基于Hoops的钻孔三维可视化技术研究及工程实际运用
基于钻孔数据和GMS的地层三维建模与可视化的研究
2 项 目概况及软件选择
本 项 目为 吉林 省活 断层 项 目中 ”目标 区地 下 三 维 第 四系地 层 建模 ”的专题 研 究 ,工 作 区位 于长春 市西北 部 , 括长春 市及周边 地 区, 包 总面 积 1 5k 2 6i 。 1 n
地 理 坐 标 为 : 东 经 1 51 ~ 1 5 。 北 纬 4 .。 2 .。 2 . , 5 37 ~
件选择上我们应用 目前比较成熟的 G MS软件包。
G MS是 地下 水模 拟系 统 的 简称 , 目前 国际上 是 最先 进 的综 合性 的地 下水 模拟 软件 包 。可 进行 水流 模 拟 、 质运 移 模 拟 、 应运 移 模 拟 ; 溶 反 建立 三 维 地 层 实 体 , 行钻 孔 数 据 管理 、 进 二维 ( 三维 ) 质 统 计 ; 地 可 视化和 打 印二维 ( 维) 拟结 果 。G 三 模 MS在美 国和世
程 设 计及旌 工 也至关 重 要 。凶而 使得 三维 地层 可 视
界其它国家得到广泛应用。它是惟一支持 TN、 I 立体
图、钻孔数据 、D和 3 地质统 计 、D和 3 有 限元 2 D 2 D 和有 限差 的集成 系统 。
G MS软件 有如下 优 点: 1把 钻孔 资 料 、 状 图 、 质 剖面 图等 转化 为 直 1 柱 地
t e 3 s a mo e tk s ag e tr l n t e g o o ia n lss h D f  ̄ d l a e ra o e i h e lg c l ay i、 a
Ba e nt e x mp e t e o e o e aa o t t r p i mo ei g s s do h e a l, b r h l d t t sr i a h c d l a h ag n
三维可视化技术在采矿工程中的应用
三维可视化技术在采矿工程中的应用摘要:漫长岁月演化而成的地质体具有复杂性、隐蔽性等特点,而针对以该地质条件作为生产环境的矿山工程开采项目,要想使其顺利进行,就必须在早期勘探相关矿体,并落实可行性报告分析工作。
现下,我国矿山工程相关数据的展现仍是以图纸、文字形式为主,不利于后期工程设计或是查询资料的修改,再加上这类信息资料多以数字形态或存在点线面关系的缘故,无法真实体现出立体直观的矿体、地质构造和工程,地质工作者在对地质条件进行观察时会受到一定影响,不利于提出开采的合理建议,不利于减少勘探风险。
故而,借助现代化计算机三维可视化技术,在建立地质体模型的基础上建立采矿工程模型,可进一步提升我国矿山工程技术和管理水平。
关键词:三维可视化技术;采矿工程引言矿山工程中三维可视化技术的应用,可以综合性的对地质体、采矿工程三维信息进行分析及展示,有利于采矿流程的简化,并为采矿工程提供安全施工的保障。
如此一来,也就能在很大程度上推动采矿工程技术的进一步发展,其现实意义十分重要。
本文将围绕三维可视化技术在采矿工程中的应用方面展开分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1. 矿山工程技术三维可视化建模的难点矿山工程三维可视化建模过程,通常是以复杂无规律的对象为主,由于地质体存在变化多端的形态,地质工程师对地质数据的不同认识也会推测有不同地质体产生,故而勘探空间模拟有着极大范围,要想对矿体相关特征进行描绘,就必须充分勘探、测量。
地质对象较为复杂的缘故,大量不确定性存在于地质数据中,一旦人员素质、经济条件和装备仪器与数据充分采集要求不符合时,通常就只能得到单一且互相脱节的地质数据,整个勘探过程有随机分布问题存在,而对于三维可视化建模而言,获取系统、完整、较准确的数据是构建三维可视化地质模型的关键,而采矿工程模型必然以地质模型为载体建立。
2. 矿山工程三维可视化建模技术特点2.1空间插值技术克里格插值法、样条函数法和距离幂次反比法等方法为常用的插值方法,各类地质条件、矿体周边环境对我们提出了必须以具体特点为根据合理选用插值方法的要求,以便为数据提供准确性保障。
3D模型可视化组件HOOPS的应用详解
3D模型可视化组件HOOPS的应用详解在CAD/CAM/CAE/PLM/EDA/AEC科学数据的可视化显示以及娱乐等领域,3D图形技术有着广泛的应用。
强大的3D图形功能可以为软件使用者提供直观、逼真的3D可视化效果以及便捷的人机交互。
在3D应用程序开发早期,虽然直接使用OpenGL或Direct3D等图形编程接口就可以满足一般的可视化需要,但如果3D应用程序需要更加高级的图形功能(如隐藏线消除,高级渲染和贴图、动画、文字处理、2D矢量图输出、高级动画等)或需要对图形性能进行优化时,开发人员还需要做大量的工作,如建立自己的图形数据库以及对包括OpenGL、Direct3D在内的多种硬件驱动提供支持等,而这些图形功能的实现需要很多专业图形开发人员通过多年的努力才可能完成。
图1 HOOPS在CAD方面的应用为了使用户能够快速开发出高品质的3D应用程序,本文将详细介绍一下Spatial 公司开发的HOOPS 3D的应用。
一、可视化组件HOOPS简介HOOPS组件是建立在OpenGL、Direct3D等图形编程接口之上的更高级别的应用程序框架,由美国TSA公司开发并由TSA和Spatial公司负责发布和提供技术支持。
HOOPS不仅为软件开发人员提供了强大的图形功能,如高质量的模型显示、便捷的人机交互、包括OpenGL和Direct3D在内的多种渲染管道的支持、高级渲染、2D图形的矢量化输出、动画、动态干涉检查以及图形数据流化处理等,此外HOOPS中还内嵌了多边形优化和大模型处理等技术,能够大大提高 3D可视化的性能。
另外HOOPS开发包中提供的大量应用程序级的实例源码,可以帮助用户在很短的时间内搭建出商业级的3D图形应用程序。
目前有170多个商业应用程序是基于HOOPS组件开发出来的。
HOOPS组件按功能可进一步分为HOOPS/3dAF、HOOPS/Stream以及HOOPS/ NET 三个子组件,其中HOOPS/3dAF组件是一个3D图形应用程序框架,采用了保留模式的图形数据库和多种渲染管道来管理和绘制图形对象;HOOPS/Stream组件可以用来对场景图数据进行流化处理;而HOOPS/NET组件则可以用于网络协同。
三维可视化建模技术在矿山工程中的应用 楚遵勇
三维可视化建模技术在矿山工程中的应用楚遵勇摘要:随着计算机技术的进一步发展,三维可视化技术已经在诸多领域中发挥出重要作用。
由于社会快速前行,对矿业生产领域提出了更高的要求,因此三维可视化技术被逐步应用到矿井勘测、参数测定以及矿产开发等方面,同系统中原有的软件体系有效兼容,保证矿山生产的稳定运行,具有十分重要的实际意义。
通过三维模型的构建,可以打破传统模式的束缚,也解决了图纸生产中诸多难题。
例如说:在矿产资源储量的精确测定方面,原有的二维构图方式只能通过面积参数来估测储量指标,但是借助三维模型就可以将储量指标转化成标准报告,切实反应出实际矿产资源的分布情况。
由此来说,三维可视化技术将会进一步融入到矿山开发之中,推动矿业领域的稳步前进。
关键词:矿山;三维建模;可视化伴随计算机科学的快速发展,三维可视化技术正朝着更加完善的趋势发展,可以通过三维模型将抽象的结构直观体现出来。
所以,三维可视化技术必将在未来发展中占有一席之地。
将矿山结构转变成三维模型,也就是通过计算机技术来描述矿山的真实情况,将各项参数指标,诸如地质条件、矿产资源等信息以数字化方式展现出来,将各项数据信息进行整合后便能够全景展示出矿山模型。
相较于传统的二维建模来说,三维模型可以带来更好的视觉体验,在真实性方面远远超出二维模型。
基于目标物的三维参数,可以构建出不同角度的视图,每个视图之间也有着紧密联系,为生产生活带来诸多便利。
