本文關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維建模與可視化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《長安大學》 2011年

水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維建模與可視化研究

張渭軍  

【摘要】：傳統(tǒng)的水文地質(zhì)分析方法以紙為介質(zhì),并以單個分散模型對地下水進行分析、評價與管理,這些方法極大地推進了地下水科學向定量化方向發(fā)展,但由于水文地質(zhì)信息的表達和處理都是基于二維的,通常是將垂直方向的信息抽象為一個屬性值,其實質(zhì)就是將三維水文地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)現(xiàn)象投影到某一平面上進行表達,稱2.5維或假三維,它描述的水文地質(zhì)構(gòu)造的起伏變化直觀性差,往往不能揭示其空間變化規(guī)律,難以使人們直接、完整、準確地理解水文地質(zhì)情況,因此真三維處理顯得越來越迫切,迫切需要建立以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以三維建模為支撐進行水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維可視化顯示與分析為目標的空間信息系統(tǒng),以解決不同層次用戶所面臨的復雜地下水系統(tǒng)信息管理問題�？臻g三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模與可視化技術(shù)的研究是計算機在水文地質(zhì)領(lǐng)域應用的一個必然趨勢,并且已成為工程地質(zhì)學、數(shù)字地質(zhì)學以及計算機科學等多學科交叉研究的前沿和熱點問題。如何由水文地質(zhì)信息通過三維地質(zhì)構(gòu)模而生成地下水三維體數(shù)據(jù)并以圖形圖象的方式表達出來,對于增強水文地質(zhì)工作者對地學數(shù)據(jù)的理解、深入研究和揭示地下水運動內(nèi)在規(guī)律,具有十分重要意義。 本文以水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域為研究背景,對水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模中關(guān)鍵工作,例如,三維數(shù)據(jù)模型、建模方法、拓撲關(guān)系及模型操作算法等從理論上進行研究,并作了初步試驗,本文的研究工作在技術(shù)方法和有關(guān)理論方面得了以下進展和成果： 1、闡述了GIS空間數(shù)據(jù)模型的相關(guān)概念,對三維空間數(shù)據(jù)模型的研究現(xiàn)狀進行的回顧和分類,歸納了各類數(shù)據(jù)模型的特點和適應性,論述了構(gòu)建三維空間數(shù)據(jù)模型所涉及到的問題,為水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維空間數(shù)據(jù)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。 2、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維可視化與分析系統(tǒng)采用多層DEM-廣義三棱柱為基本體元,基于一種改進生長算法實現(xiàn)了復雜條件下DEM建模,可以處理地層缺失、尖滅等情況,并提出虛擬鉆孔的生成算法。 3、研究了三棱柱體元切割的各種情況,為了保證切割后體元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一致性,在此采用三角形自分解來解決這類問題,一條線段與三角形相交,根據(jù)其余三角形的頂點和邊相交點的個數(shù)共有5種情況,不考慮線段與三角形某一條邊重合的情況。 4、顧及斷層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)體復雜性及地質(zhì)勘探手段直接獲取控制邊界特征點數(shù)據(jù)稀少的特點,提出一種含斷層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)體三維建模新方法,該方法在地層劃分的基礎(chǔ)上,通過對斷層面方程的構(gòu)建以及斷層面附近地層面的趨勢擬合,可求得斷層面與地層面的交線段,按一定間距對該線段離散化,位于相鄰兩層離散點依次相連,獲取虛擬鉆孔,將虛擬鉆孔和實際鉆孔以相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行存儲、建模。 5、著重討論基于鉆孔數(shù)據(jù)的等值線圖的自動生成方法,主要包括等值點的判斷、跟蹤和連接,為了使等值線跟蹤唯一,本文提出一個新的等值線追蹤的判別算法,實踐表明在“跟蹤—連接”中確定等值線的走向時,可以避免追蹤的不確定性。 6、為驗證本文所提出三維數(shù)據(jù)模型與算法的正確性,以ARCGIS9.2為技術(shù)平臺,采用面向?qū)ο蠼Y(jié)合OpenGL為應用技術(shù)開發(fā)模式,開發(fā)三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息系統(tǒng),并進行了實例驗證。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P641
【目錄】：

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