基于层面结构的地质块体拓扑关系的自动构建
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基于MapGIS-K9软件的城市三维地质建模方法探讨——以武汉市为例许珂;徐亚杏【摘要】随着我国城市化的快速发展,城市地上地下一体化规划和建设的需求逐渐增大,城市三维地质建模的作用日益重要.以武汉市为例,针对该城市地质条件复杂的情况,运用一种分区交互式建模方法.该方法通过地层剖面数据与水平方向的中断面或地质图所形成的网格作为最小单位,结合断层等特殊地质情况,手动构建地质体,并最终完成整个区域的三维地质模型建立.论文罗列了在模型建立过程中出现的问题,并给出了具体建议.所建三维地质模型已通过野外验证,表明本方法能够很好地应用于城市三维地质建模.【期刊名称】《华南地质与矿产》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】9页(P244-252)【关键词】三维模型;城市地质;分区交互式建模;MapGIS-K9【作者】许珂;徐亚杏【作者单位】中国地质调查局武汉地质调查中心,武汉430205;武汉工程大学,武汉430205【正文语种】中文【中图分类】P285随着GIS 技术的大力发展,国内外越来越多地将三维建模技术用于城市地质、矿产、油气、水利水电工程、城市规划等领域。
三维模型的建立带给人们的不仅是直观的视觉感受,更重要的三维建模软件强大的三维分析功能可以直击模型内部,可为国土、规划等行业提供直观、便捷的决策工具[1]。
2010年以来,北京、天津、广州、济南、杭州、厦门、重庆等大城市也陆陆续续建立城市三维模型并将其服务于城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面[2-8]。
目前国内外已有的建模方法按照建模所使用的数据源大体可分为基于钻孔数据建模、基于剖面数据建模、基于三维地震资料建模以及基于多源数据建模四类[9]。
钻孔数据建模是将标准化后的钻孔数据入库,建立钻孔模型,继而通过分层信息计算机自动建立模型的过程。
该方法自动化程度较高,但是建模精度较低,只适用于地质现象非常简单的地区。
前言GMS(Groundwater Modeling System)是种综合性的图形界面软件,是一个各种软件于一体的,能够从钻孔到地层结构、从平面到空间、从单元到系统的综合性、系统性、全面性的软件。
不仅具有地下水模拟、地下水溶质运移模拟的功能,其在实现地质结构可视化方面功能亦同样突出。
经过10多年的发展,GMS软件的功能越来越完善,并在各个领域中取得广泛应用。
本文重点介绍了GSM软件在工程地质方面的应用情况,与其他三维地质建模软件对比。
对比显示GMS软件在当前广泛应用的三维建模软件软件中,如:GIS、FEFLOW、MOFDFLOW、FFMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SFFP2D,以其强大的功能明显优于其他三维地质建模软件。
在本文最后的工程实例中对3D GMS软件在三维地质建模中的应用有更详尽的阐述。
1三维地质建模基本问题概述1.1三维地质建模概述三维地质建模技术在上世纪60年代被国外学者提出,在国外,地质建模已经发展了几十年,中国自上世纪80年代末开始引入EsrthVision以来,也已经发展了快二十年。
近10年来,地学领域将其理解为地理Geography、地质Geology、地球物理Geophysics和大地测量Geodesy等地学相关学科的统称,因其英文名称之前缀均(Geo-)关于三维空间信息的研究与日俱增,形成了两大并行发展的支流:一是三维地理信息系统(3D GIS),二是三维地学模拟系统(3D Geosciences Modeling System,3D GMS)。
真3D地学模拟、地面与地下空间的统一表达、陆地海洋的统一建模、三维拓扑描述、三维空间分析、三维动态地学过程模拟等问题,已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和攻关热点。
三维地质建模(3D Geological Modeling)又称为三维地学建模(3D Geoscience Modeling)、三维地质数字化建模等,一般对其过程进行了概括:三维地质建模是指在原始的地质勘探数据基础上,在地质工程师的专家知识和经验指导下经过一系列的解译、修改后,以适当的数据结构建立地质特征的数学模型,通过对实际地质实体对象的几何形态、拓扑信息(地质对象间的关系)和物性三个方面的计算机模拟,由这些对象的各种信息综合形成的一个复杂整体三维模型的过程[1]。
摘要摘要本文针对三维地质建模及可视化研究发展现状,在系统分析当前各种建模方法,并综合计算机辅助设计、科学计算可视化、计算机图形学、地质学等学科理论的基础上,提出了表面、体元混合建模的方法,并根据该方法设计了一套可行的三维地质建模及可视化技术方案,开发实现了一套三维地质建模及其可视化软件系统。
本文首先分别以NURBS曲面拟合和二维Delaunay三角剖分方法为2条线索,使用表面建模法建立了三维地质构造模型:(1)研究了基于NURBS曲面的三维地质面重构方法,探讨了该方法的优劣及其应用场合。
