9.地学建模与可视化
测绘技术中的数字地球模型构建和可视化方法
测绘技术中的数字地球模型构建和可视化方法1. 引言数字地球模型是一种结合了地理信息系统（GIS）、遥感技术和全球定位系统（GPS）等技术的三维地球表层表达和可视化的方法。
它以数字化的方式对地球表面进行建模，并通过可视化的手段呈现给用户。
数字地球模型的构建和可视化方法在测绘技术中扮演着重要的角色，本文将探讨其基本原理和应用。
2. 数字地球模型构建方法数字地球模型的构建主要基于遥感数据、地理信息系统和测绘数据等信息源。
常见的构建方法包括以下几种：2.1 遥感影像解译遥感影像是构建数字地球模型的重要数据来源。
通过解译遥感影像，可以提取出地表的各种特征，如地形、植被、水域等。
这些特征可以用于构建数字地球模型的表面属性。
2.2 测绘数据融合测绘数据包括地形地貌、地理标志等信息。
将测绘数据与遥感数据进行融合，可以进一步丰富数字地球模型的表达能力。
例如，将高程数据与遥感影像融合，可以生成真实的三维地表模型。
2.3 全球定位系统（GPS）测量全球定位系统（GPS）提供精确的位置信息，可以用于构建数字地球模型的空间坐标系。
通过GPS测量，可以获取到地球表面点的三维坐标，从而实现数字地球模型的地理定位。
3. 数字地球模型可视化方法数字地球模型的可视化是将模型数据以视觉方式呈现给用户的过程。
常见的可视化方法包括以下几种：3.1 三维成像三维成像是将数字地球模型以三维的方式呈现给用户。
通过使用透视投影和光影效果，可以让用户感受到真实的地理环境。
例如，将地形数据与纹理贴图相结合，可以呈现出逼真的山水风貌。
3.2 虚拟现实技术虚拟现实技术可以将用户带入数字地球模型的虚拟环境中。
通过头戴式显示器和手持设备等交互设备，用户可以自由地探索和交互数字地球模型。
例如，用户可以通过手势或控制器来导航、放大或缩小地图等。
3.3 交互式可视化交互式可视化是通过用户与数字地球模型的交互来实现数据呈现。
用户可以通过鼠标、触摸屏或手持设备等方式与模型进行交互操作，例如选择、查询、标记等。
工程地质三维建模及可视化技术研究
工程地质三维建模及可视化技术研究摘要：在可视化学识与计算机图形学的全面更新进步下，三维地质建模及可视化是如今社会各界的研究焦点。
地质建模可视化方法为地质施工人员在3D空间勘测地质构造、研究地质特征带来了新技术与措施，能为建筑规划设计带来明确的参考标准。
这篇文章我们根据工程地质勘测资料为研究切入点，探索工程地质三维建模和可视化的具体算法和技术措施。
关键词：工程地质；三维建模；可视化技术；研究应用前言地质三维可视化是当前数字化项目的关键要素，是如今数字地质等行业的探索焦点。
通常，地质数据信息，涉及地表地貌、地层环境、断层、地下水位、风化层分布情况及多类物探化探数据，都能在野外测量得出。
这些信息通常是离散数据分布，地质施工人员无法根据这些资料掌握地质体的分布特征，对于这些实测数据，人们希望能够运用可视化技术明确显示出地质分布状况。
所以，地质三维建模及可视化技术的探索发展是计算机广泛应用于地质探索的一个必经之路。
一、地质三维建模及可视化基础1.地质三维可视化及实现技术1.1概述可视化属于心智处理程序，推动人们对事物的勘测及建立概念等。
可视化的一般作用就是透视不可见的理论知识，把抽象知识生动的展示出来。
由于钻井技术的更新进步，人们在地下的工程操作逐渐增多，开发规模逐渐增大，掌握了更全面丰富的数据，为了解地质构造、物质储量带来了更广泛的素材资料。
但是，这些大量的数字公式展示的数据资料，人们的认知有着较大难度，可视化技术能够形象的表达出事物特征，在大量数据资料中了解隐形特点。
可视化技术包括很多科目种类，如计算机图形学、多媒体技术和数据库资源等，一般思想就是根据图形表达数据信息。
一般原理如图1有：①数据预处理。
对原始数据分析处理，减弱噪音及提取感兴趣的信息，并做一定修改完善、再增添一些标记，经过转换得到一致的数据模式。
②建立几何模型。
在预处理之后的信息资料反映出抽象物质的几何图形，分析出物质对象几何属性，确保数据有一定的图形特征。
地理信息技术专业中常见问题解析地理信息系统的三维可视化与建模
地理信息技术专业中常见问题解析地理信息系统的三维可视化与建模地理信息技术专业中常见问题解析地理信息系统的三维可视化与建模地理信息技术专业在当今社会中扮演着越来越重要的角色，而地理信息系统（Geographic Information System, GIS）作为该专业的核心技术之一，为地理数据处理和分析提供了有力的工具。
其中，三维可视化与建模是GIS的一个重要应用领域。
本文将解析地理信息系统的三维可视化与建模的常见问题，旨在帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、为什么要进行三维可视化与建模？地理信息系统的三维可视化与建模是将现实世界的地理空间信息以三维形式呈现给用户，使得用户可以更直观地理解和分析地理数据。
与传统的二维地图相比，三维可视化与建模能够提供更多的信息维度，使得用户在地理分析和决策中能够获得更全面、准确的结果。
二、三维可视化与建模的技术原理是什么？三维可视化与建模是基于地理信息系统的地理空间数据的展示和分析，它主要涉及到以下几个方面的技术原理：1. 三维地理数据模型：三维地理数据模型是表示三维地理对象的数据结构，常见的模型包括面模型、体模型和点模型等。
这些模型能够将地理现象的三维特征以数字化的形式呈现。
2. 三维可视化技术：三维可视化技术包括视角设定、光照模型和纹理贴图等，它们共同作用于三维地理数据，使得用户可以从不同角度观察和分析地理空间信息。
3. 三维建模技术：三维建模技术通过将地理空间信息进行数字化建模，使得用户可以在三维环境中进行模拟和分析。
常见的建模技术包括三维重建、三维投影和三维动画等。
三、三维可视化与建模在地理信息技术专业中的应用在地理信息技术专业中，三维可视化与建模被广泛应用于以下几个方面：1. 城市规划与设计：通过三维可视化与建模技术，城市规划师和设计师可以模拟和分析城市的发展和变化情况，帮助政府和决策者更科学地制定城市规划方案。
2. 自然资源管理：三维可视化与建模技术可以对自然资源进行精细化管理，从而实现对土地利用、生态环境和资源分布等方面的全方位监控，并为资源管理者提供科学决策支持。
如何进行数字地形建模与可视化展示
如何进行数字地形建模与可视化展示数字地形建模与可视化展示是地理信息科学领域的一个重要研究方向。