不仅如此,三维技术还可以将目标物的透视图和轴测图展示给用户,这也是二维模型所无法完成的。
搭建模型所需要的数据较为简洁,可以有效节省资源消耗,计算机学习速率快,可以看作是人工构图的延展。
矿山三维模型一旦搭建完成后,用户便可以按照自主意愿查找指定位置的三维图像。
1矿山三维可视化的应用将获取的各项参数信息进行整合即可搭建出三维模型,为矿山操作人员提供数据参考。
首先来说,矿山整体结构中最为核心的便是矿体资源,可以通过三维模型直观分析矿体所处的空间位置和分布情况,以及矿体的形状参数等。
钻孔数据处理与三维显示软件产品设计及应用
钻孔数据处理与三维显示软件产品设计及应用煤矿井下普遍采用钻机施工瓦斯抽放钻孔,通过预先抽采钻孔瓦斯降低煤层瓦斯压力,有效预防煤与瓦斯突出事故的发生。
目前,煤矿井下钻孔施工方式有定向钻进、回转钻进。
定向钻进技术由于钻孔轨迹可调可控,在煤矿井下取得了良好的应用效果,但其价格昂贵、施工工艺复杂,所以煤矿井下大部分钻孔仍采用回转钻进施工方式。
在回转钻进施工中,常常采用随钻轨迹仪进行钻孔轨迹随钻测量,或是钻孔成孔后采用手推式钻孔轨迹仪进行钻孔轨迹测量。
轨迹仪将采集到的姿态数据保存在测量探管内,测量完成后导出存储的数据到轨迹仪控制器中,由轨迹仪数据处理软件产品处理得到钻孔轨迹。
由于轨迹仪测量效率高、操作简单,在煤矿井下得到广泛的应用。
但其不足之处也很明显:轨迹仪数据处理软件产品只能实现单个钻孔的轨迹图,无法给出多个钻孔轨迹的位置关系以及与煤层之间的关系;轨迹仪数据处理软件产品所生成的上下偏差及左右偏差图都是二维图形,无法直观反映钻孔轨迹在三维空间中的形态;轨迹仪数据处理软件产品无法分析瓦斯抽采盲区,无法给出后续钻孔的指导轨迹。
目前,轨迹仪数据处理软件产品虽能进行钻孔轨迹的测量、显示与存储,但钻孔数据处理功能薄弱,无法实现瓦斯抽采盲区的分析与显示,不具备指导钻孔施工的功能,致使轨迹仪应用受到较大限制,造成现场施工的诸多不便。
针对钻孔瓦斯抽采盲区分析及控制的实际需求,设计开发了钻孔数据处理与三维显示软件产品。
该软件产品具有界面友好、功能强大、使用便利、操作简单的特点,可帮助施工人员完成钻孔轨迹数据的处理、钻孔轨迹与煤层分布等三维显示、钻孔覆盖盲区的分析显示,以及给出后续钻孔指导轨迹,使得钻孔施工人员全面掌握钻孔信息,为优化钻孔施工提供技术支撑。
1 钻孔数据处理与三维显示软件产品系统1.1 整体设计煤矿井下回转钻进中,通常采用YZG7 随钻轨迹仪进行钻孔轨迹测量。
若在钻孔施工中未能实现随钻测量,则在钻孔成孔后可采用YQG1 手持式轨迹仪进行钻孔轨迹测量。
最新兰德马克公司开发的三维可视化钻井技术精编版
2020年兰德马克公司开发的三维可视化钻井技术精编版兰德马克公司开发的三维可视化钻井技术(3D-Drill-View)钻复和大位移井日期:2005年07月22日| 来源:Error! Hyperlink reference not valid.| 作者:在丛式定向井、大位移井及分枝井钻井中,利用计算机可视化技术,可以更好地理解大量井眼轨迹或设计剖数据,以避免井眼之间发生相撞事故。
同时,这种可视化的数据显示形式,在地质导向钻进过程中也将非常有助于解释与决策、Landmark公司的3D Drill View 和 3D Drill View KM(知识库管理工具)是Windows环境下的三维化工具,可为钻井工程师、地球物理师和其它钻井有关人员提供帮助。
以往,地质师是通过运行在UNIX系统和工作站环境下的可视化工具获取成果的。
现在,由于3D Drill View 和KM 是基于Windows 2000 平台,对于工程师和地质师而言,它具有很多优势。
新产品具有独特的功能,能够在办公室和井场使用,在办公室环境中可安装成单机版或客户/服务器版两种方式。
首先,这种商品化的产品能够为井场人员和项目组成员建立一个协同的一体化工作环境,实现钻井数据的可视理和改进整个决策过程。
3D Drill View 和KM 是Landmark 2003 (R2003)产品的有机组成部分,通过Openworks和SeisWorks项目,与其他R2003产品可交换数据和工作流程。
此外,Gocad 数据和DIMS数据也很容易地进入该产品。
3D Drill View 和KM 可动态地显示来自MWD/LMW和泥浆录井中实时钻井服务的3D的实时更新的井眼轨迹和测曲线。
通过它,能够直接实时地对比设计和实钻信息,改进钻井决策。
地质模型和钻井工程/作业数据能够以深度域显示,所以地学和工程领域能在以下过程进行合作:钻井设计钻井作业事后分析3D Drill View和 KM 具有适用范围广,涉及到全部的钻井活动;以下将进一步说明使用该产品的所带来的优钻井设计工程师和地质师能够同时在3维和2维(垂直和水平投影图)环境下进行一体化地钻井设计。
三维可视化技术在矿产勘查中的应用
【 关键字 】 矿产勘查 ;三维ห้องสมุดไป่ตู้视化 ;地质模型 ;空间分析
随着 经济的快速发展 ,矿产 资源 短缺 已成为制约中 国经济 快速 发展的瓶颈,快速发现接替资源 ,降低 资源 对外依存度是地质工作 者的一项长期而艰 巨的任务 。随着矿 产资源勘查程度 的不 断提 高, 找矿 难 度 越 来 越 大 。 大 批 矿 山面 临着 严 重 的 资源 危 机 ,解 决危 机 的 最好的办法是开展 “ 攻深找盲 找外 围”工作 。矿 山前期勘 查时积 累 了大量的地质、钻孔 、物探 、化探 资料,开采过程 中也得 到了翔 实 的地质资料,如何将这些资料 充分 应用在 “ 攻深找盲找外 围”工作 中 ,值 得 探 讨 , 而 三 维 可 视 化 技 术 可 以较 好 的解 决 以上 问题 。 1三维可视化技术 简介 随着计算机科学 、图形 图像处理科学 的快速发 展,三维可视化 技术得到 了广泛 的应用 。三 维可视化技术是绘和理解模 型的一种手 段 ,是数据体的一种表征形 式,用 于显示描述地下及地面 诸多地质 现象特征 的一种工具 。三维地质建模技术是地质学、地理信 息科学、 图形图像处理学 、计算机科 学综合应用的新技术 ,借助 计算机 的可 视化功能 ,将地质资料 、信 息在三维环境下展示 出来 ,并可进行空 间信息管理 、地 质解 译、空间分析和预测 、地学 统计、实体 内容分 析 的地质分析技术 。三维地质建模技术强大 的可视化 功能及空间分 析 功 能 已经 在 矿 产 勘 查 领 域 应 用广 泛 , 是 不 可缺 少 的 辅 助 工 具 。 三 维 数据 模 型 用 来 反 映 空 间世 界 中 实 体 的 相 互 关 系 ,是 三 维 建 模 的基础和前提 条件 。不同的数据结构应用 于不 同的空间情况 。目 前主要 的数据 结构模 型分为三类 :基于面 的数据 结构 ,基于体 的数 据 结构 以及 混合 数据 结构 混合模型集合 以上两种模型的优点 ,采 用两个或 多个模 型加 以综合 。 目前最常用的模型为混合模型 。 2 矿产勘查三维可视化应用 2 . 1矿产勘查三维可视 化模型建立流程 建立矿产资源勘查三维可视化模 型时 ,首先分析 已有 的基础资 料 ,钻孔资料 、物化探 资料、构造资料 、地层资料等,并进 行整理 , 做好数 据准备 。根据 以上数据 ,通 过三维地质信息系统生成剖面数 据,再根据剖面数据对矿床进 行三 维地质表面建模 ,生成均值 的三 维地质 结构模型 ,通过克 吕格 等插 值方法,结合钻孔数据等原 始数 据的地质统计方法 ,生成 非均 值的三维地质属性模型 。以上两 个模 型可 以生成既含 空间信 息又含属性信息 的矿床三维模 型。矿 床勘查 工作者就可 以对矿床三维模型进行各种空 间分析 ,如储量 评价 等。 建立矿产勘查三维可视化模型 的过程 如图 l