(2)研究了基于交线识别及数据预处理的二维Delaunay三角形逐层剖分方法,有效的解决了二维剖分方法产生的层位与断层作用处的几何不一致与拓扑不一致的问题。
在使用表面建模法建立三维地质构造模型后,本文研究了三维Delaunay四面体剖分方法并将它应用到地质建模中:以四面体为体元建立空间四面体模型来表达地质体内部拓扑结构,并基于四面体模型,实现了构造模型、块体模型以及它们间的相互转换。
在以上建模方法研究和试验的基础上,本文以OpenGL为三维图形开发包,Motif作为用户界面开发工具,在Sun工作站的Solaris平台下,使用C/C++语言开发了‘套三维地质建模与可视化软件系统,并使用该系统对胜利油田的实际地质数据建立了一个三维地质模型的应用实例。
关键字:三维地质建模,可视化,Delaunay剖分,NURBS曲面拟合,OpenGLAbstracIAbstractAccordingtothedevelopmentof3-Dgeologicalmodelingtechnology,thisthesisanalyzessystemicallythematuregeologicalmodelingtechniquesinexistence,introducesthegeologicalmodelingtechniqueofsurface/body—cellintegrationonthetheoreticbasisofComputerAidedDesign,ComputerGraphics,VisualizationinScientificComputingandoilfielddepictiontechniques.Andinregardtothiskindofmodeling,thispaperdesignsacompletetechniquescheme,implementsthe3-Dgeologicalmodelingandvisualizationsoftwaresystem.Surfacemodelingasthetechnique,NURBSsurfaceapproximationand2-DDelaunayTriangulationasthetwodifferentmethods,3一Dgeologicstructuremodelingisbuiltflrstly:(1)ThemethodbasedonNURBStoconstructthe3-Dgeologicsurfaceisinvestigated,andthecharacteristicofthismethodisalsodiscussed.(2)Themethodof2-DDelaunayTriangulationbasedondatapretreatmentandgappointrecognitionisinvestigatedandappliedtoconstructthe3-Dgeologicsurface,andtheproblemthatthefaultagesurfacedoesn’tmatchthetiersurfacewherethefaultagesurfaceintersectsthetiersurfaceissolved.After3-Dgeologicstructuremodelingisbuilt,themethodof3-DDelaunayTetrahedronDissectionisinvestigatedandappliedinto3-Dgeologicalmodeling:Tetrahedronasthebodycell,TetrahedronModelingisbuiltandthetopologicalrelationshipsisreflected.BasedonTetrahedronModeling,GeologicStructureModeling、TetrahedronModelingandBodyModelingCallbetransformedeachother.Accordingtotheresearchmentionedabove,inviewofportabilityandscalability,theauthorusesstandardC++asprogramminglanguage.OpenGLas3-DgraphicslibarayandMotifasGUIdevelopingtooltoimplementtheThree—dimensionalGeologicalModelingandvisualizationsoftwaresystemonSunSolarisplatform,andbuildesa3-DgeologicmodelingwiththegeologicdataformShengliOilFieldasanexample.KeyWords:Three—dimensionalGeologicalModeling,VisualizationinScientificComputing,DelaunayTriangle,NURBSSurface,OpenGL声明本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成博士/硕士学位论文=!三缍地厦建撞丛墓互塑丝婴窥墨塞班=:。