随着计算机技术的不断发展和地理数据获取手段的不断完善，数字地形建模与可视化展示在地理信息系统、城市规划、环境评估等领域发挥着重要作用。
本文将从数据采集、地形建模方法以及可视化展示等方面进行探讨。
一、数据采集数字地形建模与可视化展示的前提是需要大量的地理数据作为基础。
目前常用的数据采集方法主要有遥感技术和测绘技术。
遥感技术可以通过卫星、无人机等平台获取大范围的地理数据，包括高程数据、影像数据等。
测绘技术则通过地面测量仪器进行数据采集，可以获取精确的地形数据。
对于数字地形建模与可视化展示来说，高程数据是最重要的数据类型之一。
高程数据可以通过全球定位系统（GPS）等技术进行测量，也可以通过数字高程模型（DEM）获取。
DEM是以栅格形式存储的地形数据，可以通过插值算法对离散高程点进行网格化，得到全局范围内的高程数据。
二、地形建模方法数字地形建模方法主要包括三角网格方法、光滑曲面方法和物理模拟方法等。
三角网格方法是一种常用的地形建模方法，其基本思想是将地形表面划分为一系列相邻的三角形，每个三角形以三个顶点的高程值表示。
通过在相邻三角形共享的边上进行插值，可以得到整个地形的连续性。
光滑曲面方法将地形表面视为一个连续光滑的曲面，通过拟合高程点的曲面特征来进行地形建模。
光滑曲面方法可以通过多项式、径向基函数等进行拟合，得到连续性更好的地形模型。
物理模拟方法则通过模拟地形形成的物理过程来进行地形建模。
该方法可以模拟地壳运动、河流侵蚀、风蚀作用等自然地理过程，从而得到更真实的地形模型。
物理模拟方法需要基于地理学和物理学的知识，一般应用于科学研究和环境模拟等领域。
三、可视化展示数字地形建模不仅仅是为了得到一个高程模型，更重要的是将地形数据以可视化的形式展示出来。
可视化展示可以通过地形图、立体模型、虚拟现实等形式呈现。
地形图是最常见的地形展示形式，通过等高线、色阶等方式将高程信息转化为视觉表达，使人们可以直观地理解地形的变化。
测绘技术中常见的地形模型生成与可视化方法
测绘技术中常见的地形模型生成与可视化方法随着科技的进步，测绘技术在地理信息系统、城市规划、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。
其中，地形模型的生成和可视化是测绘技术的重要组成部分。
本文将介绍地形模型生成与可视化方法，并探讨其在实际应用中的作用。
一、地形模型的生成方法1.1 DEM（数字高程模型）DEM是一种常用的地形模型生成方法，通过测量不同区域的地面高程数据，将其进行数字化处理得到DEM。
DEM可以用来表示地表的几何形状，广泛应用于地理信息系统和地形分析。
1.2 TIN（三角网模型）TIN是一种基于三角剖分的地形模型生成方法。
通过将地面测量数据进行点云的处理，建立三角形网络，并基于此生成TIN模型。
TIN模型可以更好地反映地形的复杂性和真实性，适用于地理分析和可视化显示。
1.3 光学遥感影像处理利用光学遥感影像进行的地形模型生成方法，可以通过解译影像中的光谱、纹理或颜色信息，获取地物高度或地形特征。
这种方法可以快速生成地形模型，适用于大面积地形模型的生成。
二、地形模型的可视化方法2.1 多分辨率渲染多分辨率渲染是一种常见的地形模型可视化方法，通过根据观察者的位置和距离，动态选择不同分辨率的地形数据进行渲染。
这样可以在保证可视效果的同时，提高渲染效率，适用于大规模地形模型的可视化。
2.2 光照模型光照模型是一种在地形模型上模拟光照和阴影效果的可视化方法。
通过设置光源、地形数据和材质属性，可以生成真实的光照和阴影效果，使地形模型更加具有真实感。
2.3 动态可视化动态可视化是一种实时生成地形模型并进行交互式操作的方法。
通过结合实时计算和可视化技术，可以根据用户的需求实时生成和修改地形模型，提高可视化效果和用户体验。
三、地形模型的应用测绘技术中的地形模型生成与可视化方法在各个领域都有广泛的应用。
3.1 城市规划地形模型的生成和可视化可以为城市规划提供重要参考。
通过生成真实的地形模型并进行可视化，可以帮助规划师更好地了解城市地貌特征，预测城市发展趋势，优化城市规划设计。
三维地质建模及其可视化研究与实现
摘要摘要本文针对三维地质建模及可视化研究发展现状，在系统分析当前各种建模方法，并综合计算机辅助设计、科学计算可视化、计算机图形学、地质学等学科理论的基础上，提出了表面、体元混合建模的方法，并根据该方法设计了一套可行的三维地质建模及可视化技术方案，开发实现了一套三维地质建模及其可视化软件系统。
本文首先分别以ＮＵＲＢＳ曲面拟合和二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分方法为２条线索，使用表面建模法建立了三维地质构造模型：（１）研究了基于ＮＵＲＢＳ曲面的三维地质面重构方法，探讨了该方法的优劣及其应用场合。
（２）研究了基于交线识别及数据预处理的二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形逐层剖分方法，有效的解决了二维剖分方法产生的层位与断层作用处的几何不一致与拓扑不一致的问题。
在使用表面建模法建立三维地质构造模型后，本文研究了三维Ｄｅｌａｕｎａｙ四面体剖分方法并将它应用到地质建模中：以四面体为体元建立空间四面体模型来表达地质体内部拓扑结构，并基于四面体模型，实现了构造模型、块体模型以及它们间的相互转换。
在以上建模方法研究和试验的基础上，本文以ＯｐｅｎＧＬ为三维图形开发包，Ｍｏｔｉｆ作为用户界面开发工具，在Ｓｕｎ工作站的Ｓｏｌａｒｉｓ平台下，使用Ｃ／Ｃ＋＋语言开发了‘套三维地质建模与可视化软件系统，并使用该系统对胜利油田的实际地质数据建立了一个三维地质模型的应用实例。
