基于OpenGL的切片合成法及其在三维地质模型可视化中的应用
基于OpenGL 的切片合成法及其在三维
地质模型可视化中的应用
朱小弟①,李青元②,曹代勇①
(①中国矿业大学北京校区,北京100083;②中国测绘科学研究院,北京100039)
[摘要]介绍了基于OpenGL 的剪取变换和累加缓存操作而提出的“切片合成法”,其基本原理就是对三维地
质模型等间距裁剪一系列“薄片”,然后在帧缓存的累加缓存中进行迭加合成,最后生成地质界面的等深线图或剖面系列,它避免了裁剪平面与T I N 求交、等值线追踪等繁琐的操作。此方法在三维地质模型可视化、医学断层扫描三维成像等领域都有应用价值。
[关键词]OpenGL ;地质模型;三维;可视化;切片合成法
[中图分类号]P 62 [文献标示码]A [文章编号]1009-2307(2001)01-30-03
1 引 言
OpenGL 是SG I 公司推出的一个三维图形A P I
函数包。在W indow s 平台,M icros oft 公司的V C 、Boland 公司的BC 都支持OpenGL 的函数调用。OpenGL 已受到计算机图形学界越来越多的重视,并成为一个事实上的工业标准。市场上大部分的三维图形软件都是用OpenGL 编制的。OpenGL 以其诸多的优点倍受三维软件开发者的青睐,国内廖朵朵、张华军[1]、赵韶平[2]等人对OpenGL 作了较多的理论研究和地学工程应用,但多限于地形表面三维可视化。OpenGL 用于三维地质模型可视化方面的应用尚不多见。三维地质模型可视化中涉及到很多其它三维模型可视化中不曾遇到的问题,如多界面、断层切割、剖面制作等独特的技术难点与要求。其中,多界面等高(深)线图、剖面图的制作技术虽不高深,但非常繁琐,需用不同的平面与不同地质界面的T I N 进行求交,然后进行等值线跟踪等很多繁杂的操作。OpenGL 有很多很强的三维图形处理功能,如剪取变换、累加缓冲区的图像合成功能等,很好地发掘利用这些功能,可以给三维模型可视化的软件设计带来很多便利。这些功能如果应用得当,可能几十行程序就能实现用传统方法几千行程序才能达到的目的。本文所提出的“切片合成法”就是一例。
2 切片合成法提出的背景
多年来,人们在利用计算机制作二维等值线图时,最常用的方法有两种:一种是规则网格法;另一
种是三角形网格法。规则网格法的步骤是:①对随机
分布数值点的区域做出等间距的矩形网格,以已知的数值点为控制点,插值计算出矩形网格节点的数值;②计算规则网格边上的等高点;③搜索每一条等高线的起始点;④追踪并画出每一条等高线。三角形网格法的步骤是:①对随机分布的数值点为控制点进行三角剖分,联接形成三角网;②在三角形边上内插等高点;③搜索每一条等高线的起始点;④追踪并画出每一条等高线。
这两种方法同样也可以用在三维作图中,首先要建立规则三维网格,在某一层网格上通过插值计算便可形成二维规则网格。实际应用中,人们往往采用T I N 表面技术与三维规则网格技术相结合的方法来解决这一问题。具体是把作好的T I N 表面转换到三维规则网格上,再从三维规则网格上计算等值线。另一种方法是用一系列水平面和T I N 表面求交来获得等值线,这两种方法的程序量都非常大。笔者提出一种基于OpenGL 的裁剪变换和累加缓存的图像合成操作的等高线图制作方法,称为切片合成法,来解决三维地质模型的地质界面等高线图或系列剖面图的制作显示问题。
3 切片合成法的原理
切片合成法的提出是基于OpenGL 的裁剪变换(也称剪取变换)操作和帧缓存中累加缓存的图像合成功能。
OpenGL 显示三维模型时需先对模型进行投影
收稿日期:2000209221
基金项目:国家自然科学基金资助项目(49771059)
第26卷第1期2001年3月 测绘科学Science of Surveying and M app ing
V ol .26N o .1
M ar .,2001
变换和裁剪变换。
(1)投影变换
投影变换的目的是定义一个视景体,视景体之外的部分将被裁剪掉。投影变换使用六个裁剪平面(上、下、左、右、前、后)来定义视景体,整个三维模型应该包含在视景体中。投影变换有正投影和透视投影两种,正投影又称平行投影,其特点是投影后物体的大小尺寸不变;透视投影的特点是投影后距离视点近的物体显得大,距视点远的物体显得小。
(2)裁剪变换
就是除了视景体的六个裁剪面以外,OpenGL 还允许定义至多六个(在一个方向上至多两个)附加的裁剪面来进一步限制模型的显示范围。在切片合成法中,一次使用同一个方向的两个附加裁剪面,使显示范围仅为一个薄片切片。地质界面在显示范围(切片)内,在与切片垂直方向上的投影呈线状或带状。线的粗细或带的宽度与切片的厚度、切片与地质界面的夹角有关。切片越薄,线或带越细,反之亦然;在切片厚度不变的情况下,切片与地质界面的夹角越接近90°,线越细或带越窄;反之,越接近0°,线越粗或带越宽,如图1所示。在切片合成法中需制作一组平行的切片,而OpenGL最多允许定义六个(同一方向至多两个)附加裁剪面,这就需要用到帧缓存中的累加缓存。