三维矿体模型建设方案构建三维矿体模型,实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层,顶板和底板岩性,厚度、水富集区等的三维可视化。
以三维地质静态模型为基础,不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精度地质信息,实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。
1、矿区地质体建模1.1 矿区钻孔三维建模钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法,将原始数据进行标准地层编辑与钻孔标准化后,利用建模工具进行自动建模。
通过选择钻孔数据,利用钻孔基础地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息,设置截面半径、标准分层版本、模型名称、颜色或纹理样式等参数,利用三角化技术,在场景中构建三维钻孔模型。
同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。
图钻孔模型和测井曲线1.2 矿区地质体结构建模(1)多源数据耦合层状地质体快速建模对于简单层状地质体,系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整体建模思路,采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面,再根据建模范围和精度(网格间距)要求生成地形网格基础上,从基础数据库中可提取钻孔点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点,从剖面中提取有关地层边界线信息,基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型,最后根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型,同时,对于地表模型可添加地形约束,构建出真实地形地貌单元的地质模型。
对建立完的地质模型,可以不断的添加各种约束数据,指定约束数据的影响范围,对地质模型进行反复的重构更新,从而更精确的去表现真实的地质形态。
这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案。
采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型,对于地质情况比较复杂的区域,如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域,可通过补充剖面、地层平面分布图(用于确定地层边界和地层面起伏变化情况)和设置参数等方式干预建模。
实际应用时对于特定的建模区域,可能会有数目众多的钻孔,这些钻孔能够提供的信息包括各个钻孔的位置(地理坐标)、钻孔的类型以及地层的分层信息等。
教学论文:硕士地理教学论文范文十篇本文是一篇地理教学论文,地理学家研究众多现象、过程、特征以及人类和自然环境的相互关系在空间及时间上的分布。
因为空间及时间影响了多种主题例如经济、健康、气候、植物及动物,所以地理学是一个高度跨学科性的学科。
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硕士地理教学论文范文篇一1 绪论1.1 研究背景及意义近年来,我国矿业迅猛发展,中规模以上的矿山企业达到1.7 万个,就业人员776万人,随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大,由矿井突水引发的事故频繁发生。
矿井一旦突水,将淹没井巷和矿山设备,造成大量的人员伤亡和严重的财产损失,基于矿井涌水量研究的矿井防治水是矿井生产与科研中的一项重大课题。
随着采矿业的发展,矿井水文地质条件复杂程度逐渐提高,开采条件也变得越来越复杂困难,矿井涌水量的预测结果常与开采的实际值存在较大偏差。
预测错误的矿井涌水量不仅会影响生产,甚至会造成淹井等重大安全事故和经济损失。
2001 年7 月17 日发生在广西南丹的“7.17”特大透水事故,淹及拉甲坡矿3 个工作面、龙山矿2 个工作面、田角锌矿1 个工作面,共致81 人死亡,经济损失高达8000 余万元。
2001 年山东省章丘市琅沟煤矿11.17 突水事故、2003 年山东省滕州市木石煤矿7.26 特大溃水事故和2007 年山东华源矿业公司8.17 溃水事故分别造成13 人、35 人和172 人遇难并损失巨额经济,因此,准确地预测矿坑涌水量并了解地下水动态变化规律是矿井开采的首要工作,在矿井建设生产的不同阶段,动态预测评价矿井涌水量在不同空间和时间上的变化趋势显得尤其重要。
1.1.2 意义预测矿井涌水量是矿井建设生产过程中制定采掘方案、疏干措施、防止突水灾害以及充分利用地下水资源提供重要依据,科学地分析预测矿井涌水量,对矿井安全生产具有极其重要的现实意义。
本文从纱岭勘查区地质条件、水文地质条件、矿区充水因素以及周边勘查区的矿井涌水规律等方面入手,以地下水数值模拟软件GMS 建立的模型为核心,把预测的结果与水文地质比拟法和大井法分析的结果作对比,最终确定涌水量,在保证金矿安全生产的前提下提高经济效益。