关键字：三维地质建模，可视化，Ｄｅｌａｕｎａｙ剖分，ＮＵＲＢＳ曲面拟合，ＯｐｅｎＧＬＡｂｓｔｒａｃＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｓｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙｔｈｅｍａｔｕｒｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｅｘｉｓｔｅｎｃｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｓｕｒｆａｃｅ／ｂｏｄｙ—ｃｅｌｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｂａｓｉｓｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｏｉｌｆｉｅｌｄｄｅｐｉｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａｎｄｉｎｒｅｇａｒｄｔｏｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｃｏｍｐｌｅｔｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｈｅｍｅ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ．Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＮＵＲＢＳｓｕｒｆａｃｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｎｄ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎａｓｔｈｅｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，３一Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔｆｌｒｓｔｌｙ：（１）ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＮＵＲＢＳｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．（２）Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄａｔａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｇａｐｐｏｉｎｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｄｏｅｓｎ’ｔｍａｔｃｈｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｗｈｅｒｅｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｓｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｉｓｓｏｌｖｅｄ．Ａｆｔｅｒ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ３－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＤｉｓｓｅｃｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｏ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ：Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎａｓｔｈｅｂｏｄｙｃｅｌｌ，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＧｅｏｌｏｇｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＭｏｄｅｌｉｎｇ、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＢｏｄｙＭｏｄｅｌｉｎｇＣａｌｌｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ，ｉｎｖｉｅｗｏｆｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｕｓｅｓｓｔａｎｄａｒｄＣ＋＋ａｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ．ＯｐｅｎＧＬａｓ３－ＤｇｒａｐｈｉｃｓｌｉｂａｒａｙａｎｄＭｏｔｉｆａｓＧＵＩｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｏｏｌｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅＴｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｎＳｕｎＳｏｌａｒｉｓｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｂｕｉｌｄｅｓａ３－ＤｇｅｏｌｏｇｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃｄａｔａｆｏｒｍＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌＦｉｅｌｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｌｅ，ＮＵＲＢＳＳｕｒｆａｃｅ，ＯｐｅｎＧＬ声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士／硕士学位论文＝！三缍地厦建撞丛墓互塑丝婴窥墨塞班＝：。
地质地球物理模型可视化与3D建模国内外研究现状
地质地球物理模型可视化与3D建模国内外研究现状最早的地质体3D可视化建模软件诞生于西方。
其发展的一般历程如下：早在70年代初西方矿业界就将三维造型技术应用于地质、矿业领域。
早期的采矿计算机辅助设计阶段是底下三维可视化技术的萌芽和孕育阶段。
之后，随着计算机技术的不断更新和三维造型技术的不断进步，三维造型技术也不断吸取先进技术，在地质领域中的应用也不断得到扩展。
80年代末图像仿真技术和三维GIS 技术的发展，推动了地下三维可视化技术发展，一大批地下三维软件系统被开发应用；90年代初期，开发了大量基于UNIX且用于工作站环境的软件系统。
90年代中期以来，随着微机性能的提高，一些地下真三维建模软件开始一直到Windows操作系统和微机环境。