基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS的设计与实现
21 0 0年 1 2月
河南 理 l 大学 学 报 ( T 自然 科 学 版 )
J URNAL O O F HENA OL T HNI N P Y EC C UNI ER IY ( TU V ST NA RAL S EN CI CE)
Vo . 9 NO. 12 6
摘 要 :矿 山三 维 地 质 建 模 及 可 视 化 是 实施 数 字 矿 山 战 略 的 关 键 技 术 ,其 软 件 系 统 的 研 究 与 实
现 对 于矿 山企 业 的 可 持 续 发 展 具 有 极 其 重 要 的 意 义 . 基 于 Op n L 图 形 库 和 V +6 0开 发 eG C+ .
根据开发平台的功能特点和系统的建设目标本系统采用关系型数据库msaccess2000存储管理748河南理工大学自然科学版2010年第29钻孔地质信息数据库和其它非空间属性信息其中钻孔地质信息数据库作为最重要的数据来源包括钻孑l息地质岩性信息及样品化验信息等三维地质建模的基础信息空间图形数据主要以文件形式存储剖面数据钻孑l据断层数据及地形数据等原始数据经过离散插值处理等方法生成系统中间文件通过地层建模断层建模矿体建模和地表建模等建模操作形成地质模型文件借助强大的三维可视化运行环境实现地层断层矿体和地表的三维真实感图形显示并实现对三维地层断层矿体和地表进行管理查询分析和输出等地质模型的管理和分析功能
De 2O1 c. O
基 于钻 孑 数据 的三 维地 质 建 模及 可视 化 L 系统 3 G MS的设 计 与 实 现 D
向 中林 ,王 妍 ,王 润怀
( . 河 南 理 工 大学 资 源 环 境 学 院 ,河南 焦 作 1 440 5 00;2 河南 省 中纬 测 绘 规 划 信 息工 程 有 限公 司 ,河 南 焦 作 . 44 0 ) 5 0 1
三维可视化技术在钻井地质设计中的应用
0 引 言
钻井 地质 设计 是油 气勘 探开 发部署 意 图 的具 体 体现, 在油 气 勘 探 和 开发 中起 着 十 分 重 ห้องสมุดไป่ตู้ 的作 用 。
钻 井 地 质设 计 工 作 的综 合 性很 强 , 计 过程 中 设 需要综 合 应用地 质 、 井 、 井 、 震 及 分 析化 验 等 钻 测 地 多项 资料 。随着 油 气 勘探 开 发 工 作 的不 断深 入 , 钻 探对 象变 得越来 越 复杂 , 如复 杂断块 油气 藏 、 砾岩 砂 体油 气藏 等 ; 探 手段 也 越 来 越 多样 化 , 钻 如斜 井 、 水 平井 、 钻 井 、 向分支 井 、 面 分支 井 等 。这些 使 侧 纵 平 得钻 井地 质设 计 的工 作 难 度 不 断增 加 , 钻 井地 质 对
的地层 及断层 数据 , 加载 到 E r iin中 , at V s h o 形成立
体 的地 层 、 断层 空 间展 布 图 , 即三维 地 质 构 造模 型 。
在建 模过程 中 , 常情况下都要进行 数据平滑处理 , 通
王 印 高 级 工 程 师 ,9 5年 生 ,9 8年毕 业 于石 油 大 学 ( 东 ) 油地 质 专 业 , 16 18 华 石 山东 科 技 大 学 矿 产普 查 与 勘 探 专 业 在 读 博 士 研究 生 , 在 胜 利 现 地 质 录 井公 司 从 事 录 井 技 术 研究 与 管 理 工作 。通 讯 地址 :50 4山东 省东 营 市勘 探 路 5 。 电话 ;04 )7 0 0 。Ema : a gi( lfcm 27 6 号 ( 56 82 27 - i w nyn o.o l  ̄s
基于钻孔资料的三维地层可视化
() 2 由于该工程地处偏僻的山村 , 电力严重 不足 , 3 结 束语 因 此在灌注前必须检查柴油机发电机组是否运转正常 , 是 () 1在偏僻缺 电的山村进行钻孔灌注桩施工时 , 必 否有备用柴油机发电机组 ; 检查搅拌机和混凝土泵等设 须保证电力充足 ; 在灌浆前必须检查供 电、 灌浆等设备 备是否运转正常; 以防灌浆过程中发生因发电机组机械 故障而造成断桩、 孔内埋钻等事故 。 () 3 由于钢 筋 笼 和 检 测 管 是 时 下 入 孔 内 , 而钢 筋 笼 又不能采用整条下入 , 因为 吊车有效起 吊高度不够 , 只 能分两节加工制 作 , 口焊接下人 ; 孔 因此在下人时必须 将检测管对接好 , 丝扣拧紧 , 防止在灌浆时混凝土进人
差别较大且难以进行相应的修改工作 , 尤其在模型边界 或钻孔分布稀少区域这种不符更加 突出。在各种建模
方法 中关键是插值方法的选取 , 由于地层是既具有随机 性 又有结构 性 ( 相关 性) 征 的变量 , 特 因此就 要选取 适用 于这种变量 的插值方法_。 3 ]
种数据模型或数据结构来描述复杂的三维空间现象 , 三维空间数据模型要 以针对性 、 简单和实用为前提 条 件, 这就需要分析各个模型的优缺点进行地质体三维建
三维可视化是运用计算机技术 , 在三维环境下将空 间数据管理、 地质解译 、 间分析和预测 、 空 地学统计 、 实 体 内容分析以及图形可视化等工具结合起来 , 用于地层 分析的技术口。通过三维可视化, ] 将地质体及其形态构
造直观形象地展现在设计师和相关专家面前 , 最大限度 地增强地层分析的直观性和准确性 , 使之做出符合实际 地质现象分布及变化规律 的工程设计和施工方案 , 从而 减少人类对地质问题认识 的盲 目性及地下工程设计施 工面 临的 巨大风 险 。 由于地质体三维空间的复杂性和多样性 , 很难设计
基于三维可视化技术的矿山工程技术创新应用
基于三维可视化技术的矿山工程技术创新应用三维可视化作为显示、描述和理解地下及地面诸多地质现象特征的一种工具,广泛的应用于质地和地球物理学的所有领域,本文通过介绍矿山工程的特点,以及三维可视化技术应用矿山工程的优越性及技术难点进行分析,从实际出发,探讨三维可视化技术在矿山工程技术中的创新应用,以提高我国矿山工程技术的综合实力。
标签:三维可视化;矿山;工程应用隐蔽性、复杂性、构造多变性是矿山地质的基本特点,是经历了漫长岁月演化而生成的地质体,而我们的矿山工程开采就是要在这样的地质条件下进行相关生产,为了保障矿山工程开采的顺利进行,在实际生产之初就要对相关的矿体进行缜密的勘探及开采可行性报告分析。
在勘探施工过程中,需要对各类信息进行相关处理,怎样才能将这些繁杂的信息以更加生动、准确的形式展现在技术人员的面前,这就需要我们利用一种新的技术才能得以实现,目前我国的矿山工程主要还是以图纸、文字的展示形式进行相关数据的展现,这种方式对于勘探后期的工程设计修改及资料查询很不方便,还有这些信息资料大多是数字形态,或点线面的关系,对立体直观的东西无法妥善的体现,不利于地质工作者观察地质条件,对于正确的提出开采建议、减少勘探风险是十分不利的,所以利用现代化的计算机三维可视化技术,对提高我国矿山工程技术具有积极的意义。
1 礦山地质三维可视化概述矿山地质三维可视化,是利用计算机将三维计算的能力把矿山地质、矿山工程在三维空间中进行展现及分布,并对展现的效果进行综合分析以达到信息参考的作用,生成的三维地质体可以增强地质数据的表现力,提高矿山工程技术人员观察矿体表现的效率,重点解决矿山地质数据分析过程中表达不准确等问题,矿山地质三维可视化技术具有重要的现实意义及发展前景。
2 矿山工程技术三维可视化建模的难点在矿山工程三维可视化建模中,模拟的对象往往十分复杂且无规律可言,因为地质体的形态往往千变万化,且会随着时间的推移而产生变化,模拟勘探空间所占的范围非常大,往往涉及几十公里甚至更大,为了描绘矿山相关特征,需要大量的勘探及测量获得,由于地质对象的复杂性,获得地质数据往往变的十分困难,地质数据存在很多不确定性,当经济条件、人员素质、装备仪器达不到进行充分数据采集时,所得到的地质数据往往是单一相互脱节的,在整个勘探过程中呈现随机分布的问题,这些不规则且部分丢失的数据,对于三维可视化建模来说,是一个必须要解决的问题。
