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三维空间土壤推测与土壤模型构建研究进展
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作者 解宪丽 夏成业 +3 位作者 殷彪 李安波 李开丽 潘贤章 《土壤学报》 北大核心 2025年第1期14-28,共15页
土壤是具有高度异质性的复合体。早期的数字土壤制图研究主要关注水平方向的土壤空间变异和制图,对垂直方向空间变异和土壤三维制图考虑较少。近年来,三维地理信息技术和对地观测与探测技术的快速发展,极大地促进了土壤三维空间数据获... 土壤是具有高度异质性的复合体。早期的数字土壤制图研究主要关注水平方向的土壤空间变异和制图,对垂直方向空间变异和土壤三维制图考虑较少。近年来,三维地理信息技术和对地观测与探测技术的快速发展,极大地促进了土壤三维空间数据获取、三维空间推测、三维数据模型、三维模型构建和可视化方法等方面的研究。本文对三维空间土壤推测与土壤模型构建的已有方法进行梳理和评述,以期为三维数字土壤制图的应用和发展提供建议。以三维土壤制图、三维GIS、三维数据模型、三维地质建模、三维可视化、土壤空间变异、空间推测、克里格插值、土壤-景观分析、深度函数、机器学习、地统计学、随机模拟等为关键词检索Web of Science数据库,基于相关度、引用率和文献来源等因素进一步筛选出重点文献进行分析。归纳整理了土壤空间变异性、三维空间土壤推测、三维空间数据模型和三维模型构建等关键技术的现有研究体系,对各种三维推测和建模方法的优缺点和适用场景作出评价。针对目前研究中存在的垂直方向土壤数据稀少、土壤三维推测精度低、三维模型质量待提高等问题,提出一些可行的研究思路。 展开更多
关键词 三维空间 土壤空间变异性 土壤空间推测 三维数据模型 三维模型构建 数字土壤制图
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结合站式及手持三维激光扫描仪的侵蚀沟形态参数提取
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作者 李继峰 王飞翔 +3 位作者 余磊 傅学庆 郑东博 李帅 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第2期210-219,共10页
准确测量及精确表达侵蚀沟形态是科学评价其发育特征的关键,数字高程模型(DEM)是表达侵蚀沟形态的主要数据模型。利用站式及手持三维激光扫描仪对内蒙古自治区锡林郭勒盟地区的侵蚀沟细部及其所在小流域进行测量,将小流域点云数据和侵... 准确测量及精确表达侵蚀沟形态是科学评价其发育特征的关键,数字高程模型(DEM)是表达侵蚀沟形态的主要数据模型。利用站式及手持三维激光扫描仪对内蒙古自治区锡林郭勒盟地区的侵蚀沟细部及其所在小流域进行测量,将小流域点云数据和侵蚀沟细部点云数据进行拼接,对比不同空间插值方法及不同空间分辨率DEM的精度,评价不同DEM提取的小流域地形特征参数、侵蚀沟形态参数及地形临界模型参数。结果表明:1)结合站式及手持三维激光扫描仪的点云数据可弥补单一设备采集数据的不足,有效表达侵蚀沟小流域地形及侵蚀沟形态特征;2)针对低缓丘陵区,随DEM分辨率提高,样条函数插值法可获取更高精度的DEM数据;3)对于小流域尺度的侵蚀沟研究,DEM空间分辨率达到0.5 m时,提取的地形因子及侵蚀沟形态参数趋于稳定且与实测侵蚀沟形态参数较为接近;4)根据地形临界模型拟合参数,0.5和1 m分辨率DEM评价地形因子对侵蚀沟影响程度的结果接近,DEM分辨率的提高会增强地形因子对侵蚀沟影响的评价。因此,在较小尺度侵蚀沟研究中,应充分考虑DEM插值方法及分辨率对侵蚀沟形态参数的影响。 展开更多
关键词 三维激光扫描 点云数据 数字高程模型 空间分辨率 侵蚀沟
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三维地质建模技术的最新进展和发展趋势 被引量:1
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作者 陈麒玉 荀磊 +3 位作者 崔哲思 周瑞鸿 陈大颉 刘刚 《地质科技通报》 北大核心 2025年第3期373-387,共15页
三维地质建模是一种综合运用计算机技术、空间信息理论、科学可视化、数理统计等前沿技术方法,对地质现象及过程进行三维数字化描述、表征和重建的技术。其目的是为地球科学家及地质工作者提供一个集科学研究、辅助设计和决策支持为一... 三维地质建模是一种综合运用计算机技术、空间信息理论、科学可视化、数理统计等前沿技术方法,对地质现象及过程进行三维数字化描述、表征和重建的技术。其目的是为地球科学家及地质工作者提供一个集科学研究、辅助设计和决策支持为一体的可视化平台,以便更加深入地理解和利用隐藏在地质现象和过程背后的本质涵义和规律。基于野外地质数据构建研究区域的三维地质模型已经成为涉及基础地质调查、自然资源勘查开发、地质灾害预测评价等地质研究及调查工作的必备任务。深入探讨了三维地质建模的研究对象、数据源、空间数据模型,以及3个不同视角理解的三维地质建模方法,全面总结了三维地质建模技术的最新进展。提供了三维地质建模技术在矿产预测、地质灾害预警、城市地下空间规划、油气藏储层表征等领域的实践案例。最后结合当前研究现状给出了三维地质建模及相关技术的未来发展趋势。 展开更多
