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基于钻孔数据的三维地质建模研究

作　者: 樊荣
导　师: 罗晓霞
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 钻孔数据三维地质建模体元模型空间拓扑
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

三维地质建模是当前三维地理信息系统和虚拟矿山技术研究中急需解决的关键问题之一,而含拓扑关系的三维地质建模更是其中的一个难点。钻孔技术自问世以来,就以其直观、准确和详细的特征深受地质工作者的青睐。同时,面向对象的三维体元拓扑数据模型由体元构建地质体且充分考虑地质对象及其几何要素间的拓扑关系。因此,研究基于钻孔数据的三维体元拓扑数据模型的构建方法及基于此的空间拓扑关系分析对三维地质建模理论和方法的发展具有重要意义。本文首先分析了当前三维地质建模的研究现状和存在的不足,在前人所提出的三维体元拓扑数据模型的基础上,将该模型进行了简化,以使其能够将钻孔数据作为数据源。其次在研究了空间对象的拓扑表示和分类方法以及形式化描述后,对三维体元拓扑数据模型中的各空间对象间的拓扑关系进行了系统分析和研究,得出了体元数据模型中各空间对象间的拓扑关系。然后,在对现有体元生成算法研究的基础上,对前人基于剖面的体元生成算法进行了改进,设计了一个适用于由钻孔数据生成体元各要素及体元的算法;同时结合本文的三维体元拓扑数据模型的特点和空间拓扑关系的最小集设计了基于该模型的空间拓扑关系判定算法。最后,设计开发了一个三维地质建模实验系统,对上述体元生成算法和基于该模型的空间拓扑关系判定算法进行了验证。实验结果表明,基于钻孔数据的体元生成算法及基于该模型的空间拓扑关系判定算法是可行的,具有一定的理论意义及实用价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-12
  1.1 选题目的及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  8-10
    1.2.1 数据模型与建模方法  8-9
    1.2.2 拓扑关系  9-10
  1.3 研究内容及所做的工作  10-11
  1.4 论文的组织结构  11-12
2 数据模型及数据结构  12-19
  2.1 钻孔数据及其组织  12-14
    2.1.1 钻孔数据  12
    2.1.2 钻孔数据的组织  12-14
  2.2 三维体元拓扑数据模型  14-18
    2.2.1 三维体元拓扑数据模型  14-16
    2.2.2 三维体元拓扑数据模型的特点  16
    2.2.3 三维体元拓扑数据模型的数据结构  16-18
  2.3 本章小结  18-19
3 三维体元拓扑数据模型中的拓扑关系及其分析  19-29
  3.1 空间拓扑关系  19-24
    3.1.1 拓扑关系描述的数学基础  19-20
    3.1.2 基于点集拓扑学的N-交集模型  20-22
    3.1.3 拓扑关系的表示方法及最小集  22-24
  3.2 三维体元拓扑数据模型中的拓扑关系分析  24-28
    3.2.1 点要素的拓扑关系分析  24-25
    3.2.2 线要素的拓扑关系分析  25-27
    3.2.3 面要素的拓扑关系分析  27-28
    3.2.4 体要素的拓扑关系分析  28
  3.3 本章小结  28-29
4 体元生成及其拓扑关系判定的关键算法  29-39
  4.1 体元生成算法  29-35
    4.1.1 基于剖面的体元生成算法  29
    4.1.2 基于钻孔数据的体元生成算法  29-35
    4.1.3 体元生成算法的比较  35
  4.2 拓扑关系判定算法  35-38
    4.2.1 基于剖面含拓扑的三维数据模型拓扑关系生成算法  35-36
    4.2.2 基于钻孔数据的三维体元数据模型拓扑关系判定算法  36-38
  4.3 本章小结  38-39
5 基于钻孔数据的三维地质建模实验系统的构建  39-49
  5.1 系统的开发平台  39-40
  5.2 实验系统的设计  40-41
  5.3 数据库的创建  41-42
  5.4 实验系统的实现  42-47
    5.4.1 钻孔数据的三维显示  42-44
    5.4.2 地质体的三维显示  44-46
    5.4.3 空间对象的拓扑关系判定  46-47
  5.5 实验结果分析  47-48
  5.6 本章小结  48-49
6 结论  49-51
  6.1 结论  49
  6.2 展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
附录  56

基于钻孔数据的三维地质建模研究

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