(3)缓存
OpenGL把存储要绘制的图像的内存区称为缓存(buffer),系统中所有的缓存统称帧缓存(F ra m e2 buffer)。OpenGL绘图程序是向帧缓存中写入要绘制的图元,帧缓存准备好以后再提交给系统进行显示。可以利用这些帧缓存进行颜色设置、隐藏面消除、场景反走样和模板等操作。帧缓存由颜色缓存、深度缓存、模板缓存和累加缓存组成。①颜色缓存:用于图形画入,显示器上显示的画面和相应颜色缓存中的画面是一致的;②深度缓存:用于保存每个像素的深度值,常用于消隐操作;③模板缓存:用于保持屏幕上某些部位的图形不变;④累加缓存:同颜色缓存一样,也可保存图形颜色数据,不同的是, OpenGL图形操作不能直接写入累加缓存,但可以将每次对颜色缓存操作的结果存入累加缓存,累加缓存可以累加一系列由颜色缓存传来的图像从而形成合成图像,累加缓存的结果要被拷贝到颜色缓存后才能被显示出来。
(4)切片合成法
从视景体的一端(例如顶端)裁剪一个薄片作为显示区域写入颜色缓存并转存到累加缓存,然后向另一端(下)移动一定间隔(等高线间隔)裁剪第二个薄片写入颜色缓存并加入累加缓存。如此连续地裁剪一系列薄片直到到达视景体的另一端(底部)。最后将累加缓存中的合成图像拷贝到颜色缓存并提交给系统进行显示。如图1所示
。
图1 切片合成法示意图
4 切片合成法使用中的注意事项
在垂直方向上,以等间隔作数个水平薄切片,再将这些切片合成起来,便可生成该界面的等高线图,并且切片的间隔就是等高线的间隔。在地质模型的某个方向作垂直切片就可用该方法获得该方向的地质剖面,如图4所示。
往往因不同的地质界面,特别是不同的断层面与切片之间的夹角变化较大,不同地质界面在剖面中生成的线型也不一致,这就需要分别做出不同地质界面的切片,并通过调整切片的厚度优化线型,最后合成不同地质界面的切片,方可获得较好的效果。线型通过切片的厚度来控制。需要强调的是,由于地质界面不是理想的规则曲面,所以无论怎样控制切片的厚度都不能得到完全理想的线型,故实际应用中,要利用二值图像中的细线化技术对等值线进行必要的处理。
地质界面的等高线可以用三种不同的方式显示。第一种是单色彩,如白色、黑色或其它颜色;第二种是彩色,以切片的高程来控制等高线的颜色,即等高线的颜色反映了地质界面的高程。第三种是单色色调变化,用某种色彩从纯色过渡到白色来表达不同高度的等高线。严格地讲,第三种方式应归为第二种方式,但由于它有较好的表现效果和应用性,故被单独列出。由此可以看出,表现地质界面的形式丰富多彩。
为保证等值线不变形,切片需在模型平行投影方式下生成。
切片合成法仍需建立地质界面的T I N模型,节
13
第1期 朱小弟等 基于OpenGL的切片合成法及其在三维地质模型可视化中的应用
省的只是切面与T I N 求交、
追踪等高线的步骤。5 切片合成法绘制断层切割的煤层底板
下面以安徽省某勘探区C 82煤层底板面的等高线显示为例,来说明切片合成法的应用。
该勘探区C 82煤层被多个断层切割,断层使煤层的连续性遭到破坏,使一个原本连续的曲面变成几个独立的曲面片。断层两侧的块段需分开进行剖分,即T I N 的三角形不能跨越断层,如图2所示
。
图2 C 82煤层底板T I N
合成不同深度的切片后得到的煤层底板等深线
图如图3所示。从图3可以看到每当等深线延伸到断层边上就断开了,等深线图上没有断层描述,如何获得断层线呢?如果将煤层底板面投影到水平面,就能看出断层线是轮廓线的一部分。二值图像中求轮廓线是一个较为成熟的技术,可以很方便地作出轮廓线。具体作法是先用消瘦法将平面上的投影缩小到一个像素,再用原投影减去缩小后的投影,即可获得轮廓线。轮廓线中除断层线外,还包括煤层的自然边界和勘探区边界
。
图3 用切片合成法制作的C 82煤层底板等深线图
切片合成法切制的剖面图如图4所示。
6 结束语
作者根据三维地质模型可视化中制作地质界面
图4 用切片合成法制作的勘探区剖面图
等深线图、系列剖面图的实际需要和OpenGL 的裁剪变换和累加缓冲的图像迭加功能,提出了切片合
成法制作界面等深线图、系列剖面图,该法充分利用了OpenGL 的特殊的运算功能,其实现技术简单,编程实现容易,在三维地质模型可视化、医学断层扫描三维成像等领域都有应用价值,因而具有普遍的理论和实用价值。
参考文献
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质模型可视化技术研究[D ].[硕士论文].北京:中国矿业大学北京校区,1999.6]
作者简介:朱小弟(1963-),男,高级
工程师,1983年毕业于桂林冶金地质学院物探系,1983-1996在安徽省煤田地质局从事地质、物探应用软件开
发,1999年在中国矿业大学北京校区获硕士学位,毕业后在安徽省煤田地质局从事三维可视化软件开发。
2
3 测绘科学 第26卷
