基于Python的三维地质体可视化系统的设计与开发

论文摘要

随着矿业现代化的不断推进,国内矿产开采规模不断扩大和深化。地质体三维可视化技术以地质工作过程为引导,结合计算机技术和数学方法,根据地质工作者的经验和认识,利用各种相关地质资料中提取出来的地质要素信息,对地质现象进行三维重建、显示和分析。地质体的三维可视化突破了二维图表和数据模式的局限性,可直观地展现地层、岩体、构造等地质现象的空间几何特征、内部属性特征以及相互关系等地质信息,使地质工作者从庞杂的数据资料中解脱出来,大大加快了数据的分析和解译速度,为地质勘探和采矿工程提供决策支持。因此,三维地质体可视化技术越来越多地应用于地质工程和采矿工程。本文综述了三维地质可视化的国内外研究现状;研究了三维地质体可视化的相关理论基础,包括地质模型的基本数据类型,三维建模的算法及其对比,空间插值方法及其对比,以及空间布尔运算等;探讨了三维地质体可视化的关键技术,包括开发平台的选择,三维绘图库的选择,用户图形界面库的选择和数据库的选择。结合实际的地质勘探数据,进行系统全面的需求分析和功能设计。利用Python语言作为编程基础,借助VTK图形库作为可视化工具,以反距离权重作为插值算法,以Delaunay作为剖分算法构建表面模型,以不规则三棱柱作为基本体元模型生成三维实体模型,并在此基础上实现了模型的旋转、缩放、平移等基本浏览功能和钻孔岩芯模拟、地质属性查询、纹理贴图、剖切分析等高级功能,并通过调用C语言来提高系统的运行效率,最终在实测数据的检验下验证了该系统在实际矿山开采生成中具有一定的实用价值。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究目标和研究内容

1.4 技术路线

2 三维地质体建模理论

2.1 地质模型的数据类型

2.1.1 可视化数据的基本特点

2.1.2 数据的基本类型

2.1.3 数据的空间组织形式

2.2 三维建模算法

2.2.1 三维表面模型

2.2.2 三维实体模型

2.2.3 三维混合模型

2.2.4 三维可视化算法对比

2.3 空间插值方法

2.3.1 反距离权重法

2.3.2 样条函数插值

2.3.3 趋势面法

2.3.4 克里格插值法

2.3.5 空间插值方法对比

2.4 三维模型的空间布尔运算

2.4.1 空间布尔运算

2.4.2 空间布尔运算的基本过程

3 三维地质体可视化关键技术

3.1 Python语言简介

3.2 三维可视化工具对比

3.3 可视化工具VTK

3.3.1 VTK基本单元类型

3.3.2 VTK数据集

3.3.3 VTK可视化机制

3.3.4 VTK读写文件操作

3.3.5 VTK布尔运算

3.4 图形用户界面

3.5 数据库

4 三维地质体可视化系统的设计

4.1 需求分析

4.1.1 用户需求分析

4.1.2 功能需求分析

4.1.3 可行性分析

4.2 系统设计

4.2.1 设计原则

4.2.2 数据库设计

4.2.3 系统界面设计

4.2.4 系统功能模块设计

4.3 系统开发及运行环境

5 实例分析

5.1 工程简介

5.2 系统功能实现

5.2.1 钻孔岩芯模拟

5.2.2 表面模型的绘制

5.2.3 体模型的绘制

5.2.4 地质体分层显示

5.2.5 地质体剖切

5.2.6 钻孔数据管理

5.2.7 其他功能

5.3 系统优化

5.3.1 插值算法优化

5.3.2 模型合并操作

6 总结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王世举

导师: 杨斌,李翊

关键词: 地质体,可视化,三维建模

来源: 西南科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 西南科技大学

分类号: P628

总页数: 60

文件大小: 8287K

下载量: 378

基于Python的三维地质体可视化系统的设计与开发

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