三维可视化技术在矿山开采设计中的应用
采矿工程M ining engineering 三维可视化技术在矿山开采设计中的应用张云亮(苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司,江苏 苏州 215151)摘 要:在矿山开采设计中,科学合理的应用三维可视化技术,可实现数字化矿山、虚拟化矿山管理。
本文结合实际案例,在简要阐述三维可视化技术相关概述的基础上,分析了该技术在矿山开采设计中的具体应用,希望对构建数字化、智慧化矿山管理体系有一定参考价值。
关键词:三维可视化;矿山;开采设计;地表地形中图分类号:TD672 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)04-0063-2Application of 3D visualization technology in mining designZHANG Yun-liang(Suzhou Sinoma Design and Research Institute of Non-metallic Minerals Industry Co.,Ltd., Suzhou 215151,China)Abstract: In the mining design, the scientific and reasonable application of 3D visualization technology can realize the digital mine and virtual mine management. In this paper, based on the actual case and the brief introduction of 3D visualization technology, the specific application of this technology in mining design is analyzed, hoping to have some reference value for the construction of digital and intelligent mine management system.Keywords: 3D visualization; mine; mining design; surface topography在计算机技术飞速发展的背景下,三维立体化矿山工程设计软件被广泛应用在矿山管理和生产中,比如:3DMined、Dimine、SD等软件的发明和应用,可三维立体化的显示矿山内部空间的赋存状态,清楚直观的展现矿层和地表地形之间的空间位置关系,从而提升空间分析功能,进一步揭示矿层信息,优化矿山三维模型,为下一步开采设计提供必要的技术指导。
施工现场的三维建模与可视化应用研究与实践
施工现场的三维建模与可视化应用研究与实践简介:施工现场是建筑工程中一个关键的环节,为了提高工作效率、优化资源利用和减少安全风险,对施工现场进行三维建模与可视化应用已成为一种重要的研究和实践方向。
本文将探讨施工现场三维建模的方法,以及如何将其应用于可视化技术,并总结其在实践中的价值。
一、施工现场三维建模方法1.激光扫描技术激光扫描技术是一种常用的三维建模方法,它通过使用激光器发射并记录反射回来的激光束,从而获取物体表面的点云数据。
这些点云数据可以被进一步处理和转化成虚拟三维模型。
激光扫描技术具有高精度、高速度和非接触等优势,因此在施工现场应用中得到了广泛采用。
2.基于图像处理算法除了激光扫描技术外,还可以通过使用图像处理算法来实现施工现场的三维建模。
这种方法使用照相机或摄像机记录现场的图像,然后通过对这些图像进行处理和分析,获取物体的形状、位置和尺寸等信息,最终生成三维模型。
3.结构传感器技术结构传感器是一种特殊的传感器设备,可以快速扫描物体表面并生成相应的三维数据。
与激光扫描技术相比,它更加便携和易于操作。
通过结构传感器技术进行施工现场三维建模,可以在保证一定精度的情况下提高施工效率。
二、施工现场三维建模的可视化应用1.安全管理三维建模可以帮助管理人员直观地了解施工现场的安全状况,并识别潜在的安全隐患。
通过将三维模型与安全规程和流程相结合,可以实现实时监测和预警系统,并及时采取措施避免事故发生。
2.进度管控利用施工现场的三维模型,可以对项目进展进行动态展示和评估。
项目管理人员可以根据模型中所包含的信息,对每个阶段的完成情况进行分析和监控,并及时调整进度计划,以保证工期的紧凑和施工过程的高效进行。
3.资源管理通过施工现场的三维模型,可以对材料、设备和人力资源等进行全面统筹和合理安排。
在模型中可以模拟和优化施工流程,并通过数据分析来确定最佳的资源配置方案,从而提高资源利用率和降低成本。
4.冲突检测施工现场常常涉及多个不同工种的协作,因此容易出现各种冲突问题。
基于钻孔数据的矿体三维可视化研究与实现
基于钻孔数据的矿体三维可视化研究与实现李艳;王恩德;鲍玉斌;师金刚;杨朝强【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2005(027)004【摘要】建立矿体三维可视化模型是数字化矿山的重要内容,对矿山生产、地质分析有着十分重要的作用.提出了基于钻孔数据的断面-不规则三角网-广义三棱柱(Section-Triangle Irregular NetGeneralized Tri-Prism,Section-TIN-GTP)混合矿体建模方法,该模型既可以用TIN表示矿体的表面模型,又可以用GTP表示矿体的内部实体结构;利用边界轮廓控制点的对称性,提出了基于领域知识的由剖面轮廓构建三维模型的快速算法;并设计实现了矿体三维建模系统,该系统通过自动绘制和交互式修改勘探线剖面图将专家的知识经验融入实际的矿体建模中,提高了矿体建模的精度;最后利用该系统展示了一个实际矿体的三维可视化模型.【总页数】4页(P418-421)【作者】李艳;王恩德;鲍玉斌;师金刚;杨朝强【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004;沈阳理工大学,环境与化学工程学院,沈阳,110816;东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳,110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳,110004;东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TD672【相关文献】1.基于VTK的矿体三维可视化研究与实现 [J], 毕林;王李管;陈建宏;冯兴隆2.基于GIS的矿体形态三维可视化定位研究——以喇嘛苏外围中段隐伏铜矿体为例 [J], 程红军;陈川;张博文;展新忠;常金雨;常璨;李航;李炳谦;刘德磊3.基于VTK的地质钻孔数据三维可视化平台研究 [J], 马朝阳;梁银平;朱桂繁;岳鹏;李杰;史晓晓4.基于钻孔数据的地层三维可视化改进算法 [J], 孙红梅;贾瑞生;王萍5.基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究 [J], 刘振平;贺怀建;朱发华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于钻孔数据的可视化空间分析方法研究与实现
基于钻孔数据的可视化空间分析方法研究与实现摘要:本文以钻孔数据的空间分析入手,主要研究了空间数据挖掘模型的实现,提出适合钻孔数据管理和分析的空间数据挖掘模型结构。