关键词 三维地质建模 空间数据模型 数据驱动与模型驱动 显式建模与隐式建模 地质统计模拟 智能地质建模
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GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模 被引量:17
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作者 赵晓东 李利岗 彭林军 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2009年第2期34-38,共5页
在综合分析3D地质数据模型的基础上,提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和GOCAD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型。ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空... 在综合分析3D地质数据模型的基础上,提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和GOCAD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型。ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联。实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持。 展开更多
关键词 GIS GOCAD 3d地质建模 空间数据模型 数字矿山
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基于Inverted-B+树的海量三维地质块体模型高效索引方法
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作者 陈根深 刘刚 +3 位作者 董洋 范文遥 易强 姜子鑫 《计算机科学》 北大核心 2025年第8期146-153,共8页
三维地质块体模型中大量的零值或空值使得基于B+树的属性索引结构频繁分裂和调整,导致索引维护成本高;同时,B+树的单向链表结构加剧了大规模块体模型中数据顺序遍历和范围查询效率低下的问题。为此,提出了一种基于Inverted-B+树(IBT)的... 三维地质块体模型中大量的零值或空值使得基于B+树的属性索引结构频繁分裂和调整,导致索引维护成本高;同时,B+树的单向链表结构加剧了大规模块体模型中数据顺序遍历和范围查询效率低下的问题。为此,提出了一种基于Inverted-B+树(IBT)的索引方法。该方法通过构建IBT索引结构,在将重复键插入叶子节点时,为每个重复键创建倒排节点,从而有效减少了数据处理中的结构调整。通过在内部节点存储中间索引值来加速查询过程,并在叶子节点和倒排节点之间建立双向链表,实现了从任意叶子节点按顺序访问整个数据集从而进行高效的范围查询。利用三维地质结构模型经过体元剖分、插值和降维处理所得到的6个块体模型进行测试,结果表明:与传统B+树相比,IBT方法在索引构建时间、空间占用和查询性能方面均有显著提升,特别是在处理大规模数据集中,其索引构建效率提升了71%,空间占用减少了83%,查询效率得到了显著提升。 展开更多
关键词 Inverted-B+树 规则块体 三维地质模型 空间数据管理 空间索引
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基于网络环境的3D GIS空间数据模型研究
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作者 于文洋 杨崇俊 +1 位作者 陈飞翔 乐小虬 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第10期181-183,199,共4页
三维地理信息系统应该充分利用第三维,提供有效空间分析功能。论文提出了一种面向分析的空间三维数据模型,在这个模型上基于几何拓扑关系的空间分析得以方便的实现。每种模型有不同种表现形式。LOD算法、空间索引和渐进数据传输使这种... 三维地理信息系统应该充分利用第三维,提供有效空间分析功能。论文提出了一种面向分析的空间三维数据模型,在这个模型上基于几何拓扑关系的空间分析得以方便的实现。每种模型有不同种表现形式。LOD算法、空间索引和渐进数据传输使这种模型在网络环境上传输得以实现。 展开更多
关键词 三维地理信息系统 数据模型 空间分析 渐进数据传输
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3DGIS中空间数据可视化的研究与应用 被引量:6
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作者 刘阳 李欣 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2006年第6期1090-1092,1095,共4页