20世纪80年代以来，三维地学可视化系统应用于地质建模在国外已经变得非常普遍，以美国、加拿大、英国为代表的西方国家相继推出了多种代表性的地学可视化建模软件，如Earth Vision新型地质体建模软件、GeoViz地球物理三维可视化应用软件及3Dseis三维地震分析系统等。
我国科学计算可视化技术的研究始于90年代初期。
由于数据可视化所处理的数据量非常庞大，生成图像的算法又比较复杂，过去常常需要使用巨型计算机和高档图形工作站，因而，数据可视化开始都在国家级研究中心、高水平的大学、大公司的研究开发中心进行研究和应用。
近年来，随着计算机功能的提高、各种图形显卡以及可视化软件的发展，可视化技术已扩展到科学研究、工程、军事、医学等各个领域。
随着本世纪以来矿业的复兴以及GIS热潮在中国兴起，一些GIS软件开发商开始开发通用的三维GIS软件，而一些大型矿业集团也联合一些高等院校或科研机构开始开发专门的地质体三维可视化建模软件。
目前我国具有独立自主版权的三维地质模拟软件有北京理正软件设计研究院开发的“地理信息系统——地质专题”。
近年来国家自然科学基金委员会大力支持地学可视化研究，先后资助了“复杂地质体的三维建模和图形显示研究”、“油储地球物理理论与三维地质图像成图方法”、“地学时空信息动态建模及可视化研究与应用”等项目。
三维地质模型与可视化
三维地质模型与可视化吴强、徐华1.中国矿业技术大学，中国资源开发工程，中国，北京10083 .2.北京化学工程学院，中国，北京102617.回信请寄往吴强(邮箱：wuqiang@)于2003年8月收到回信.摘要三维地质模型技术将在地址数据的获得方法、存储方法、过程与展示方法上带来巨大变化.但是，自从反应地质实体的地址数据承受住多样性、不确定性和复杂性特征后，不够完善和不够便捷的软件系统现在已经得到迅速发展.一些超大规模的模型、断层的数学模型和褶皱的地质模型已经得到发展以至于能够展示复杂地质结构的空间地址构成.以三维地质模型为目的的应用系统的构造已经确定；随着土壤模型和模型应用与核心一样的确定，基于空间数据处理的一个新颖设计概念也已提出.三维地质模型技术的理论与方法有望得到进一步的丰富和发展.鉴于这些理论与方法，基于特征的可视化导航技术得以提出.随着地理数据库，图形库和知识库的动态模拟系统的整合，地质学家将能够获得以直观、形象和精确地方式融入的部分特征和全部特征.关键字：三维地质模型，地质模型，系统结构，可视化数字资源的条形码：10.1360/02ydo475三维地质模型与可视性关键技术问题是解决“数字地球”实施计划的关键技术.目前，三维地质模型主要存在以下困难[1-5]：(1)三维空间数据难以获得：目标与形象复杂的三维地质模型依赖于原始数据.当简单数据是稀少、不充分，地震剖面数据的能力和分辨率不足以及遥感数据模糊时，建立复杂的三维地质模型是很困难的.因此要精确的描述地质实体的空间属性的变化是不可能的.(2)地质实体之间的空间关系是特别复杂的.由于断层引起了地层的不连续分布，岩块岩性各不相同，时间的动态本质和地质过程也体现了这一特征.由于地质实体包含多值面的地质现象，如断层、褶皱、数据特征、拓扑关系和相关计算程序更加复杂.此外，多年生的地质勘探研究和区域映射运动和包含地质对象多样性的复杂离散模型已经得到很大程度上的发展.但是这些模型不能确定空间，时间，和模拟的地质对象和保持其连续性之间的结构的关系.(3)空间分析能力有限.客观因素(如几何复杂度)、不连续性和不确定性都存在与几何模型中，客观因素如应用于三维地质模型过程的多样性等已经导致了用于建立三维地质模型的成熟的理论和技术的缺失和在空间分析能力上现有系统的限制.一．三维地质模型的设计地质结构的几何形状，如褶皱，节理，断层和裂缝，以如下两种基本方法展示：特征描述和空间分布.前者通过应用其本质特征，如：发生、规模，来展示其结构；而后者通过展示从不同复杂的地质结构中提取的几何图元的点，段、表面和体素.这种方法能够给数学分析和地质结构形状的空间描述提供支持.1.1 超大数据模型根据空间划分原则，即：一个物体的任意复杂形状能够通过明确的简单形状来处理，依赖于超大数据的三维地质模型在论文中得以设计.如果问题的对象是由依赖于地质层位的离散点组成，那么一个超大数据模型是根据这些点的空间聚类，而且能根据如下方法确定：如果一个空间域 i li H 1==Ω ，集合{}N l R p p H i ∈∈=,3，即p 是Ω的一个离散点，而且Ω由i H 中的点组成.集合1-=i i i H H L ，i L 包含了这两个集合中的点，那么称反应这两个集合的空间类的i L 为ith 空间.定义SV ik C 如下：c d u ik S S S C =这里，}{}{}{N m L C S S p p S H p p S H p p S i m k i ik d u c i d i u i∈=∈=∈=∈==+ 11,,,，或即：SV ik C 最小细胞的形成和空间层次.SV 中的值i m 的合并可以代表整个空间分布.每个 SV ik C 组成三组分等等.代表分别形成上部和下部的视野和封闭边界的 c d u S S S 和, .为了减少冗余以保持数据的连续性，子集 c S 中的所有点来自子集 d u S S 和，集合 ()φ=◊⋂∂=◊⋃∂=j j j j j S S d u j S S S ,,或，这里，j S ∂ 是开集 j S 中所有界点构成，j S ◊ 是开集 j S 中所有内点构成.因而 d u c S S S ∂⋃∂= 就可以精确的确定.综上，空间域 Ω 可以定义为：i l i m k ik iC -===Ω11也就是说：所研究的区域可被分成几个大数据子集，一个基于 SV 模型的可利用TEN GRID TIN 或, 构造的 ()1例ik M .所有的固体模型的合并 ik M ⋃⋃将能够完整的描述空间几何形状复杂地质体.1.2 描述断层的数学模型在回顾现有的在3维断层的建模技术，最受欢迎的应用技术是由布莱宁等描述的.图1.大数据模型关于三维地质模型与可视化是基于几何数据，如区域研究中 D D 2/3 地震反射数据和观测，断层表面通过每一交叉的断层线和断层点可以相应的形成.在三维地质模型中一个故障的网格模型的可视化的实现.但是，这些方法可获取构造模型的大量数据，而且处理超大表面的有效过程，例如，逆断层是不可用的.此外，没有什么方法可以预测断层在抽样范围内的断层的连续性.