通过趋势面分析和空间聚类两种空间分析方法探讨了矿化段之间的相关性,定性分析了矿体的总体分布情况,对矿体的分布规律进行预测评估。
关键词:钻孔数据;空间数据挖掘;趋势面分析;聚类分析1 引言钻井领域数据复杂, 既有定量测量的数据, 又有定性的文字描述, 它们量纲不一、形式多样。
如何把这些反映不同特性的数据结合起来, 无冗余, 而又不漏失地反映井、矿的特性, 一直是钻井领域资料解释的重点[1]。
如何从庞大的数据库中挖掘出需要的信息,并将这些信息通过空间分析转化为直观的知识呈现给用户,将是本文探讨的重点内容。
2 空间数据挖掘模型空间数据挖掘(Spatial Data Mining,SDM),也称基于空间数据库的数据挖掘和知识发现(Spatial Data Mining and Knowledge Discovery),是指从空间数据库中提取隐含的、用户感兴趣的知识、空间或其他有意义的模式[2] 。
空间数据挖掘和知识发现的过程通常包括反复的试验、决策设计和用户定制,是多个步骤相互连接、反复进行人机交互的过程。
Fayyad将知识发现的过程划分为九个阶段,如图1所示。
图1 空间数据挖掘(SDMKD)的主要阶段[3]Fig1 main phases of SDMKD空间数据挖掘主要研究空间数据的概率分布模式、聚类和分类特征,属性间的依赖关系特征等,它的任务是要发现大量的地理空间信息中所隐含的知识或规则。
空间数据挖掘可发现的知识类型主要有:⑴空间关联规则,即空间对象间相邻、相连、共生、包含等关联关系;⑵空间聚类规则,即特征相近的空间对象聚类的规则;⑶空间特征规律,即一类或几类空间对象的普遍特征;⑷空间区分规则指多类空间对象间的不同特征即可以用来区分对象[4]。
基于ArcGIS的钻孔和地质体的三维可视化研究与实现
基于ArcGIS的钻孔和地质体的三维可视化研究与实现岳汉秋;綦春峰;王世界【摘要】钻孔数据能够记录大量的地质实体单元原始信息。
针对钻孔和地质体的基本特征及真三维建模要求,采用E-GTP模型、多层DEM-GTP模型,并结合真实的钻孔资料以及各种勘查资料,实现了基于ArcGIS的地下钻孔、三维地质体可视化建模。
重点解决了隐伏于地下透镜体的三维可视化,对于实现地质勘查工作的数字化和信息化具有重要的现实意义。
%Drilling data can record a large number of the original information of geological entity unit. Considering of the basic features and demands for real three dimension(3D)spatial modeling of drilling and geologic body,we used E-GTP model and multi-layer DEM-GTP model that combined with the real drilling data and various kinds of exploration data to implement the 3D visual modeling of the underground drilling and 3D geologic body based on ArcGIS. The study focuses on addressing 3D visualization of the concealed underground lens,and it has important practical significance to realizing the digitalization and informatization of geological prospecting work.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P435-439)【关键词】ArcGIS;E-GTP;钻孔;三维可视化【作者】岳汉秋;綦春峰;王世界【作者单位】平顶山学院资源与环境科学学院,河南平顶山 467000;青岛市勘察测绘研究院,山东青岛 266003;平顶山学院资源与环境科学学院,河南平顶山467000【正文语种】中文【中图分类】P208近年来,随着国民经济持续快速发展,各种重要矿产资源的消耗量大幅增加,资源约束已成为影响我国经济社会发展的主要瓶颈.传统的地质勘查成果多以二维的地形图、剖面图形式提供,钻孔资料数据多以Excel表格的形式存储,难以恢复出地表以下地质体的结构、形态特征以及空间分布,也难以对场区的地质构造进行深入的理解和分析[1].地质体三维建模和可视化运用现代空间信息理论研究地层及其环境的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达,并对地层及其环境信息进行真三维再现和可视化交互[2].它为地质勘查提供了一个直观、多角度、可重复的成果展示平台,地质工作者可以随意地对观察目标进行旋转、虚拟漫游、切片分析等操作,动态地观察其内部细节,并为成果的进一步定量分析、探索与利用提供了强有力的支持.利用OpenGL、DirectX等进行底层三维建模开发,涉及大量的三维图形学及其算法方面的知识,工作量大,专业针对性强[3].本文研究了在E-GTP 模型和多层DEM-GTP的模型基础之上,结合真实的地质钻孔资料及各种勘查资料,利用ArcGIS平台下的MultiPatch元素类型,实现地下钻孔和地质体三维可视化建模,重点解决了隐伏于地下透镜体的三维可视化.利用三维地质建模(3D Geological Modeling,3D GM),可以从大量的、多源的、离散的数据信息中提取出有用的地质信息,并基于空间建模,最大可能地恢复出地下地质体完整的空间几何形态、拓扑关系以及物性信息[4].建立一个客观准确的3D GM须满足三个条件:①足够多的原始地质采样数据;②能够真实反映复杂地下空间关系的地质解译分析;③合适的数据结构.经过国内外研究人员的不断探索,目前已经针对不同的应用领域提出了20余种三维空间建模方法,大致可以归纳为面模型、体模型、混合模型、其他模型四大类建模体系[5].由于地层的复杂性,单纯的面模型或体模型,要么不能精确表达三维地质体的边界,要么不能很好地表达内部属性的变化.而混合模型则能够充分利用单一模型在表示空间实体时的优点,实现对三维地质现象有效和完整地描述.针对地下工程开挖体的基本特征及其真三维几何无缝集成建模要求,吴立新等在广义三棱柱(Generalized Tri-Prism,GTP)模型的基础上进行扩展,提出了采用(Engineering GTP,E-GTP)模型来构建钻孔的真三维模型[6].针对地质体大多都呈层状或大块状分布的复杂情况,沈爱俊等将体模型和多层DEM结合,采用DEM-GTP混合模型进行建模,多层DEM模型可以精确地表示出地质体的外表面来描述均质地质体及构造特征,三棱柱体元则能充分表达地质体的内部构造[7].1.1 基于E-GTP的三维钻孔模型钻孔更多地涉及到倾角和倾向,可以将其理解为倾斜的柱体,对其进行建模必须体现其空间、属性与拓扑特征. E-GTP模型将地下三维空间实体抽象为点、线、面、体四类几何对象,假设钻孔的横断面形状不变(尺寸可能改变),如图1所示.采用E-GTP建模过程如下:①每隔一段距离选取一个特征横断面;②根据横断面的形状确定控制中心线点O1、O2,并沿其周围选取若干形状的约束点A1、B1、A2、B2…An、Bn;③将这些形状约束点两两相连形成工程体横断面的外围轮廓多边形A1B1A2B2…;④多边形顶点与控制中心线点相连形成横断面的三角形簇O1A1B1、O2A2B2;⑤将两个横断面的三角形的对应点相连则形成了一个E-GTP 体.