空间数据可视化是当前3DGIS领域的研究热点之一。提出了一种面向对象的空间数据可视化模型,基于金字塔模型来组织和调度DEM(数字高程模型)、DOM(数字正射影像)等栅格数据,并引入矢量数据参数化3D建模思想,实现了矢量地物数据的三维建模... 空间数据可视化是当前3DGIS领域的研究热点之一。提出了一种面向对象的空间数据可视化模型,基于金字塔模型来组织和调度DEM(数字高程模型)、DOM(数字正射影像)等栅格数据,并引入矢量数据参数化3D建模思想,实现了矢量地物数据的三维建模与可视化。在此基础上,借助虚拟现实技术,基于OpenGL实现了一个3DGIS原型系统,具备空间数据的真实感可视化表达、3D场景实时漫游、交互查询等功能。最后给出了基于该原型系统为军事与民用领域开发的应用实例。 展开更多
关键词 3dGIS 空间数据可视化 金字塔模型 参数化3d建模 虚拟现实
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三维GIS的基本问题与研究进展 被引量:42
8
作者 王继周 李成名 林宗坚 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第24期40-44,共5页
经过多年的研究和探索,三维GIS取得了很大成果,成为GIS领域的重要研究内容之一。该文首先分析了三维GIS应实现的功能,然后从三维数据获取、三维空间数据模型、三维空间关系的描述和表达、三维可视化和三维空间分析等几个方面评述了三维... 经过多年的研究和探索,三维GIS取得了很大成果,成为GIS领域的重要研究内容之一。该文首先分析了三维GIS应实现的功能,然后从三维数据获取、三维空间数据模型、三维空间关系的描述和表达、三维可视化和三维空间分析等几个方面评述了三维GIS的研究进展。 展开更多
关键词 三维GIS 三维空间数据模型 三维空间关系 三维可视化 三维空间分析
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3维地理信息系统数据模型的设计 被引量:13
9
作者 吴信才 童恒建 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期93-95,共3页
空间数据模型是地理信息系统设计的核心和基础。该文详细地介绍了在实际工作过程中设计的一种面向对象的3维数据模型,供大家参考。该数据模型有很强的可扩充性,十分灵活。
关键词 3维地理信息系统 3维空间数据模型 3维空间数据组织
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一种面向对象的三维地下空间矢量数据模型 被引量:5
10
作者 韩李涛 朱庆 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期636-641,共6页
针对地下空间的真三维连续特性以及建模过程的动态交互编辑与分析要求,提出了一种新的三维地下空间矢量数据模型。该模型采用面向对象思想对地下各种空间对象进行抽象描述;利用模型中的线段要素增强几何元素之间拓扑连接关系的维持,为... 针对地下空间的真三维连续特性以及建模过程的动态交互编辑与分析要求,提出了一种新的三维地下空间矢量数据模型。该模型采用面向对象思想对地下各种空间对象进行抽象描述;利用模型中的线段要素增强几何元素之间拓扑连接关系的维持,为地质体的切割和地下工程体的开挖等分析提供了算法上的便利;引入拓扑面更好地表达了地下空间对象之间的拓扑邻接关系。该模型在三维地下空间数据的存储管理、查询分析以及实时逼真绘制等方面都表现出较好的性能,适用于地下勘探工程的建模与分析。 展开更多
关键词 地下空间 空间剖分 三维空间数据模型 矢量模型 拓扑面
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大型水利工程三维可视化仿真方法研究 被引量:40
11
作者 钟登华 宋洋 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期121-127,共7页
以GIS为开发平台 ,研究了大型水利工程三维可视化仿真方法 首先讲述空间数据库的建立 ,然后详细阐述了地形及地物数字模型的建立及其整合方法 ,最后介绍了与三维数字模型的交互 ,并结合实际工程开发了一个能科学、直观、逼真地表现大... 以GIS为开发平台 ,研究了大型水利工程三维可视化仿真方法 首先讲述空间数据库的建立 ,然后详细阐述了地形及地物数字模型的建立及其整合方法 ,最后介绍了与三维数字模型的交互 ,并结合实际工程开发了一个能科学、直观、逼真地表现大型水利工程施工的三维可视化仿真系统 。 展开更多
关键词 水利工程 空间数据库 三维可视化仿真系统 GIS 地理信息系统 施工管理
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三维地理信息系统的设计 被引量:4
12
作者 童恒建 吴信才 高睿 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第35期110-111,208,共3页
三维地理信息系统可用于数字城市、环境、地质、石油和海洋等领域。该文详细地介绍了三维地理信息的设计原则、体系结构、数据模型和数据组织,简要地介绍了空间索引和可视化技术。
关键词 三维地理信息系统(3d GIS) 空间数据模型 空间数据组织
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基于几何元素的城市三维地理信息系统空间数据模型 被引量:1
13