为解决这些问题，在三维地质模型中一种新颖的处理的断层模型的方法在论文中的已处理.如果两个故障点的坐标，如：()()22221111,,,,z y x p z y x p 和，断层面的倾角和方向可以得到、预测和演绎端层面的三维空间几何结构.当收集足够的相关时，确保形成端层面的梁断层点的深度可以得到纵向处理. 也就是说，这两个断层点()()22221111,,,,z y x p z y x p 和应满足条件：()()()2121213y y x x z z -+-≤-在这个区域里不难满足此要求.因此，只要相应横层地质、倾角的断层面上的两断层点是断层面赋予的，其一能精确地断层面的孤立方程.当一个故障平面方程计算利用三维坐标等参数断层的性质和一系列的内插的断层实体的故障.一系列的内插的故障点可以自动推导，然后根据对断层的位移，这些内插的故障点可以随着断层面得到一系列的三维坐标插值性质挂上下盘块调整.性质2是利用最大面来近似一个基于拓扑关系的断层，地质实体的每一水平面可以被断层分割成.为了更容易的观察，笔者仅仅展示断层和水平面断层和内插直线.图2(a)展示了一些发生在水平面4和8的断层的性质特点.我们可以看到断层深度转化成45度到60度，然后转至80度.因为进一步的信息在几何上断层和褶皱之间的关于断层点的的获得.断层面可近似为图2中的一条直线.断层面的地质数学描述也能构造数学模型去形成预测参数(图2(c))集断层的连续性,而且提供样条方法、克里格法、反距离加权插值、多项式，这些允许地质学家来做对比不同的参数方法，因而断层的三维模拟更加现实，误差也相应的变小.图2.断层近似平面1.3 褶皱的几何模型虽然现有的自动映射系统己经成功建立了地址表面的简单模型，事实上，他们能够建立复杂曲面模型和复杂的地质对象（卷）如推力、逆断层，褶皱，褶皱等.发生在地质内部的曲线现象称为褶皱，褶皱的地质表面可以通过从钻孔、截面和/或地质图进行数据模拟.对没有值表面的褶皱，上面提到的方法1.1可以应用到三维模拟的实施.这是一个比较复杂的过程，模拟了—将多值表面褶皱.具体的方案描述如下：正如图()b 3显示，边界和发生褶皱可以从其地质图相关信息.为了准确地代表褶皱的空间形状，一组的轮廓被认为构成反映空间分布特征基于不同发生褶皱.那里有一些（例如n ）的轮廓线()n i EI ,,2,1 =，这里，}{n M M J EI ∈≤≤=,1普，即:每个轮廓线由三维有序点集欧氏空间.一些特征点(如铰链点)使冠折合的地方，应选择来表达的两个翅膀的形状背斜或向斜.辅助约束边(如约束边c 在图()b 3)需要分割轮廓线的过程中添加的，所以为使他们的视觉在网格模型保持褶皱的形状不会丢失.在锡模型—把褶皱是由连接EI 、1/1+-i e EI 或和构造基于同步行进之间—分的轮廓(图()c 3).为使平面更加光滑，有必要对每个子表面的有效方法处理地质界面.南东东北图4显示了一个复杂的地质模型随着设计空间地质构造的方法—计量模型.它准确地表示三维模型在其中一个复杂的地质体包括一个倒转褶皱、逆断层和一个折叠的右翼正断层.一个倒转褶皱模型的建立过程.()a地质图和倒转褶皱;()b约束边缘轮廓:()c一TIN模型.3复杂地质模型图4.A D2.三维地质建模系统的体系结构在过去的三年里，三维地质模型—建模技术得到了不断的发展和逐渐成熟.许多技术提供使用不同的路径地质学家通过建模过程和不同的能力，以获得可用的地质和地球物理观测.在3D实现空间数据的集成和一个三维地理信息系统[ 5 ].笔者提出了一个前瞻性的三维模型的构造方法，一个单纯的、复杂的方法呈现了5.2地质映射和基于垂Breunig—塔特斯的不规则地理对象的统一表示，建立了D直数据提取技术—卡尔和倾斜测量法[ 10 ].一个开放的基于CORBA的系统体系结构展示：连接两个现有的地学软件工具—地质三维建模和可视化工具GOCAD地质和地球物理三维建模工具的免疫球蛋白MAS—通过三维地质数据库内核的优势.这种方法是3D模型工具不仅能远程访问的数据，也是先近的3D几何数据库模型[ 11 ]和属性模型，这是被定义为一系列的连锁河畔面[ 12 ].在过去的30年，地质学家都集中模拟地球表面，然而，这个任务仍然有待完成.考虑到目前的情况，理论研究和应用开发环境的发展，面向应用的系统结构三维地质建模是本文提供的(图5)，其中包括三个主要阶段：空间数据的处理，实体建模和模型中的应用.图5.三维地质建模系统的体系结构。
如何进行三维地形建模和可视化呈现
如何进行三维地形建模和可视化呈现三维地形建模和可视化呈现对于地理信息系统（GIS）和虚拟现实技术来说，是一个重要且复杂的任务。
它涉及到对地球表面的各种地形特征进行精确的数字化表达，以便为用户提供清晰、真实的地理感知。
本文将介绍三维地形建模和可视化呈现的基本原理、方法和应用。
一、三维地形建模的基本原理三维地形建模是将地球表面的复杂地形特征以数字化的方式进行表达和呈现。
它的基本原理是利用地理数据和数学模型来描述地形的几何和地貌特征。
常用的地理数据包括数字高程模型（DEM）、地质地球物理数据、卫星遥感影像等。
数学模型则包括曲面拟合、插值算法、聚类分析等。
地形的数字化表达主要有两种方式：网格模型（grid-based）和三角网格模型（TIN）。
网格模型通过在地球表面上构建规则网格，将每个网格单元的高程值（或其他属性）与地理坐标相对应，从而精确描述地形特征。
三角网格模型则通过将地球表面离散化成一系列三角形面片，并将每个面片的顶点位置和属性数据存储在数据库中来建模和表达地形。
网格模型适用于规则地形的建模，而三角网格模型适用于不规则、复杂的地形。
二、三维地形建模的方法在实际应用中，三维地形建模常常需要综合利用多种数据和方法。
其中，数字高程模型是三维地形建模的基础，可以通过激光雷达、测量、遥感技术等手段获取。
除了数字高程模型，其他地理数据，如地质、地球物理数据等也可以用来辅助建模。
三维地形建模的方法包括了基于物理模型的建模、基于统计模型的建模和基于图像解译的建模。
1. 基于物理模型的建模：这种建模方法是使用物理原理来模拟地形的生成和演化过程。
常用的物理模型有水流模型、风蚀模型、地震模型等。
这种方法可以模拟地形的各种地貌过程，如河流侵蚀、土壤侵蚀、露天矿井开采等。
2. 基于统计模型的建模：这种建模方法通过分析地理数据之间的统计关系，来推断地形变量之间的关系。
常用的统计模型包括回归模型、插值模型、聚类模型等。
这种方法适用于没有明确的物理过程可供模拟的情况，可以根据数据的统计特征来推测地形的形态和分布。
