摘要：
平面地质图综合了地质野外勘察工作成果与地质专家知识,揭示了地区的岩石、地层和地质构造等信息,是人们了解区域地质最易获取和最直接的数据源。研究基于平面地质图的三维地质体建模方法,能够有效地解决缺少甚至没有钻孔、剖面等数据的基岩区域的地下空间三维建模与模拟问题。目前,直接基于平面地质图建模的研究中存在着产状信息分布稀疏、建模结果难以人工交互干预等问题,因此本文提出一种以图切剖面为中间数据,基于平面地质图的三维地质体建模方法。 图切剖面图是地质剖面图中重要的一种,其数据主要来源于平面地质图,同时还融合了丰富的专家知识经验。图切剖面图与平面地质图相配合,可以获得地质构造的立体概念,反映地质体与地质构造在空间上的相互关系及地质演化关系。因此,用平面地质图和图切剖面构建三维地质体模型具有数据量足、覆盖面广的优点。 本文主要的研究结论与成果包括以下几个方面: (1)本文详细分析了平面地质图包含的图面信息、要素的空间几何关系、地质对象的符号化表达等内容,在此基础上设计了相应的数据模型与存储结构来表达平面地质图所蕴含的丰富信息,为图切剖面的生成奠定基础。 (2)在分析手工图切剖面图绘制流程、数据特征和需求特点的基础上,设计了图切剖面的数据模型与数据结构,针对各要素在图切剖面上的表示设计了基于计算机的图切剖面自动生成算法,实现了交互式任意方向、任意密度的图切剖面自动获取,并针对断层、褶皱的生成提供了解决方法。 (3)对现有三维空间数据模型和基于剖面的三维地质建模方法各自的特点进行了归纳与总结,针对图切剖面的特性,设计了基于规则体元构建三维地质体模型的算法,并通过线性八叉树对生成的体模型数据进行组织,以提高空间搜索效率,使模型更有利于几何特征计算、布尔操作及快速显示。 本文的研究成果,一方面实现了基于计算机的图切剖面自动生成,提高了地质图件的生成效率和利用价值,另一方面通过图切剖面对平面地质图的信息进行充分而有效的挖掘,用来为三维地质建模提供数据支持,增强了建模的可控性。该方法不仅为解决当前建模中存在的数据不足、建模自动化程度较低及精度不够的问题提供了新的思路,扩大了三维地质建模可利用的数据源,实现了宏观尺度上自上而下的浅表地层的模型构建,同时也为其他微观精细建模提供引导和辅助,为进一步实现多源数据(钻孔、剖面、物探等)融合进行模型优化和逐步求精打下了基础。
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