least squares are p resented as a ne w m ethod in res ponse to overcom e the defects w h ich are often occur in the conte mpo2 rary GPS leveling.T he surveying data w ith GPS in s outhw est of Ch ina are dis posed by using B2s p line least squares, th rough the num erical results w e can draw a conclusi on that the p recisi on and stability of B2s p line least squares are better than other calculati on m ethods in l ocal GPS leveling.
Key words:GPS leveling;anom aly heigh t;B2s p line least squares
GU I Q ing2m ing,GUO J ian2feng,S U I L i2fen,M EN G Fan2yu(Institute of Surveying and M app ing,Infor m ati on En2 gineering U niversity of PLA,Zhengzhou,450052)
A L i v i n g Exam ple of p-distr i buti on Exper i m en t on Theoreti-ca l Average
Abstract:T he paper infers the for m ula of theoretical av2 erage,w h ich is a k ind of esti m ate m ethod betw een arithm etic average and m edian.A ccording to the de mm and,w e have a suitable choice of robust and efficiency,and then experi m ents have been carried out in the different situati on of p2distribu2 ti on.
Key words:p2distributi on,theoretical average
HUAN G J ie(Guilin Institute of T echnol ogy,Guangxi, 541004)
A D esi gn Study on"A tla s of Shenzhen C ity"
Abstract:T h is paper discusses the p rinci p le of the design of"A tlas of Shenzhen C ity",the design of for m at,scale and p rojecti on of the atlas,the design and comp ilati on of base m ap,generalm ap and the m atic m ap of the atlas,the design of col or,arrange m ent,cover and technical route.
Key words:atlas,m ap design,Shenzhen
H E Zong2yi(Insititute of L and Science,W uhan U niversi2 ty,W uhan,430079)
Sl i ces Syn thesis and Appl i ca ti on i n3D Geology M odel V isu2 a l i za ti on
Abstract:T h is paper introduces a ne w m ethod-"Slices Synthesis",w h ich is based on OpenGL cli p transfor m and ac2 cum ulati on buffer.T he p rocedure is cutting a serial of slices in equidistant to3D geol ogy model and add the m in accum ula2 ti on buffer to for m a synthesis contour m ap or a serial p ro2 files.T h is m ethod dose not need seek j oin of p lane w ith T I N, trace contour line and s o on.T h is m ethod can be used in3D geol ogy model visualizati on and m edicine CT3D visualizati on.