基于剖面的含拓扑三维地质建模技术
1.基本地质数据的组织方法
地质数据是三维地质建模的基础,只有将地质数据在计算机中合理地组织和管理起来以后,才能进行三维地质建模。
因此,要根据基于剖面的含拓扑三维地质建模的需要,对常用的基本地质数据在计算机中的组织方法进行研究。
2.基于剖面的含拓扑三维地质建模的数据模型和数据结构
数据模型是三维地质建模的关键,数据结构是数据模型的具体化,在系统软件实现上占有重要地位。
因此,要根据基于剖面的含拓扑三维地质建模的需要,研究提出一种新的数据模型,并对其对应的数据结构加以设计。
3.基于剖面的含拓扑三维地质建模方法
有了合理的数据模型和数据结构,并不等于能够建立起三维地质模型和进行必要的空间分析。
因此,要对基于剖面的含拓扑三维地质建模的方法进行系统研究。
4.基于剖面的含拓扑三维地质建模系统的初步设计与开发
开发出计算机软件是三维地质建模研究的最终目标,也是对数据模型、数据结构和建模方法的检验。
因此,要对基于剖面的含拓扑三维地质建模系统进行初步设计与开发。
应用情况及前景
成果中的原型软件还可独立应用于地质科研、矿产资源
勘探、工程地质勘察、矿井地质和地质灾害评价等地质科研、生产领域,从而促进地质行业的信息化,降低地质工作者的作业强度,节省工作时间,提高工作效率。
信息化是当前我省乃至我国各行各业的重要发展目标。
本项目的预期成果作为一个地质信息化成果,对于实现当前利用信息技术改造传统地质、采矿行业的战略目标具有很大意义。
浅覆盖区第四系三维地质结构模型快速构建--以运漕幅为例陈忠良;童劲松;包海玲【摘要】During geological survey in a shallow overburden area,drilling and geophysical methods are usually used for unveiling 3D spatial distribution of a geological body. This paper,by aid of 3D visualization method,based on drilling data and interpreted geological maps,quickly builds 3D geo-structure model of the Quaternary system in the Yuncao map area to display the macro stratigraphic framework of the study area. The data source and process for model build-ing are described in detail in this paper. Finally,with the virtual exploration line profile result model as a reference,a try was made to display regional stratigraphic distribution in the form of 3D. The constructed Quaternary system model can be seen as a 3D geological map,the value of which is to visually show the spatial extension of a geological body.% 在浅覆盖区地质调查中,钻探和物探等方法常用于揭示地质体三维空间分布。
地震勘探中的地质模型构建技术研究与优化地震勘探是地质勘探领域一项非常重要的技术,主要是利用地下岩石的属性和地震波的传播规律,来获取地下结构和物质分布的信息。
在地震勘探中,地质模型构建是实现高精度成像的关键技术之一。
本文就地震勘探中的地质模型构建技术研究与优化进行探讨。
一、地震勘探中的地质模型构建地震勘探中的地质模型构建是指以地震波勘探数据和地质资料为基础,通过建立地质模型来反演地下岩石的特征和分布情况。
该技术的关键在于建立准确的地质模型,从而获得高精度的成像结果。
建立地质模型的主要方法有两种:基于物理模型的反演和基于数学模型的反演。
其中,基于物理模型的反演依赖于岩石地球物理特性的实验测量数据和实际地质样品,在此基础上通过逆向求解,建立地质模型。
这种方法的优势在于可以逼真地反映地质构造和物性分布,因此尤其适用于地球物理参数分布较复杂、变化较快的场合,例如断层区域等。
而基于数学模型的反演则是以数学模型作为基础,从勘探数据本身入手,利用各种优化算法,反演出地质模型。
相对于基于物理模型的反演,基于数学模型的反演更加简便、快捷,但对勘探数据质量的要求较高。
在实际应用中,地震勘探中的地质模型构建是一个多学科、多领域、多阶段联合作业的综合技术。
因此,在实际应用地震勘探技术时,对储层勘探、地层地貌分析等多方面进行合理的评估和分析,是确保地质模型构建的关键。
二、现有技术中存在的问题尽管地震勘探的发展已经有了长足的进步,但是随着勘探领域的不断发展,目前的地震勘探技术还存在一定的局限性和问题。
首先,地震勘探中存在解释和建模不一致的问题。
在地震图像分析中,地震分析师往往需要对勘探数据进行重新解释,以直观地呈现地下结构,但是这种解释方式并不总能与建立的地质模型一致。
