正后的OO-Solid数据模型的三维地质模型的构建方法研究方面,主要研究了三维地质建模的流程、空间剖面的定义与生成方法、体元的生成方法、三维地质模型的生成方法和关键算法,提出了“剖面构模元素拓扑关系自动构建”的新算法、“已知前后剖面推断中剖面”的新思路和构建复杂地质体的“分而构之”的新方法。在基于修正后的OO-Solid数据模型的三维地质模型的动态更新方法研究方面,提出了“由上至下”进行动态更新的思路和点、线、面、体四类对象动态更新的方法。在上述研究的基础上,以SQL Server2000、VC++6.0、OPENGL等为工具,进行了实验系统的设计与开发,并利用河北金牛能源股份有限公司章村矿地质勘探和生产数据对所开发的实验系统进行了应用研究,验证了上述几方面研究成果的实用性和有效性。

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