Key words:OpenGL,3D,Geol ogy M odel,V isualizati on, Slices Synthesis
ZHU X iao2di①,L I Q ing2yuan②,CAO D ai2yong①(①Bei2jing Graduate School,Ch ina U niversity of M ining and T ech2 nol ogy,Beijing,100083;②Ch inese A cade m y of Surveying and M app ing,Beijing,100039)
Apply i n g S M O.R.to Setti n g up GI S
Abstract:T he paper si m p ly introduced S M O.R., the syste m and structure of syste m science,the features, m ethods and p rinci p les of syste m.O n th is basis,it discussed the relati onsh i p betw een S M O.R.and G IS and used S M O.R.to Setting up G IS.
Key words:S M O.R.,G IS,Setting up G IS.
GON G Q iang(H arbin Institute of T echnol ogy A dm inis2 ter upon A cade m e,H arbin,150006)
Recen t Advances i n Globa l Positi on i n g Syste m(GPS) Abstract:T h is paper deals w ith the recent advances in gl obal positi oning syste m(GPS).F irst of all,the p rinci pal er2 ror s ources of GPS observati ons are analysed.T hen the scien2 tific app licati ons of s pace based GPS are described,of w h ich the TO PEX and M icrolape m issi ons are excellent examp les of great success.W ith regard to the app licati on of GPS to m ete2 orol ogy(GPS M ET),detailed descri p ti on is given to earth based GPS M ET and s pace based GPS M ET,they stand at the front of recent advances in GPS.
Key words:radi o occulfati on technique,li m b s ounding, m app ing functi on,k ine m atic GPS positi oning,app licati on of GPS to m eteorol ogy(GPS M ET),earth based GPS M ET, s pace based GPS M ET
HU M ing2cheng(Ch inese A cade m y of Surveying and M app ing,Beijing,100039)
New D evelop m en t on I n tegr ity M on itor i n g Technology of WAD GPS
Abstract:T h is paper introduce devel opm ent of integrity monitoring technol ogy on WAD GPS,s pecify ERA I M m ethod w h ich app ly Kal m an filter,s om e other m ethods of integrity monitoring technol ogy is gave at the sam e ti m e,such as auxil2 iary RA I M m ethod,m id2value select m ethod and p seudo2 satellite m ethod.
Key words:WAD GPS,integrity monitoring,ERA I M m ethod,auxiliary RA I M m ethod
B I J in2zhong,L I Yu2lin(Ch inese A cade m y of Surveying and M app ing,Beijing,100039)
Ana lysi n g the Hu man ity Env i ronm en t of Sc i ence and Tech-nology H istory of Ch i n ese Survey i n g and M app i n g dur i n g La st Y ears of M i n g D yna sty and F i rstY ears of Qi n g D yna sty -The M issi onar i es and the D evelop m en t of Sc i ence and
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三维地矿模型可视化控件研究
