水利水电工程三维地质建模可视化技术研究

【摘要】：工程地质三维建模及可视化技术借助于计算机和科学计算可视化技术,直接从3D空间角度去理解和表达地质对象的几何形态、拓扑信息和属性特征,这对工程决策和灾害防治意义重大,已经成为岩土工程科学、工程地质学、数学地质学和计算机科学等多学科交叉领域研究的前沿和热点。本文针对多源地质数据的耦合分析、地质体的复杂性、信息量大、分析要求高、模型的可靠性及其后期更新修改等难点,从理论分析着手,结合地质数据库与catia建模软件并对catia进行了相关的二次开发,实现了水利水电工程三维地质模型的建立,主要研究体现在以下几个方面： (1)建立地质数据库系统。保证了从数据采集、解译到数据入库以及后期三维地质建模应用的数据自动提取和相应格式转换,为工程地质信息的管理和维护提供了有效手段,同时也为后期三维地质建模提供了数据支撑。 (2)利用数据库实现二维图件(钻孔柱状图)的自动成图。 (3)基于前人的理论研究,本文从理论上阐述了三维地质建模的难点和关键问题,并且分析了水利水电工程中原始地质数据的数据来源、数据格式、数据特点。结合catia建模的思路和流程,总结出地质建模一般的方法和思路,并分别介绍了地表面、地层分界面、断层面、风化层等地质结构面的构建方法。 (4)结合地质数据库,对于catia三维地质建模中基于钻孔数据进行地层划分以及构建地层分界面的过程进行了二次开发,并对利用二维剖面图构建地层分界面的过程,本文提出了其简化过程。 (5)将地质数据库并结合catia建模软件应用于井冈山水电站中,用于对现场实际工程数据的管理以及三维地质模型的建立与分析,从而验证本文三维地质建模方法和思路的可行性以及系统的实用性与科学性。 【关键词】：三维地质建模 水利水电工程 可视化 地质数据库 CATIA建模
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV221.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 技术背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 地质数据库研究现状10-11
• 1.2.2 地质体三维建模技术研究现状11-13
• 1.2.3 三维地质建模软件开发现状13-15
• 1.3 研究思路和技术路线15-16
• 1.3.1 研究思路15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 1.4 研究内容及章节安排16-18
• 第二章 地质数据库设计18-46
• 2.1 地质数据库总体结构设计18-19
• 2.2 数据字典的建立19-31
• 2.2.1 测量部分数据库表设计19-21
• 2.2.2 信息源其他部分数据库表设计21-30
• 2.2.3 数据库表设计说明30-31
• 2.3 数据库功能实现31-45
• 2.3.1 数据库信息录入界面设计31-38
• 2.3.2 成果输出界面设计38-41
• 2.3.3 界面功能实现模块41-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 水利水电工程地质建模基本问题概述46-57
• 3.1 三维地质建模概述46-47
• 3.2 三维地质建模关键问题分析47-50
• 3.2.1 三维地质建模难点分析47-48
• 3.2.2 三维地质建模方法分析48-50
• 3.3 空间离散数据的插值与拟合50-56
• 3.3.1 曲面插值方法介绍51-54
• 3.3.2 基于插值与逼近相结合的拟合方法54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 工程地质三维建模实现过程57-75
• 4.1 工程地质建模实现框架57-58
• 4.2 水利水电工程地质原始数据分析58-61
• 4.2.1 地表空间数据59-60
• 4.2.2 地下空间数据60
• 4.2.3 地质原始数据特点分析60-61
• 4.3 结合钻孔数据的地层划分61-66
• 4.3.1 地层数据来源及特点61-63
• 4.3.2 地质现象的空间特征63-64
• 4.3.3 地层的划分64-66
• 4.4 地质结构面的构造66-74
• 4.4.1 NURBS结构66-70
• 4.4.2 地表面的构建70-71
• 4.4.3 地层分界面的构建71-72
• 4.4.4 断层面构建72-74
• 4.4.5 界限类地质对象建模74
• 4.5 本章小结74-75
• 第五章 Catia建模75-93
• 5.1 Catia建模概述75
• 5.2 地表建模75-80
• 5.2.1 点云数据形成并导入CATIA76-77
• 5.2.2 修饰点云77-78
• 5.2.3 构建mesh地表面78-80
• 5.3 地层分界面建模80-85
• 5.3.1 基于钻孔资料建模的简化80-84
• 5.3.2 基于剖面建模及其简化84-85
• 5.3.3 结合多种勘探资料建模85
• 5.4 覆盖层建模85-86
• 5.5 地质体的建立86-88
• 5.6 地质剖面生成88-92
• 5.6.1 工程制图模块88-90
• 5.6.2 装配设计模块90-92
• 5.7 本章小结92-93
• 第六章 工程应用实例93-98
• 6.1 研究区域工程概况93
• 6.2 研究区域基本地质条件93-94
• 6.3 井冈山水电站工程三维地质建模94-98
• 第七章 结论与展望98-100
• 7.1 结论98-99
• 7.2 尚待解决的问题99-100
• 参考文献100-106
• 致谢106-107
• 攻读学位期间参与的科研项目107

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