这种情况通常是由于地震数据的平滑处理等原因导致的,但却会对勘探结果造成很大的影响。
其次,当前的反演方法存在计算负担大、不适用于大规模建模等问题。
目前,基于物理模型的反演方法需要进行大量的计算和模拟,计算量十分庞大,反演结果也需要经过多次验证和修正。
拓扑多边形自动构建的一种改进算法
拓扑多边形自动构建算法是一种用于地理信息系统(GIS)和计算机辅助设计(CAD)等领域的重要工具,它可以自动构建多边形地物覆盖区域的拓扑关系。
近年来,随着地理信息技术的发展和应用需求的增加,该算法已被广泛应用于电力、交通、环境等领域。
然而,传统的拓扑多边形自动构建算法存在一些问题,比如计算复杂度高、构建时间长等。
为此,研究者提出了一种改进算法,主要分为以下几个步骤:
1. 建立多边形地物覆盖区域的拓扑关系模型,采用图论和组合数学的方法确定多边形之间的拓扑关系,包括邻接关系、包含关系、相离关系等。
2. 利用几何计算方法,确定多边形的几何属性,包括面积、重心、边界等。
3. 根据多边形的几何属性和拓扑关系,构建地物覆盖区域的邻接矩阵,并初始化辅助数据结构。
4. 利用基于深度优先搜索(DFS)的算法,在图的遍历过程中,更新辅助数据结构,并维护多边形的拓扑关系。
5. 对于特殊情况,比如多边形相交、孔洞等,采用简单的几何转换方法和DFS算法进行处理。
改进算法在算法复杂度和构建时间上有很大提升,而且具有较好的错误处理能力和鲁棒性。
它为地理信息系统和计算机辅助设计领域提供了更加高效和准确的拓扑多边形自动构建算法。
面向地质图的知识图谱构建及智能问答应用段雨希;邱芹军;田苗;马凯;谢忠;陶留锋;刘俊杰【期刊名称】《地质科学》【年(卷),期】2024(59)2【摘要】海量地质图件蕴含着丰富的地学基础知识及专家经验知识。
地质图主要表达了通过区域地质调查、矿产地质调查所获取的地球表面的地质知识(如地层单元、岩体、断裂等)。
如何快速地从矢量地质图件中抽取地质知识并形成知识服务是目前地学知识图谱及知识服务研究的前沿。
由于传统的地质图知识抽取主要依赖人工方式进行综合分析,本文聚焦于矢量地质图件知识表达与抽取研究,提出了一种地质图知识表达框架,提取地质图中所包含的地质实体及关系,将地质图信息以知识图谱的形式表达,并开展了基于地质矢量知识图谱的智能问答应用。
最后以江西省于都县银坑幅矢量数据集为例开展实验验证分析,结果表明,本文方法能够较为全面地获取地质图中各个地质对象的信息,提高了地质图语义表达的效果,同时也可以提高地质学习人员对地质图的理解和认识,让计算机能够大规模获取地质图的知识内容。
【总页数】15页(P588-602)【作者】段雨希;邱芹军;田苗;马凯;谢忠;陶留锋;刘俊杰【作者单位】国家地理信息系统工程技术研究中心;中国地质大学(武汉)计算机与信息学院;地理信息系统国家地方联合工程实验室;中国地质大学(武汉)地质探测与评估教育部重点实验室;三峡大学;湖北省水电工程智能视觉监测重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P628.4;TP391【相关文献】1.面向变压器智能运检的知识图谱构建和智能问答技术研究2.面向智能搜索应用的水利知识图谱构建3.面向电网调控信息智能检索的知识图谱构建及应用4.陶瓷与教育领域的知识图谱构建和智能问答应用研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于层面结构的地质块体拓扑关系的自动构建
安聪荣;刘展;王心众
【期刊名称】《测绘学报》
【年(卷),期】2012(041)001
【摘要】在地质建模中,基于层面的地质块体结构模型的获取是其中最重要的环节之一,目前的构建方法仅关注地质块体的提取和算法效率的提高,忽略对地质块体与
其组成面片以及各地质块体之间拓扑关系的建立。
为此,提出一种构建方法:首先,
利用边界线与曲面片的关系,提取方向边和方向三角形;其次,按照右手法则建立面片排序表;最后,按照一定的遍历规则获取每个面片的正体和负体。
该方法不仅可以自
动确定地质块体与地质曲面片的组成关系,还可间接分析地质块体之间的邻接关系。
【总页数】5页(P147-151)
【作者】安聪荣;刘展;王心众
【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266555;中国
石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266555;中国石油大学(华东)
地球科学与技术学院,山东青岛266555
【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
1.基于层面结构的三维闭合地质区块构造算法 [J], 孟宪海;杨钦;李吉刚
2.基于检查的拓扑关系自动构建算法 [J], 张锦明
3.鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地质构造的关系 [J], 屈健鹏
4.基于知识与规则的地质图拓扑关系检查 [J], 钟文明
5.基于拓扑结构和个体动态层面的多智能体系统可控性分析 [J], 陈万金;纪志坚因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。