收稿日期：2011－10－25；修回日期：2012－01－29基金项目：国家自然科学基金项目（70971059） 作者简介：王彦彬（1977－），男，河北保定人，博士研究生，研究方向为网络数字矿山系统。 三维地矿模型可视化控件研究 王彦彬，车德福，郭甲腾，张维国 （东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004） 摘 要：三维建模与可视化是网络数字矿山系统的一个重要组成部分，在网络环境下实现地矿模型的三维可视化，需要在 客户端对原始数据或者模型数据进行三维再现。为了便于与前期工作相结合，同时为了提高系统的运行效率，文中在分析ActiveX 控件的基础上，采用ActiveX 控件结合OpenGL 图形库的方法实现地矿模型在网络环境下的显示与交互。结果表明，使用控件将业务逻辑进行封装实现三维地矿模型可视化，有利于软件复用，提高软件开发效率，并能有效解决客户端与服务端负载平衡问题。 关键词：数字矿山；控件；ActiveX ；OpenGL ；地矿模型中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1673－629X （2012）06－0061－03 Research on Visual Control of 3D Geological Model WANG Yan －bin ，CHE De －fu ，GUO Jia －teng ，ZHANG Wei －guo （School of Resources ＆Civil Engineering ，Northeastern University ，Shenyang 110004，China ） Abstract ：3D modeling and visualization is important parts of web digital mine system．It needs to reconstruct the raw or model data to re-alize 3D visualization of geological model．In order to combine with the early works and to improve the working efficiency ，analyzed the realization of ActiveX controls ，realized the visualization and interaction under the internet environment by ActiveX and Open GL．The re-sults showed that using controls could benefit to software reusing ，help to improve programming efficiency and could efficiently solve the load balance between client and server． Key words ：data mine ；controls ；ActiveX ；OpenGL ；geological model 0引 言 随着计算模式和网络的发展，B /S 模式得到广泛应用 ［1］ ，数字矿山系统的建设也逐渐与网络结合。数 字矿山系统建设中，三维地矿模型的建模与可视化是一个重要的组成部分，通过三维地矿模型工作人员可以直观地观察地质体内部结构和特征，同时也利于对模型进行空间分析，帮助地学工作者在动态场景中分析、推理，深入了解相关的变化特征以及规律。 网络数字矿山系统建设的重点之一就是在网络环境下再现三维地矿模型，当前网络三维可视化技术主要有VRML （X3D ）、 Java3D （JOGL ）以及采用控件结合DirectX3D 或者OpenGL 的方法进行实现 ［2］ 。其中 VRML （X3D ）的运行需要相关插件的支持，虽然开发过程比较容易，比如现在的3D MAX 等建模软件均提供了对它的支持，可以直接将建模结果输出为VRML （X3D ）文件，但是它很难与数据库结合，同时它的运 行效率也待进一步提高；Java3D （JOGL ）是在Java 环境下进行三维模型开发的主要技术手段， 本身具有很多的优点，比如便于和数据库连接，具有跨平台性等，但是它也有一些缺点，如执行速度的问题、显示效果的问题等；采用控件结合DirectX3D 或者OpenGL 的方法可以提高渲染速度，并且可以方便地与前期开发的C ++成果进行结合，目前也有很多的软件和相关工作采用控件的方法进行实现，因此在网络数字矿山系统建设中可以采用控件结合OpenGL 的方式实现客户端模型的可视化。 1 ActiveX 控件 ActiveX 技术是微软公司提供的一种基于COM 的 综合技术，它与Windows 系列操作系统紧密结合，在很多领域得到广泛应用 ［3 6］ 。ActiveX 控件是ActiveX 技 术的重要组成部分，一个ActiveX 控件基本上是一个 支持IUnknown 接口的OLE Object ［7］ ，需要在ActiveX 容器中才能运行，容器通过控件中定义的方法、属性、事件等与控件进行通信。 ActiveX 控件具有如下的优点：容量小能通过IE 第22卷第6期2012年6月 计算机技术与发展 COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol．22No．6June 2012
三维数字化制造
