基于强约束Delaunay-TIN的三维地学模拟与可视化.pdfVIP

第 19 卷 　第 2 期 地 理 与 地 理 信 息 科 学 Vol. 19 　No. 2 2003 年 3 月 　 　 　 　 　 　 　 　Geography and Geo - Information Science 　 　 　 　 　 　 　　 March 2003 基于强约束 Delaunay - TIN 的三维地学模拟与可视化 郝 海 森 ,吴 立 新 ( 中国矿业大学3S 与沉陷工程研究所 ,北京 100083) 摘要 :该文以煤层为例 ,在分析地层底板空间信息特征的基础上 , 以地层底板等高线为数据源,基于强约束 Delaunay 三角形研究含断层约束的三维地学模拟的数据组织方法 , 设计地层底板要素的数据结构 ,并讨论底板各要素的拓 扑关系。进而以 Delphi 和 OPGL 编程 ,在 GeoMo3D系统中开发插件 ,实现了地层底板的 3D 可视化和基于 Voronoi 图 的地层体积与矿层储量计算。 关键词 :三维地学模拟 ;强约束 Delaunay 三角形 ;Voronoi 图;可视化 ;数据模型 ( ) 中图分类号:P208 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1672 - 0504 2003 02 - 0015 - 04 　　地层层面等高线图是地质领域表达地层空间分 地表) [6 ] 。本文将地层底板作为主要研究对象 ,并没 布的传统模式 ,其 2D 线性表达给读图和用图带来了 有将巷道的数据模型考虑在内 , 当然巷道模型的构 一定困难。以煤层底板等高线图为例 ,作为煤矿企 建也是 MGIS 研究的热点之一。 业日常生产必备的八大基础图纸之一 ,煤层底板等 1. 1 　地层底板空间现象的分类 高线图在煤矿生产、储量计算和煤矿总体规划等多 众多学者对于现象和对象的概念作了澄清和阐 方面有重要作用。而现有煤矿的底板等高线图仍然 述[7 ] 。本文认为: 空间现象是指现实世界或经过科 停留在纸图或 CAD 图的水平上 , 既无法直观地表达 学加工处理、并且和地理空间位置或特征相关联的 煤层底板的形态特征及其与各地层之间的相互关 自然或人工现象,具有过程特征 ;而空间对象则是空 系 ,难以满足矿山发展对数据共享、数据挖掘的要 间现象的数值化表达 ,一个现象可能直接用一个对 ( ) [1 ,2 ] 求 ,更无法适应“数字矿山”Digital Mine , DM 的 象表达 ,也可能分成几个对象组合表达。煤层底板 战略实施。因此 , 以现有的等高线纸图或 CAD 图为 等高线图中的矿山与地质现象包括 :钻孔、断层、冲 基础 ,采用一种直观的方式表达地层底板的形态成 刷带、风氧化带等 ;矿山与地质对象包括 :钻孔点、底 为当务之急。本文讨论了以地层底板等高线矢量数 板等高线、地层与断面交线、冲刷带轮廓线、风氧化 据和断层矢量数据为基础 ,利用含强约束条件的 De 带轮廓线等。其中 ,地层底板线具有高程信息 ,表征 ( launay 不规则三角网 Constrained Delaunay Triangulated 了地层底板的基本形态 ,是地层可视化三维空间构 Irregular Networks , CDTIN) [3 ] 来实现地层底板上各要 模的主要数据源之一。 素的三维空间数据组织和拓扑关系的表达 ,进而实 地层断面