将两个断面上的n个三角形顶点分别对应相连,得到n个E-GTP体,其圆周上的侧平面相连即构成了工程体近似表面,n越大,构建的模型越逼近实际工程体. 1.2 基于多层DEM-GTP的三维地质体模型基于多层DEM-GTP混合模型的基本元素有:顶点、边、三角形、侧面四边形、广义三棱柱体元以及DEM,DEM的基本元素为三角形.模型的数据结构如图2所示,具体的思路为如下.①按照地层顺序整理出不同地层界面上的钻孔采样点数据;②选定插值方法,按照生成TIN的方法将采样点数据插值成各地层分界面,构建多层DEM;③每层DEM上由钻孔点构成的Delaunay三角网唯一确定.如图3所示.O1A1B1、O2A2B2、O3A3B3为三角网中的三角形,按照三角形OAB的三个顶点对应的钻孔,从上到下分别取相邻层对应的三角形连接成广义三棱柱体元,并将这三个钻孔生成的广义三棱柱体元从上到下连接到一起,形成一个广义三棱柱.侧面四边形的侧棱边只能在同一条钻孔上,即使钻孔倾斜也能保证侧面四边形与广义三棱柱体的唯一性.Multipatch三维空间数据几何模型是ESRI公司1997年提出的一种GIS行业三维空间数据模型标准[8].Multipatch可以由一个或多个面组成,主要组成方式有三种:TriangleFan(三角扇)、TriangleStrip(三角带)和Ring(环),如图4所示.TriangleStrip是由连续的三角形组成的带状图形,通常用于产生棱柱;TriangleFan是由连续的三角形组成的扇形,通常用于产生棱锥;环是任意闭合的几何图形,通常以组的形式出现.Multipatch可以通过导入外部3D格式数据生成,如导入Sketchup、3DsMAX建立的三维模型[9];也可通过ArcObjects编程接口实现几何体的创建,主要有两种方式:一是将平面图形拉伸(Extrude)创建形状较规则的柱状体;二是按照一定规则输入每个顶点坐标创建MultiPatch.3.1 数据采集本文采用钻孔数据作为数据源,钻孔记录了几何特征和属性特征,在钻孔数据的处理过程中,需要处理好以下4方面的内容[10].①地层划分:利用钻孔及剖面图等相关资料,根据钻孔相交的地层最大层数确定区域内地层总数.②虚拟钻孔设计:在局部、稀疏、零散的钻孔数据的背景下,引入虚拟钻孔辅助建模,有效实现对地质体的准确建模.③钻孔节点属性赋值:为钻孔节点提供钻孔节点编号(唯一识别)、地层层面编号、地层属性、点空间坐标等信息.④钻孔数据的存储组织:为方便组织管理和查询检索,将钻孔数据存放在关系数据库中,使用ADO技术连接读取.与钻孔数据密切相关的数据表主要包括钻孔信息表和钻孔节点表,如图5所示.3.2 算法实现利用ArcObjects中的SceneControl控件,通过调用关系数据库的钻孔数据信息,对于钻孔的建模,基于EGTP模型,按照一定规则输入每个顶点坐标创建三维模型,近似于十二边形的钻孔柱伪代码如下://计算顶面点坐标pPnt=New PointpX=pTopCenter.X+pRadius*Math.Cos(i*30*Math.PI/180)pY=pTopCenter.Y+pRadius*Math.Sin(i*30*Math.PI/180)//建立顶面点pPnt=New PointpPnt.PutCoords(pX,pY)pPnt.Z=pTopCenter.Z//把顶面点加入三角形带中pStrip.AddPoint(pPnt)//依次类推,把底面点加入三角形带中pStrip.AddPoint(pPnt)Next//把三角形带加入到元素集合中pGCol.AddGeometry(pStrip)CreateSimpleBoreHoleSurface=pPatchs对于地质体的建模,基于多层DEM-GTP模型,根据每层钻孔采样点,选定插值方法生成TIN,再采用平面图形拉伸(Extrude)的方法创建模型,部分伪代码如下:Dim pMultipatch As IMultipatchpMultipatch=new MultipatchpMultipatch.ConstructExtrudeTo(dZ,pPolygon)钻孔的生成和渲染结果如图6所示,其考虑了地层等因素,根据地层的实际分布情况分割为多个相互连接的柱体表面.图7为进行虚拟挖掘后的地质体三维模型,能处理地层缺失、尖灭等复杂地质情况,并且允许图层的叠加以及图名、图例的自动生成与显示.该模型直观地揭示了地质体的空间分布规律以及内部的细节信息,为地质工作者观察、理解挖掘处周围地质构造情况,分析解释复杂的地质现象提供了支撑,可以在矿产勘测、矿产资源设计与生产、资源估算等方面发挥巨大作用. 随着资源调查、地质勘探工作的蓬勃发展,地下空间信息的数字化、系统化管理显得越来越重要.本文在E-GTP模型、多层DEM-GTP模型基础之上,结合钻探资料和真实的钻孔数据,采用ArcGIS的Multipatch元素,实现了钻孔、地质体的真三维显示,其可视化在模型显示窗口内的各种操作都是实时的,无须经过等待或确认,是一种真正“自由”模式的操作.但模型优化后数据量较大,如何在保证模型在细致、准确、平滑的前提下实现数据量的压缩是下一步工作中需要解决的重要问题.【相关文献】[1]朱合华,郑国平,吴江斌,等.基于钻孔信息的地层数据模型研究[J].同济大学学报,2003,31(5):5-9.[2]张渭军,王文科,翁晓鹏.基于三棱柱体的三维地质体可视化研究[J].工程地质学报,2006,14(5):715-720.[3]胡小彭,余学祥,刘星.基于Multipatch的三维地层建模方法[J].城市勘测,2010(6):174-176.[4]朱良峰,吴信才,刘修国.城市三维地质信息系统初探[J].地理与地理信息科学,2004,20(5):36-40.[5]李青元,林宗坚,李成明.真三维GIS技术研究的现状与发展[J].测绘科学,2000,25(2):47-52.[6]吴立新,陈学习,史文中.基于GTP的地下工程与围岩一体化真三维空间构模[J].地理与地理信息科学,2003,19(6):1-5.[7]程朋根,王承瑞,甘卫军,等.基于多层DEM与QTPV的混合数据模型及其在地质建模中的应用[J].吉林大学学报,2005,35(6):806-811.[8]邢永强,李金玲,李金荣,等.煤层体三维建模及可视化研究[J].河南科学,2008,26(9):1101-1104.[9]韦胜,叶兴平.基于ArcEngine的地下空间信息三维可视化研究[J].测绘与空间地理信息,2012,35(3):148-155.[10]罗智勇,杨武年.基于钻孔数据的三维地质建模与可视化研究[J].测绘科学,2008,33(2):130-132.。
基于钻孔数据的三维数字地层可视化系统研究的开题报告
基于钻孔数据的三维数字地层可视化系统研究的开题报告标题:基于钻孔数据的三维数字地层可视化系统研究背景介绍:数字地层建模是地质学、地球物理学、地球化学等学科交叉的研究领域,其目的是利用数字方法对地质层序及各种地质现象进行模拟和描述,构建出准确的三维地质模型。
其中,利用钻孔数据进行数字地层建模和可视化是目前应用较为广泛的一种方法。
传统的数字地层可视化技术主要是通过二维平面的地层剖面图描述地质构造和特征。
这种方式虽然简单直观,但对于地质构造的复杂性和空间分布的细节描述较为欠缺。
如今,随着三维建模技术的发展,三维数字地层可视化越来越得到重视,成为数字地层建模的一项重要研究内容。
利用三维数字地层可视化技术可以更加直观的展现地质体的形态、空间分布及其变化规律,有助于更准确地刻画地质体的结构和属性,提高数字地层建模的精度和可靠性。
研究内容和方法:本研究旨在开发一种基于钻孔数据的三维数字地层可视化系统,以展现地质体的结构、属性和空间分布情况,具体研究内容和方法如下:1. 钻孔数据预处理:收集相关区域的钻孔数据,并对数据进行预处理,包括去除异常点、进行坐标转换和数据统一格式等。