三维数字化制造 为实现贯穿于飞机全生命周期的三维数字化制造技术，以集成的三维数字化模型替代二维工程图纸成为唯一制造依据的本质，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，真正达到无图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造。 当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅猛，三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用。同时，随着计算机和数控加工技术的发展，传统以模拟量传递的实物标工协调法被数字量传递为基础的数字化协调法代替，缩短了型号研制周期，提高了产品质量。但是，在当前我国的三维数字化模型并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，二维数字化模型依然是飞机制造过程的主要依据。因此，在制造过程中需要把三维数字化模型转化为二维数字化模型，并把二维数字化模型输出形成纸质工程图纸作为指导生产的依据。 因此，本文借鉴波音公司使用MBD技术的成功经验，研究建立适合我国国情的飞机三维数字化设计制造一体化技术应用体系，以提升我国航空制造业的整体制造能力。 MBD的内涵 MBD（Model Based Definition），即基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。MBD改变了传统由三维实体模型来描述几何形状信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的分步产品数字化定义方法。同时，MBD使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，而以三维实体模型为辅的制造方法。MBD在2003年被ASME批准为机械产品工程模型的定义标准，是以三维实体模型作为唯一制造依据的标准体。 MBD数据模型通过图形和文字表达的方式，直接地或通过引用间接地揭示了一个物料项的物理和功能需求。MBD模型分为装配与零件模型，其组织定义如图1所示。MBD零件模型由以简单几何元素构成的、用图形方式表达的设计模型和以文字表达的注释、属性数据组成。MBD装配模型则由一系列MBD零件模型组成的装配零件列表加上以文字表达的注释和属性数据组成。零件设计模型以三维方式描述了产品几何形状信息，属性数据表达了产品的原材料规范、分析数据、测试需求等产品内置信息；而注释数据包含了产品尺寸与公差范围、制造工艺和精度要求等生产必须的工艺约束信息。 基于MBD的三维数字化制造技术应用体系 MBD使用一个集成化的三维数字化实体模型表达了完整的产品定义信息，成为制造过程中的唯一依据。MBD三维数字化产品定义技术不仅使产品的设计方式发生了根本变化，不再需要生成和维护二维工程图纸，而且它对企业管理及设计下游的活动，包括工艺规划、车间生产等产生重大影响，引起了数字化制造技术的重大变革，真正开启了三维数字化制造时代。采用MBD技术，将彻底改变飞机产品数据定义、生成、授权与传递的制造模式，实现三维数字化产品定义、三维数字化工艺开发和三维数字化数据应用，形成一个完整的、基于MBD 的三维数字化制造技术应用体系，如图2所示。 在该应用体系中，通过建立基于MBD的数字化协调规范和数字化定义规范，采用三维建模系统进行数字化产品定义，建立起满足协调要求的飞机全机级三维数字样机和三维工装模型，进行三维数字化预装配。工艺人员在工艺设计规范的指导下，直接依据三维实体模型开
矿井三维模型可视化系统的设计与实现教学提纲
矿井三维模型可视化系统的设计与实现
矿井三维模型可视化系统的设计与实现 摘要：巷道包含了复杂的拓扑信息和空间信息，是矿井其他信息的空间载体，其建模尤为重要。本文针对矿井三维模型可视化的需要，设计并实现了一套基于Java语言的矿井三维可视化模型。系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择，巷道漫游等。 关键词：矿井三维可视化，JOGL，Java，巷道 1引言 数字矿山作为一种复杂的三维空间信息系统，不仅能够存储、分析和表达真实矿山中各种空间实体对象的属性信息，而且涉及大量复杂的空间定位特征及可能拓扑关系的组织和管理。因而，数字矿山的三维空间数据模型是联结真实矿山世界和计算机中抽象的矿山世界的桥梁[1]。 本研究就是对矿井三维模型可视化系统进行设计与实现。 通过数字矿山建设至少可以在以下几个方面给矿山企业带来好处： 1、提高矿山企业的生产效率和资源优化； _________________________________________________ _
2、加强矿山的安全管理，积极的预防矿难事故； 3、降低决策的风险性，提高企业快速反应能力。 本文针对煤矿井下环境抽象出各类图元，在空间上模拟真实井下系统，实现了矿井三维模型可视化系统[2-3]。 2 JOGL图形库 JOGL是Java对OpenGL API绑定的开源项目并设计为采用Java开发的应用程序提供2D/3D图形硬件支持。JOGL 对OpenGL 2.0[4-5]规范中的API和几乎所有第三方开发商的扩展提供完整访问，而且集成了AWT和Swing界面组件。JOGL函数库的简单抽象要比高度抽象如Java 3D函数库执行起来高效的多，因为其大部分代码是自动生成的，所以JOGL的升级可以迅速的与OpenGL升级相统一[6-8]。 3矿井三维模型可视化的设计 3.1巷道图元三维模型分析 巷道由于存在于地下，其数据提取不像地表实体一样简单。巷道图元与巷道图元间采用非直线形式，以实际角度进行弧形连接。根据巷道的不同用途，其断面形状， _________________________________________________ _
数字化三维仿真模拟城市管理系统项目实施计划方案
数字化三维仿真模拟城市管理系统项目实施方案