三维地质自动建模与可视化
三维地质自动建模与可视化北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟（转载请注明出处和作者，侵权必究）一、前言1.1项目背景数字城市建设方兴未艾。
现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。
同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。
为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。
其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。
上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。
因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。
基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。
基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。
1.2历史回顾2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。
但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业图形处理和分析、跨专业交流提供了极大便利，也促进了配套技术的发展。
相比较国外发达国家，国内的三维地质可视化开发更多是处于探索和研究阶段，到目前为止还没有形成商业化的产品。
三维地形模型的创建和可视化技巧
三维地形模型的创建和可视化技巧地形模型是模拟地球表面地理特征的三维数字模型。
它在许多领域有着广泛应用，包括地理信息系统、城市规划、游戏开发和自然资源管理等。
本文将介绍三维地形模型的创建和可视化技巧，帮助读者更好地理解和运用这一技术。
一、数据获取和处理创建一个真实而准确的三维地形模型，需要从各种数据源中获取和处理数据。
常用的数据源包括卫星影像、激光雷达扫描数据和数字高程模型（DEM）。
卫星影像提供了地表特征的视觉信息，激光雷达扫描数据则可提供高精度的地形高程信息，而DEM则包含了地表高程的数字化数据。
在获取到数据后，还需要进行处理和合并。
例如，可以利用图像处理算法将卫星影像中的地表特征提取出来，并与DEM数据结合，生成具有高分辨率的地形模型。
此外，还可以使用拓扑学算法对多个地形数据进行拼接和融合，以获得更全面和连续的地形模型。
二、地形模型的建模方法在创建三维地形模型时，有多种建模方法可供选择。
其中最常用的方法是基于栅格和基于三角网格。
基于栅格的方法将地形划分为规则的网格单元，并为每个单元分配高程值。
这种方法简单易行，适用于较大范围的地形模型。
然而，由于栅格单元的固定形状和大小，无法完全准确地表示地形的细节。
基于三角网格的方法则更适合表示复杂的地形特征。
它将地形表面划分为无数个小三角形，并为每个三角形分配高程值。
通过增加三角形数量，可以提高地形模型的精度和细节。
这种方法常用于游戏开发和虚拟现实应用中，以实现更真实的地形效果。
三、地形模型的纹理映射为了进一步增强地形模型的真实感，可以为地形施加纹理映射。
纹理映射是将二维图像（如地表照片或地形纹理图）应用到三维地形上的技术。
通过合理选择和处理纹理图像，可以使地形模型更加逼真，并增强用户的沉浸感。
在进行纹理映射时，需要注意分辨率和贴图技巧。
较高分辨率的纹理图像可以提供更多的细节和真实感，但也增加了数据量和渲染复杂度。
此外，还可以使用特殊的纹理映射技巧，如法线贴图、置换贴图和遮挡贴图等，以进一步增强地形模型的细节和表现力。
三维地质建模及可视化系统的设计与开发
目录
01 三维地质建模及可视 化系统的发展历程
03 系统设计
02 需求分析 04 实现方法
05 系统测试
07 参考内容
目录
06 系统维护
随着科技的不断进步，地质学研究已经进入了三维时代。三维地质建模及可 视化系统作为地质研究的重要工具，得到了广泛的应用和发展。本次演示将介绍 三维地质建模及可视化系统的设计与开发。
（4）模型导出与分享：可将地质体三维模型导出为通用的文件格式，如STL、 obj、fbx等，并支持将模型分享到云平台或其他应用中。
2、数据模型设计
GeoModel系统采用体素数据结构进行地质体建模，体素是一种三维网格数据 结构，能够精确描述地质体的空间形态和内部结构。同时，系统还支持将地质属 性数据（如岩石类型、岩石年龄、矿物质含量等）绑定到体素模型上，以便进行 数据分析与可视化。
详细设计
1、界面设计
GeoModel系统的界面采用Qt界面框架，分为建模客户端和可视化服务器两部 分。建模客户端采用图形化用户界面，以方便用户进行地质体三维模型的建立和 编辑。可视化服务器采用交互式界面，以方便用户进行模型的可视化与渲染。同 时，系统还支持多种皮肤和主题的切换，以适应不同的使用场景和用户需求。
2、代码实现
GeoModel系统的代码实现采用C++和Qt框架，利用Qt的类库进行界面设计和 代码编写。在建模客户端中，采用体素数据结构进行地质体建模，利用Qt的图形 化界面类库进行图形化用户界面的设计。在可视化服务器中，采用OpenGL图形库 进行图形渲染，利用Qt的网络通信类库进行数据传输和交互。
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需求分析
三维地质建模及可视化系统的功能需求包括数据输入、数据处理、模型建立、 可视化输出以及交互操作等。技术特点包括高效性、可靠性、易用性和可扩展性。 用户需求包括方便快捷的操作、高精度的模型和可视化效果以及良好的用户体验 等。
地质体三维建模方法与可视化技术现状研究
地质体三维建模方法与可视化技术现状研究引言近年来，针对地学系统的三维地学空间建模已成为3D GIS (Geographic Information System)和3D GMS(Geosciences Modeling System)的研究热点和难点[1,2,3]，其实质是在三维建模的基础上对地质体对象的虚拟展观。