作者 万剑华 李桂苓 +1 位作者 王心众 苏琳 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2003年第3期46-48,共3页
空间数据模型是城市三维地理信息系统建立的核心问题。基于不同的城市空间对象划分方法,提出了城市三维地理信息系统的十八个空间数据模型:把空间现象抽象为六类对象:点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和DTM,基于六... 空间数据模型是城市三维地理信息系统建立的核心问题。基于不同的城市空间对象划分方法,提出了城市三维地理信息系统的十八个空间数据模型:把空间现象抽象为六类对象:点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和DTM,基于六种几何元素(点、直线段、多边形、函数构造面、TIN面片、规则体素)的不同组合,提出了城市三维地理信息系统的九个空间数据模型;把空间现象抽象为五类对象:0维空间对象(点对象)、一维空间对象(线对象)、二维空间对象(面对象)、三维空间对象(体对象)和DTM,基于六种几何元素的不同组合提出了八个空间数据模型;把空间现象抽象为0维对象(点对象)、一维对象(线对象)、二维对象(面对象)、三维对象(体对象)、DTM,基于点、直线段、TIN面片、多边形、规则面、不规则面六类几何元素提出了一个空间数据模型。通过对一个数据模型的实验验证和各模型的理论分析,表明了模型的特点及可行性。 展开更多
关键词 城市三维地理信息系统 空间数据模型 空间对象 几何元素
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褶皱岩体三维可视化构模技术及其工程应用 被引量:14
14
作者 徐能雄 何满潮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期418-421,共4页
为解决由于褶皱岩体的边界面可能是非单值曲面给三维构模带来的困难,根据褶皱岩体的几何特征,提出了适合于褶皱岩体构模的数据模型,建造了面向对象的数据结构,开发了断面构模技术与三维可视化构模系统,并利用该系统建立了抚顺西露天矿... 为解决由于褶皱岩体的边界面可能是非单值曲面给三维构模带来的困难,根据褶皱岩体的几何特征,提出了适合于褶皱岩体构模的数据模型,建造了面向对象的数据结构,开发了断面构模技术与三维可视化构模系统,并利用该系统建立了抚顺西露天矿北帮边坡岩体三维可视化模型。 展开更多
关键词 岩体 三维 地理信息系统 可视化模型 构模技术 空间数据模型
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矿山三维地质建模与可视化研究 被引量:27
15
作者 潘结南 孟召平 甘莉 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期16-18,共3页
矿山三维地质建模与可视化技术研究 ,是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分 ,是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术 ;并针对我国矿山开采和工程... 矿山三维地质建模与可视化技术研究 ,是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分 ,是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术 ;并针对我国矿山开采和工程建设的特点 ,提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路 ,为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 三维地质建模 可视化 空间插值 体视化
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三维栅格数据结构的研究与应用 被引量:4
16
作者 李明 王山东 陈佩富 《金属矿山》 CAS 北大核心 2007年第8期61-64,共4页
三维数据结构是三维G IS研究的重点。三维栅格数据结构在数字影象、数字高程模型等领域得到了广泛应用。从栅格的编码、栅格的空间分析等方面对三维栅格数据结构进行研究,并以一个具体的矿床为例,对应用三维栅格数据结构进行矿体块段建... 三维数据结构是三维G IS研究的重点。三维栅格数据结构在数字影象、数字高程模型等领域得到了广泛应用。从栅格的编码、栅格的空间分析等方面对三维栅格数据结构进行研究,并以一个具体的矿床为例,对应用三维栅格数据结构进行矿体块段建模、特定范围内储量计算等空间分析时涉及的技术和方法进行了论述。提出了今后在研究和应用三维数据结构时的建议和展望。 展开更多
关键词 GIS 三维栅格数据模型 空间分析 块段建模 储量计算
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侵入型岩体三维可视化构模技术研究 被引量:7
17
作者 何满潮 李学元 +1 位作者 刘斌 徐能雄 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期29-32,共4页