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1.概述 1.1.项目建设背景 “数字城市”是城市信息化发展的方向，是数字地球的一部分，三维地理信息是“数字城市”的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，并可以以第一人称的身份进入城市，感受到与实地观察相似的体验感。 随着二十一世纪的互联网技术、计算机技术、3S（GIS/RS/GPS）技术、虚拟现实、航空与航天技术等的飞速发展，给地理信息技术手段带来前所未有的变革，利用高分辨率卫星影像以及航空像片，通过对影像的平面、高程、结构、色彩等的数字化处理，按照统一坐标无缝拼接而成可以迅速建立基于真实影象的“三维数字城市”，人们可以直观的从三维城市上判读处山川、河流、楼宇、道路。借助传统平面地图的概念，叠加空间矢量数据，地物兴趣点数据、以及三维模型数据形成可视化“三维数字”城市展示系统。 与传统二维地图相比，“三维数字城市”展示系统突破平面地图对空间描述二维化、三维空间尺度感差、没有要素结构与纹理信息等诸多限制，通过对真实地形、地物、建筑的数字化三维模拟和三维表达，提供给使用者一个与真实生活环境一样的三维城市环境。通过数字化三维仿真模拟城市的实现对城市的管理，把传统的限于二维的城市管理范围扩展到了三维甚至多维的管理范畴，为城市建设、政务管理、企业信息发布与公众查询提供多维的、可持续发展的信息化服务，将大大提高城市整体信息化管理和经营管理水平，并有利于提高公众参与城市管理的积极性和参与性。
1.2.项目建设目标 以先进的技术手段，在三维仿真模拟城市场景中实现朝阳辖区单位、人口、部件、事件、社区绿化等相关信息的管理，进一步提高**政府城市管理水平，提高居民参与城市管理的积极性。另一方面，能够很好的展现数字朝阳的建设成果。最终为建设和谐朝阳提供技术保障，为数字奥运做出贡献。 1.3.建设内容 1.3.1.数据库内容
地质体三维可视化表达的现状与趋势
地质体三维可视化表达的现状与趋势 地质体的三维建模与可视化融合基础的地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据，利用相关技术构建三维空间数据场，采用硬件技术实现立体化。它运用可视化技术揭示了地下世界，是地质学的前沿课题之一。以可视化技术为基础，地学问题为核心，通过地质专家的逻辑和形象思维，地质信息的三维动态的反馈来分析相关的地学问题。由于地质构造比较复杂，同时又缺乏时势性的实际问题，这也致使地质三维建模技术成为了国内外研究的热点。 1 地质体的三维可视化 1）可视化。可视化是一个心智处理过程，主要是促进对事物的观察力及建立概念等。 2）地质体三维可视化。是地学可视化的一个分支，它的主要内容是进行地下地质矿体的三维空间可视化实现。 3）地学可视化。地学可视化是关于地学数据的视觉表达与分析，是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念，是关于地学数据的视觉表达与分析。 2 现状
2.1 国内研究现状 随着数据可视化的发展，应用计算机技术，使得地质三维技术在国内取得了一定的研究成果。地质体的可视化在国内基本上都是以2D的形式出现的，很少有3D。目前，真正的地质体可视化还不很成熟。目前国内的三维地质系统有：地大的GeoView 以及东方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大学与胜利油田合作研发的SLGRAPh以及中国油田大学的RDMS关于高校的发展有：成都理工大学黄润秋教授等人结合大型水利工程研制开发岩体结构三维建模，建立了一套岩体结构信息管理信息系统。还有曹代勇等人基于Ope nGL提出了相关方法并应用在了三维地质模型的可视化研究上。国内的地质三维可视化技术软件在功能的实现以及功能的完备性上差于国外的技术，比如空间分析和配色方案上仍然不能解决实际问题。 当前国内主要是对在三维可视化技术的实现过程上对一些具体的算法的研究。由于现在地质工作在不断的深化，实际中出现的问题越来越复杂化，国内研发地质信息系统已经无法满足目前的研究与需求，而国外三维建模的软件对我国地质研究的针对性不强，无法满足地质生产和研究。国内开发的软件在地质工程中的应用较少，对复杂的工程地质结构体的建模能力的缺失，具体算法的实现的缺乏，导致 在很多工作中无法解决复杂多变的实际问题 2.2 国外研究现状
论述可视化三维模型的建模实例
论述可视化三维模型的建模实例 1、技术路线 由于部队“直线加方块”的生活特殊性，部队营房建设相对居民生活小区来说，要规则很多。由于部队保密的规定，不能实地完成数据采集任务，住宿楼、办公楼、训练场地的基本数据以我校北区海军楼为主体。在纹理制作过程中，结合使用了photoshop8.0等相应软件。 2、建模过程 对于一个全新的模型数据库来说，用户需要确定一些关于数据库的基本参数来决定它的大小和范围。 （1）用File/New命令创建一个新的文档aaaa.flt； （2）将窗口边缘向上拉伸使视图分割为模型视图和层级视图； （3）打开Info/Preferences面板，点击Flight tab按钮。将默认的单位设置为“Meters”,点击“OK”按钮并关闭面板，所有单位都变为“米”； （4）打开View panel并为网格设置合适的参数。参数大小可根据需要自行调整； （5）在层级视图中，按下Alt键同时单击g2节点，将g2设置为父节点，选择g2,按Ctrl+J键将其改名为“aaaa”,则所有新建立的模型都将附属于这一父节点或它的子节点； （6）这时视图如下图所示。将view视图拖到一边以备用。 2.1 地形建模 由于受视角范围限制，场景的可视范围比较小，所以地面仿真对地形模型的精度要求就比较高，同时也需要更加精细、更加逼真的地物模型和特征模型。标准的数字地面高程模型DEM，或者其他类型的地形数据必须转换成DED格式才能被Creator读取，继而为创建地形模型数据库所使用。另外，Creator还提供了功能强大的DED数据文件生成器,以用于灵活创建数字高程数据。对于原始地形数据损坏导致DED无法获取的情况，还可以通过地形模型数据库生成相应的DED数据文件。 由于本论文所建造的可视化军营模型以生活区为主，考虑到生活区域地表起伏变化不大，故将地形设置为平面。