地质体通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以与周围物质相区别的地质作用的产物。
地质体可由各种类型的数据表述，如钻孔数据、地形数据、岩石和土壤数据、地球物理和水文数据等[4]。
地质体三维建模，就是基于三维的环境，利用地质统计学，结合空间信息管理技术和预测技术，对地质体进行三维空间构建，并对其进行地质解释。
它是由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成的一门新兴学科。
自加拿大学者Simon. W. Houlding 于1993年提出三维地质建模(3d Geoscience Modeling)的概念[5]以来，很多人都在致力于三维数据模型的研究，地质体三维建模随即得到了快速的发展，到现在已经形成了一系列的理论与方法。
按Rongxing Li [6]的研究，构建三维地质数据模型的方法可分为表面建模法和实体建模法两大类[7]，其核心是数据结构。
至此，表面建模相对较成熟，而实体建模正处于热研究状态。
1 地质体三维建模方法国内外在地质体三维建模这一领域研究十分广泛，但其中最关键的技术之一是对建模方法的研究，其关键点在于如何将数值数据映射到几何空间[8]。
目前应用到的数据建模方法有几十种，主要可归纳为基于体的建模方法、基于面的建模方法、基于混合的建模方法、基于泛权的建模方法及基于地质统计的建模方法[9]。
1.1 基于体的建模方法基于体的建模方法[10]是通过3D空间的体元分割和真3D实体表达来实现的。
体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行3D空间操作和分析。
三维地学建模与可视化数字地形建模PPT课件
局部优化过程，local optimal procedure ，LOP
LOP局部优化过程
• 热点应用--三角网数字地面模型快速构建算法研究
井测量、GPS技术、钻孔勘探、物理勘探技术 2. 面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、
集成传感技术 3. 体方式：CT扫描、3D地震技术 室内获取方式： 1.点方式：坐标量算、手扶数字化 2.面方式：扫描数字化
空间数据分类获取方法
1. 2D(x,y)： 天文测量、大地测量、工程测量、 地图数字化、遥感
6
地形图
地形曲面几何特征
DEM数据采样策略与采样方法
采样的布点原则
合成孔径雷达干涉测量数据采集方法
机载激光扫描数据采集
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基于声波、超声波的DEM数据采集
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实例地形图数据获取
14
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实例数据
• 已有数据：地形地质图（mapgis工程，里 面包含等高线线数据，线数据里面不包含 属性值）
– 逼近面和实际地形曲面对应点之间满足关系式：
• 光滑性
– 光滑性和平顺性
DEM建立的一般步骤与方法
• 采用合适的空间模型构造空间结构； • 采用合适的属性域函数； • 在空间结构中进行采样，构造空间域函数
；
– 有限性，可计算性
• 利用空间域函数进行分析
规则DEM建立的基本思路
DEM内插方法
2. 地表3D(x,y,z) 与地上3D(x,y,z) ：大地测量、工程 测量、 GPS技术、地图数字化、摄影测量、激光 扫描技术 、SAR/InSAR、集成传感技术、 CT扫 描
基于测绘技术的数字地球建模与可视化
基于测绘技术的数字地球建模与可视化近年来，随着科技的飞速发展，数字地球建模与可视化技术应用逐渐成为研究的热点之一。
基于测绘技术的数字地球建模与可视化，通过对地球表面的数字化、三维建模和数据可视化，使我们能够更加全面、直观地认识和理解地球上的自然环境和人文地理特征，为地理信息系统、城市规划、环境保护等领域提供了强有力的支持。
数字地球建模的基础是测绘技术，而测绘技术的发展又得益于遥感技术的进步。
遥感技术通过卫星、无人机等载体，获取地球表面的大量影像和数据，为地球建模提供了丰富的数字素材。
通过遥感技术获取的海量数据，需要经过测绘技术的处理和模型重建工作，才能真正实现数字地球建模的目标。
数字地球建模的核心内容之一是三维建模。
三维建模是将地球表面的地形、建筑物等物体通过数学模型进行恢复和重建的过程，从而实现对地球的立体描述和可视化呈现。
三维建模技术主要包括激光雷达扫描、摄影测量、数字摄影测量等多种方法，能够高精度地获取地表特征，并将其以三维模型的形式展示出来。
这为我们深入研究地球表面的地形、地貌、建筑和人文景观提供了一个全新的视角。
数字地球建模的另一个重要组成部分是数据可视化。
通过将大量的地理、气象、环境等数据以图形化的方式呈现出来，可以更加直观地展示和分析地球上的各种现象和变化。
数据可视化技术包括流线图、热力图、饼状图等多种方法，可以帮助我们发现数据中的规律和趋势。
例如，在城市规划中，我们可以通过数据可视化的技术，直观地展示交通拥堵、人口密度等现象，为城市的规划和交通管理提供科学依据。
数字地球建模与可视化技术的应用领域广泛。
在城市规划中，数字地球建模技术可以帮助规划者更好地了解城市的地形、交通情况，为城市的发展和规划提供依据。
在环境保护中，通过数字地球建模与可视化技术，我们可以对水质、植被、土地利用等环境因素进行全方位的监测和分析，为环境保护决策提供科学数据。
在旅游和文化遗产保护中，数字地球建模技术可以将历史遗迹、文化景点以及自然景观进行数字化和三维呈现，为游客提供更加真实、全面的体验。
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中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1、课程描述
地学建模是利用已有地学观测数据构建地球实体模型，并利用计算机求解模型获得地球实体的时空变化过程和演化规律，从而预测、预报其演变趋势。
因此，地学建模是地球信息科学与技术面向应用服务的重要手段。
本课程以包括地球深部结构、海底地形、沉积地层和海洋水体等多圈层观测数据为基础，讲授数学模型的构建、动力过程的模拟以及采用三维可视化的计算机技术表达模型结果和地学信息的方法，并通过固体地球动力学模型和海洋动力模型的构建及模拟案例加深实践应用。