2. 三维地质体建模:对钻孔数据进行解释、插值和模拟,生成三维地质模型,并进行地层划分、属性分析等处理。
3. 三维数字地层可视化系统设计:基于生成的三维地质模型,设计一个可视化系统,包括数据导入、可视化界面设计、交互方式等,并实现用户友好的交互界面和高效的可视化算法。
4. 系统测试和应用实例:对设计完成的三维数字地层可视化系统进行测试,评估系统的可用性和性能,并根据实际应用需求,进行相关应用实例的探索和研究。
预期研究成果:本研究的预期成果为:基于钻孔数据的三维数字地层可视化系统的设计和开发,具有以下特点:1. 可以高效展现钻孔数据生成的三维地质模型,呈现地质体的形态、空间分布和属性信息。
2. 具有用户友好的交互界面和多种交互方式,包括旋转、缩放、平移等,方便用户对地质体进行观察和分析。
基于钻孔资料的三维地层可视化
S E I S MO L OG Y A ND GEO L OG Yd o i: 10. 3969 /j.i ss n. 0253 -4967. 2011. 03. 010基于钻探的芦花台隐伏断层晚第四纪活动特征雷启云1,2)柴炽章2)鹏2)银2)100029750001 孟广魁2)杜王1) 中国地震局地质研究所,北京2) 宁夏回族自治区地震局,银川摘要芦花台断层是银川盆地内一条重要的隐伏构造。
在浅层地震勘探成果的基础上,开展了钻孔联合剖面探测和钻孔样品测试,获得了断层上断点埋深、最新活动时代、晚第四纪累计位移和滑动速率等数据。
结果表明:芦花台隐伏断层北段和南段的活动性不同,南段为中更新世末活动断层,北段为全新世活动断层;在北段内,断层活动强度在空间上表现为由北向南增强,在时间上表现为晚更新世活动强于全新世。
关键词隐伏活断层钻孔联合剖面滑动速率中图分类号: P315. 2文献标识码:A文章编号:0253 -4967( 2011) 03 -0602 -13引言隐伏于城市之下的活断层,是城市发展的隐患。
一旦断层上发生破坏性地震,后果将不堪设想,国内外已不乏其例。
因此,开展活断层探测对城市防震减灾具有重大意义,并可对土地的合理开发利用提供科学依据(邓起东,2002;袁道阳等,2008)。
由于隐伏断层的隐蔽性,常需运用一系列勘探手段方能查清其位置,并鉴定其活动性(方盛明等,2002;邓起东等,2003;中国地震局,2005;柴炽章等,2006)。
在诸多勘探手段中,钻探除能确定断层位置并对浅层地震勘探结果予以验证外,还可揭示槽探手段所不及深度内的地层岩性、分布及断错等信息,是研究隐0伏断层活动特征的有效手段(向宏发等,1993,2000;徐锡伟等,2000;江娃利,2001;雷启云等,2008;张世民等,2008)。
芦花台断层是银川盆地内一条重要的隐伏断层,走向NN E,南起于东大滩,从银川市西夏区西部穿过,向北依次经过军马场、金山、暖泉,在崇岗附近有约4km 的间断,向北终止于石嘴山市大武口区西南,长约80k m。
基于钻孔数据和GMS的地层三维建模与可视化的研究
【文章编号】1007-9467(2007)11-0072-03基于钻孔数据和GMS的地层三维建模与可视化的研究■王淼1,陈晨1,张丽玲2(1.吉林大学建设工程学院,长春130026;2.吉林省地质调查院,长春130026)【摘要】三维地质建模是三维GIS在地学中的一个重要应用,三维地层建模对实际的地质分析极为有用。
基于工程实例,以钻孔资料作为地层建模的数据来源,GMS软件为建模手段,详细介绍了建模过程,最终展示了实际建模效果。
【关键词】GMS;三维地层建模;可视化【中图分类号】P642【文献标志码】A3DStrataModelingandVisualizationResearchBasedonBoreholeDataandGMSWANGMiao,CHENChen,ZHANGLi-ling(1.Collegeofconstrustionengineering,Jilinuniversity,Changchun130026,China)【Abstract】Asanimportantapplicationof3DGISingeosciences,the3Dstratamodeltakesagreatroleinthegeologicalanalysis.Basedontheexample,theboreholedatatostratigraphicmodelingasasourceofdata,theGMSsoftwareformodeling,Detailsonthemodelingprocess.Finally,thepracticaleffectofthismethodisshown.【Keywords】GMS;3Dstratamodeling;visualization1引言三维可视化建模技术已经广泛应用到各个科学领域。
在在地球物理、石油矿产、城市建设等领域需要对地层信息进行处理,需要用可视化技术模拟三维的地层信息。
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语言结合 H oops 引擎; H oops 完美 封 装了 图 形渲 染, 简化了坐标投影、场景视角控制等繁杂工作, 将 开发者注意力集中到业务逻辑上, 能大大减小系统 的开发周期。
1 地质数据库设计
本研究的地质数据以钻探形式获得, 其 地质信 息( 包括钻孔的方位、样段岩性、样段品位等) 存储于 原始钻孔地质资料记录表中。本文采用数据库管理 系统( DBM S) Microso ft A ccess 2003 管理地质数据。 根据关系数据库原理, 为避免数据冗余与插入删除 异常, 可将数据库表规范化为定位表( collar ) 、测斜 表( survey ) 、岩性 表( Geolog y) 和化 验表 ( Sample) ( 图 1) 。1) 定位表存储每个钻孔的相关定位信息, 主要包括钻孔编号( hol e_id) 、钻孔起始位置( x yz 坐 标) 、最大深度( max _dept h) 和轨迹线 ( hole _pat h) 。 其中轨迹线是指在 工程轨迹 摘取时用 到的数学 法 则, 表明轨迹的性质 ( 直线 linear、曲线 cur ved、垂直 的 vert ical) 。2) 测 斜表用来存储 钻孔的测斜信 息 ( 即钻孔的各个测斜参数) , 包括钻孔编号( ho le_id) 、 深度( dept h) 、方位角( azimuth) 和倾斜角( dip) 。其 中深度为本样段线深度; 方位角为北针顺时针旋转 到本样段线投影水准面线所成的角度( 方位角在 0 ~ 360 之间) ; 倾斜角为本样段线与水准面夹角, 水 准面以上为正, 以下为负。3) 化验表和岩性表记录 样段的样品品位和岩性 类型, 包括钻孔编号 ( ho le_ id) 、起始深度( dept h_f rom ) 、截止深度( dept h_t o ) 、 样品品位和岩性类型。
第 27 卷 第 3 期 2011 年 5 月
地理与 地理信息科学 G eog raphy and Geo - Info rmation Science
V o l. 27 No . 3 M ay 2011
基于 H oops 的钻孔三维可视化技术研究
冯 治 东1 , 周 晓 将2 , 卢 才 武1 , 王 晓 婷1
H OOPS_VS_NET _2005\ dem o\ mf c\ ho ops_appw iz ard\ vcproject s_NET 2005" 文件夹中的 内容复制到 "M icro sof t Visual Studio 8\ vc \ vcpr oject s" 下。 在复制的 H OOP SAppWiz. vsz 文件中编辑: ABSO L UT E_P AT H 为 C: \ H OOPS _V S _ NET _2005 \