根据侵入型岩体的空间几何特征及地质数据的特点 ,采用断面构模技术实现侵入型岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法 ,构建侵入型岩体的表面模型。在生成体数据时使用改进的MC法 ,提高了构模精度 ,将多条轮廓线之间的表... 根据侵入型岩体的空间几何特征及地质数据的特点 ,采用断面构模技术实现侵入型岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法 ,构建侵入型岩体的表面模型。在生成体数据时使用改进的MC法 ,提高了构模精度 ,将多条轮廓线之间的表面重构问题转化为体数据中的等值面构造问题。开发了一种三维可视化构模系统 ,并利用该系统所提供的构模技术 ,实现了灵宝金矿侵入型岩体三维模型的构建。 展开更多
关键词 侵入型岩体 三维 构模技术 地理信息系统 空间数据结构 重构
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基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法 被引量:7
18
作者 宋仁波 崔璐阳 +6 位作者 陶叶青 贺巧宁 殷彪 张朋飞 李文慧 王月香 王细元 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期67-73,共7页
在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较... 在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在Arc GIS平台的支持下,综合运用自动矢量化(Arc Scan)、要素转点(Feature To Point)、创建TIN(Create Tin)、TIN转三角形(Tinto Triangle)、泰森多边形(Create Thiessen Polygons)和相交(Intersect)等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维(2D)虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值(Interpolate Shape)工具将2D虚拟钻孔点投影为三维(3D)虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。 展开更多
关键词 三维地质建模 GIS 钻孔数据 虚拟钻孔 空间分析
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一种基于TIN-CPG混合空间数据模型的精细三维地质模型构建方法 被引量:21
19
作者 唐丙寅 吴冲龙 李新川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1218-1225,共8页
精细三维地质模型的构建是实现地质体真三维可视化分析的难题之一。提出一种基于不规则三角网(TIN)和角点网格(CPG)的混合空间数据模型来构建三维精细地质模型的方法。首先建立基于TIN的构造-地层格架三维地质模型,然后进行TIN面元模型... 精细三维地质模型的构建是实现地质体真三维可视化分析的难题之一。提出一种基于不规则三角网(TIN)和角点网格(CPG)的混合空间数据模型来构建三维精细地质模型的方法。首先建立基于TIN的构造-地层格架三维地质模型,然后进行TIN面元模型到CPG体元模型的转换,将基于TIN的构造-地层格架模型转换为基于CPG的精细网格体元地质模型,从而实现"表达上"精细三维地质模型的构建。在转换过程中首先要进行地层序列的定义,然后对空间格网进行划分,在此基础上计算格网中各个单元格的空间坐标和各个网格的有效性,并将计算结果存储为GRDECL格式文件,最后通过QuantyView3D系统读取该文件实现精细地质属性模型的展示。利用该方法对沿海某城市一个重点区域进行精细水文地质模型的构建,验证了其方法的可行性。 展开更多
关键词 不规则三角网(TIN) 角点网格(CPG) TIN-CPG混合空间数据模型 精细三维地质建模
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基于SVA一体化的非层状矿体空间构模研究 被引量:2
20
作者 刘亚静 毛善君 姚纪明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期522-526,共5页
分析了已有三维数据模型的特点及其优缺点,论证了采用混合数据模型对建立真三维非层状矿体模型的合理性;基于矢量栅格一体化的建模思想,提出了重构非层状矿体的表面-体元一体化的Solid-Volume-ARTP(SVA)数据模型,并设计了相应的概念模... 分析了已有三维数据模型的特点及其优缺点,论证了采用混合数据模型对建立真三维非层状矿体模型的合理性;基于矢量栅格一体化的建模思想,提出了重构非层状矿体的表面-体元一体化的Solid-Volume-ARTP(SVA)数据模型,并设计了相应的概念模型和逻辑模型;以SVA数据模型为基础,抽象出8种几何元素,设计了相应的数据结构.利用VC++和OpenGL语言开发了具有SVA一体化建模等功能的矿体三维可视化系统.以某铁矿为实例,建立了SVA三维数据模型,并对系统进行了验证. 展开更多
关键词 SVA数据模型 非层状矿体 空间构模
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