Geological modeling aims to establish the earth model based on overserved data, to obtain the temporal- spatial variation of the earth by solving the model and further forecast its evolution trend. Geological modeling is an important methodology for the application of geo-informatics and technology. This course will provide the basic knowledge of model establishment, dynamic simulation and visualization technique of the model results, based on the observation data of the deep earth structure, seabed topography, sedimentary strata and ocean waters. The cases of construction and simulation of solid geodynamic model and ocean dynamic model will also be provided to practice.
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2、设计思路
本课程以课堂讲授为主、上机实习为辅，课堂着重讲授模型建立、过程模拟和可视化的基础理论和基本技术。
实践部分，引导学生利用计算机进行海底地形建模，并进行固体地球动力学数值模拟和海洋动力学数值模拟的实践应用。
通过对模型结果利用计算机技术进行地学信息三维可视化，实现学生对地学系统的建模与可视化。
3、课程与其他课程的关系：
本课程的先修课程为《高等数学I1》、《大学物理Ⅱ1》、《计算方法》及《C及C++程序设计》。
学生需要了解高等数学中微积分的概念及定理、矩阵及行列式的概念及运算、线性方程组、非线性方程、常微分方程等的基本概念和定理。
能够利用编程语言，通过上机实习实现海底地形建模和对结果图像的绘制和显示，加深对地学建模的理解。
二、课程目标
（一）专业教育目标
本课程目标是培养学生能够针对复杂工程实际问题，在结合专业知识建立数学模型的基础上，利用本课程所学知识选择合理模型，并通过编写程序、上机计算对结果进行分析及可视化，学生能够：
（1）掌握地球多圈层结构模型的建立方法；
（2）掌握固体地球动力学模型和海洋动力学模型数值模拟的基本方程和原理；
（3）利用编程语言将图像绘制转换为计算机可识别和执行的程序，在计算机上对地学信息进行三维可视化和简单分析，提升解决实际问题的能力。
（二）思政教育目标
本课程主要讲授在现今地球最新观测数据基础之上构建地球深-浅部模型的方法。
这就要求同学在掌握多方面地学知识基础之上，还应该树立正确的科学观、世界观、
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人生观和价值观，具备工匠精神，为国家及人类未来可持续发展提供理论帮助。
因此，在授课过程中，思政目标如下：
（1）、了解学科发展近况，知道地学建模的主流软件依然是国外软件，存在软件技术“卡脖子”的问题，努力学习，未来克服技术屏障，构建出自己的建模软件系统；
（2）、培养学生对地信专业的思想感情，树立正确的地球科学观，培养学生严谨治学、吃苦耐劳的工匠精神；
（3）、掌握地学建模和可视化的逻辑概念和科学思维方法，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
通过本课程的学习，使学生能够实现对复杂工程问题的识别和表达（支撑毕业要求2.1），并设计满足需求的模型分析方案和解决方案（支撑毕业要求2.3和3.1），同时综合考虑工程方案的安全、环境等因素（支撑毕业要求3.2）并开展相关的研究（支撑毕业要求4.2），增强专业信心、培养科学精神，在上机实习和解决问题过程中，增强沟通能力和团队合作意识。
三、学习要求
要完成所有的课程任务，学生必须：
（1）课前适当预习，按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试，出勤率和课堂表现是平时成绩考核的组成部分。
（2）按时完成课后作业，这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。
延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。
（3）按时参加上机实习，完成教师布置的算法编程和图像绘制等作业，这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互学习和探讨。
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四、教学进度
五、参考教材与主要参考书
主要参考书
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[1]《地学空间信息建模与可视化》，芮小平，于雪涛著，电子工业出版社，2016.
[2]《近海环境流体动力学数值模型》，孙文心编著，科学出版社，2004.
六、成绩评定
（一）考核方式 D ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
课下作业、课堂讨论及平常表现评分标准：
1）课下作业的评分标准（百分制）
2）课堂讨论及平时表现评分标准（百分制）
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上机实习报告评分标准（百分制）
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
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