( 1. 西安建筑科技大学管理学院, 陕西 西安 710055; 2. 洛阳栾川钼业集团矿山公司, 河南 栾川 471542)
摘要: 在矿体三维可视化建 模 过程 中, 钻 孔和 品位 的 三维 可视 化 是其 关 键步 骤之 一, 该 文引 进 三维 图形 引 擎库 H oo ps, 采用 Windows 编 程语言 V C 实现了钻孔轨 迹及其品位分布三维可视化组件, 为开发矿体的三维 实体模拟 软件系统奠定基础。工程应用表明, 该组件性能稳定, 能够精准地 模拟实际钻孔分布情况。 关键词: Ho ops; 钻孔; 三维可视化 中图分类号: P208 文 献标识码: A 文章编号: 1672- 0504( 2011) 03- 0038- 04
20 世纪 90 年代以来, 我国学 者进行了大量的 三维矿体可视化建模研究, 姚鑫等[ 1- 3 ] 研究了国外 三维建模软件平台的系统框架与使用方法; 曹代勇 等[ 4- 6] 研究了三维可视化建模 方法, 并初步借助底 层三维图形库( 如 OpenGL 、Direct X 和 GDI 等) , 使 用计算机编程语言( 如 C\ C \ Java\ VB) 构建了三 维可视化软件雏形; 明镜 等[ 7, 8] 分别研究 了三角网 和虚拟钻孔数 据的剖切 问题。这些研究 从整体上 概述了整个矿体可视化过程, 没有从细节上说明每 个步骤的详细 实现方法。本文 论述矿体 可视化过 程中的钻孔可视化, 在可视化工具 上提出使用 C
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地理与地理信息科 学
第 27 卷
下: 找到 H oops/ 3dAF 安装 路径, 假 设为: " C: \ H OOPS _ VS _ NET _ 2005 "。 定 义 环 境 变 量 H OOPS_INST A LL _DIR 指向 H oops 的安装目录, 如: H OOP S_ INST AL L _DIR = " C: \ H OOPS _VS _ NET _2005"( 安装完 H oops V17. 00 后 该步骤会自 动完成) 。 在本地计算机上找到"M icr osof t V isual St udio 8\ vc" 文件夹, 此文件夹在 Visual Studio 8 安 装路径下( 通常会在"P rog ram F iles"下) 。 将" C: \
用式( 2) 可得测斜点 i 的球坐标( , , ) :
( i) = dep th( i+ 1) - d ep th( i)
( i)= / 2- dip( i)
( 2)
( i) = 2 - az imuth( i)
其中, d ep t h( i) 表示钻孔在第 i 点的深度, dip ( i ) 表
3 钻孔及品位可视化模块的实现
本文 借 助 集 成 开 发 环 境 VS2005, 使 用 C M FC 调 用 H o ops 3D A pplicat io n Fram ew or k v17 00 实现了钻 孔可视化。该 模块结构 如图 2 所 示, 数据存储由 Microso ft A ccess 2003 完成, 通过类 DBH elper 实现 与 Access 数据 库的交 互, DrillDisp 类通过 DBH elper 提取钻孔数据, 调用 H oo ps 图形 接口, 显示相应钻孔及品位。
0 引言
钻孔可视化是矿体三维可视化过程中的关 键, 大多矿山的钻孔可 视化依赖 国外三维 矿床建 模平 台, 如美国 M int ec 公司的 M edsyst em 软件、澳大利 亚 Surpac 公司的 Surpac、M icro mine 公司的 Micro mine 和英国 M ICL 公司的 Dat amine 等软件平 台。 这些平台经过多年的完善, 系统稳定性较好, 能在一 定程度上模拟矿体的分布情况。但是, 这些系统的 功能与我国实际需求具有一定的差距, 如其矿山管 理理念、煤炭资源勘探、采矿工艺、技术 标准与我国 不同, 另有本土化、价格、服 务等多方面因素。另外 我国矿山种类众多, 各矿山都有其复杂多变的需 求, 很难有一款软件能够适应每个矿山。针对三道 庄露天矿实际问题及运行现状, 本文开发了专门的 三维可视化软件, 实现了三道庄露天矿钻孔的三维 可视化。
收稿日期: 2010- 10- 20; 修订日期: 2011- 03- 07 基金项目: 陕西省重点学科建设专项资金资助项目; 陕西省工业 攻关计划 资助项目 ( 2009K 08- 25) ; 陕西省教 育厅专项 资金资助 项目
( 09JK 529) 作者简介: 冯治东( 1985- ) , 男, 博士研究生, 主要从事矿山信息化( 矿山监控调度、三维矿体可视化) 研究。E- mail: f anst on@ 126. com
也可以运用坐标( , , ) 扩展为三维, 其中 是距离
球心的距离, 是距离 z 轴的角度( 称作余纬度或顶
角, 角度从 0 到 180 ) , 是距离 x 轴的角度( 与极坐 标中一样) [ 3] 。
球坐标与直角坐标的关系为:
x = sin co s
y= sin cos
(1)
z = cos
因此, 对于测斜点 i ( 0< = i < = n- 1, n 为总测 斜点数量) 而言, 将坐标系原点平移到测斜点 i , 则利
引擎所提供的多段线( po lyline) 表示, 然而大多图形
引擎库在提供渲染多段线接口时需要调用者指定多
段线各个特征点坐标, 而在数据库中的定位表只提 供了钻孔的开口坐标, 测斜表只提供了各特征点的
方位角和倾斜角, 所以需要解决的关键问题是: 如何
根据定位表和测斜表推算每个特征点的三维坐标。
本文利用球面坐标系解决这个问题, 球坐标系
示钻孔在第 i 点的倾斜角, az imuth( i ) 表示钻孔在第
i 点的方位角; 根据坐标平移规律和球坐标公式可得
第 i + 1 测斜点在直角坐标系中的全局坐标:
x ( i+ 1) = ( i) sin ( i) cos ( i) + x ( i)
y ( i+ 1) = ( i) sin ( i) sin ( i) + y ( i)
图 2 钻孔可视化模块结构 Fig. 2 The structure diagram of drilli ng visuali zation module
3. 1 H o ops 图形库环境配置 在 Window s XP/ 2000/ 2003 下使 用 Microsoft
Visual St udio 2005 C 进行 H oops 项目开发时, 基 本配置步骤为: 1) 安装 VS2005 及其补丁 SP1。2) 安 装 H oo ps 3dAF Fo r V isual St udio 2005. net 。3) 在 环境 变 量 Pat h 中 添 加: % H OOPS _ INST AL L _ DIR% \ bin\ nt _i386_v c80d\ ; H oops v1700 安装完成 后, 系统会自动增加环境变量 H OOPS_IN ST AL L _ DIR 指明 H o ops 的安装路径。在此路径下的 bin\ nt_i386_v c80d\ 中存有基于 H oops 的应用程序所必 需的动态 链接 库 文 件 ( dll 类 型) 。将 此路 径 加 入 Pat h 变量中能够使得一切应用程序直接访问各自所 需的 dll 文件。4) 设置 H oops 应用程序开发向导。 在 H oo ps 安装路径下的 demo\ mf c\ \ ho ops_appw iz ard 中存有向导文件夹 v cproject s_NET 2005 和向 导英文使用说明 ReadMe. t x t 。该说明中的步骤如