三维地质和地下水建模的研究和应用.pdf

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1、第36卷第2期湘潭大学自然科学学报Vo1．36NO．22014年6月NaturalScienceJournalofXiangtanUniversityJun．2014三维地质和地下水建模的研究和应用王磊，谢江宁(1．潍坊学院计算机工程学院，山东潍坊261061；2．山东大学研究生院，山东济南2501O0)[摘要]针对地质和地下水可视化分析的应用问题，提出了基于三维建模和分析的可视化研究方法，并建立了有效的针对地势和地下水的可视化平台．尤其针对建模过程中数据的连续性问题采用了基于多元二次插值方法，从而有效的解决了抽样数据点稀疏的问题．在地层建模方面，系统采用了基于三

2、棱柱体积元素的建模方法，同时通过基于检测井法线信息的有效插值算法解决了地层建模过程中的连续性问题．针对地下水的具体应用，提出了基于图像的绘制方法，实现了地势、地层断层和地下水分布的可视化分析和展现．关键词：地质建模；三棱体元素}地形可视化；三角化中圈分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000—5900(2014lO2—0109—05ResearchandApplicationofGeologicalandGroundwater3DModelWANGLei“。XIEJiang-ning(1．SchoolofComputerScienceandEngine

3、er，WeifangUniversity。Weifang261061；2．SchoolofGraduate-ShandongUniversity-Jinan250100China)[Abstract]Forthegeologicalandgroundwatervisualizationapplication。thepaperpresentsavisualizationanalysismethodbasedon3Dmodellingandvisualizationalgorithm．Especiallyforthecontinuityofthesam—piingda

4、taproblem，itadoptsamulti-quadricinterpolationalgorithm．Intheprocessofgeologicalmodelling。atri-prismvolumeelementsbasedmodellingalgorithmisusedtosolvethevolumemodelling．Intheexten—sionofspecificgroundwaterapplication。animagebasedrenderingalgorithmisusedtOimplementtheter—rain．stratumcha

5、smandgroundwaterdistributionvisualization．Keywords：geologicalmodelling；tri—prismvolumeelements；stratumvisualization；triangulation随着计算机图形学技术的发展，三维建模技术被广泛应用于机械制造、工业设计、虚拟现实和地理信息等相关领域中．尤其针对地理信息和地质研究等相关应用领域，三维建模和可视化技术在信息展现具有形象化和逼真性优势，从而被广泛应用于地形可视化、道路可视化、地质勘探和空气可视化等相关应用中口．在进行相关应用的研究过程中，如何实现

6、三维模型建模是当前上述应用领域的研究难点口。’n]．尤其针对地质信息相关方面的应用，在地质信息建模方面将会包括了地形建模和三维地层建模等相关方向．1994年，加拿大学者Houlding提出了三维地质建模的概念，即在三维环境下针对地质信息、空间信息和空间分析以及可视化结合在一起，针对地质等相关信息进行综合分析．目前，针对相关地质模型的建模方法主要包括基于数据插值的地质建模和基于数据拟合的建模方法]．尤其针对数据拟合的地质建模方法，主要包括了基于NURBS曲面拟合的方法【3]和贝塞尔曲面的拟合方法]．在一定程度上，上述方法可以解决某特定环境下的建模问题，但它们都需要强

7、大的硬件支持和复杂的算法．目前，没有可以完全解决所有地质模型问题的理想方法．在地形建模方法方面，尤其是针对基于真实数据的采样建模方法，由于数据采样过程中数目的限制，将会造成模型不够精确．在采用采样方法的建模过程中，首先需要依据采样点进行数据插值获取相关三维数据模型．目前，针对具有大量凌乱采样数据点的地质建模方法，相关的插值方法主要包括了基于反距离加权插值法、改进的Sheppard方法、有限元法和基于径向基函数的插值方法_g等．*收稿日期：2013一l1—27基金项目：山东省科技发展计划项目(2012G0020127)通信作者：王磊(1982)，男，山东淄博人，博士

8、，讲师．E