三维建模数字化设计与制造
附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行
局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选
三维可视化建模技术在地质勘查中的应用
三维可视化建模技术在地质勘查中的应用 摘要：根据地质勘查的数据特点，利用三维可视化建模技术。实现了以真三维模型来恢复地表以下地质体的结构、形态特征以及空间展布，能对其进行旋转、漫游、切片分析、虚拟钻探等操作，动态地研究其内部细节，了解目标对象与周围地质环境之间的关系，为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供了强有力的支持。 关键字：地质勘查三维可视化建模技术虚拟钻探 引言 在地质勘查工作中，地质工作者越来越迫切地希望建立一套完善的地质体三维可视化与分析系统，实现对地质体信息的三维可视化仿真，丰富地质勘查成果的表现形式，为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供强有力的支持。随着计算机软件和硬件的飞速发展，针对地质体的三维建模与可视化，综合运用三维仿真、数学地质、计算机图形学、虚拟现实、科学计算可视化、计算机软件开发等成熟的理论方法与技术，实现复杂地质条件下的三维地质建模。 二．三维地质建模数据来源与特点分析 在三维地质建模中，用来反映地质体特征的数据来源多种多样，包括地质勘探数据、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据、工程地质数据等等。 由于地质原始数据的多源性、离散性和定性特征在很大程度上阻碍了三维地质建模研究的发展。因此，在三维地质建模工作中需要耦合多源信息，对场区地质构造进行分析、解译，将定性描述的数据定量化，尽量以数值型数据和图形数据来进行表达，将离散不确定的数据通过各种插值拟合的手段转化为连续确定的数据，为三维地质建模提供合适的数据源。 三．三维地质建模的难点与关键技术问题分析 通过对三维地质建模数据来源与特点的分析可知，建立一个客观准确的三维地质模型必须满足三个条件：足够多的原始地质采样数据、能够真实反映复杂地下空间关系的地质解译分析、合适的数据结构。就目前复杂地质体的三维建模主要面临的困难可归纳为以下3点： （1）原始地质数据获取艰难。地质体通常位于地表以下，人们无法直接全面地观察到地质体的各种特征，往往只能通过物探、化探等手段获得地质体的部分特征信息，并通过对这些信息的分析、解释、推断来获得地质体的基本信息。 （2）地下地质体及其空间关系极其复杂。地质条件和地质作用复杂多变，在其影响下，地层被切割成不连续的空间分布，岩体内复杂的岩性变化，以及地
GOCAD 软件三维地质建模方法
GOCAD 软件三维地质建模方法 1建模方法 GOCAD 三维地质建模主要包括两类：一类是构造模型（structural modeling）建模，一类是三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模。 （1）构造模型（structural modeling）建模建立地质体构造模型具有非常重要的意义。通过建立构造模型能够模拟地层面、断层面的形态、位置和相互关系；结合反映地质体的各种属性模型的可视化图形，还能够用于辅助设计钻井轨迹。此外，构造模型还是地震勘探过程中地震反演的重要手段。 （2）三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模根据建立的构造模型，在3D Reservoir Grid Construction 中可以建立其体模型；同时地质体含有多种反映岩层岩性、资源分布等特性的参数，如岩层的孔隙度、渗透率等，可对这些物性参数进行计算和综合分析，得到地质体的物性参数模型。 当采样值在地质体内密集、规则分布时，可以直接建立采样值到应用模型的映射关系，把对采样值的处理转化为对物性参数的处理，这样可以充分利用计算机的存储量大、计算速度快的特点。 当采样值呈散乱分布，并且数据量有限时，需要采用数学插值方法，拟合出连续的数据分布，充分利用由采样值所隐含的数据场的内部联系，精确的模拟模型中属性场的分布。 图1-1孔隙度参数模型分布图 2 建模流程 2.1数据分析 （1）钻孔、测井分布及数据分析 支持三维建模的数据主要为钻孔和测井。由于对区域范围和建立三维地质建模的精度要求不同，得对所得到的钻孔、测井的分布和根据其取得的数据进行分析和处理是的必要。根据钻孔、测井的分布范围和稠密程度可以大致确定地层的分布界限，对钻孔较少区域采取补充钻探或者采用其它方法进行处理。 （2）地质剖面
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
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@https://www.360docs.net/doc/c06777086.html,) 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
三维可视化服务平台的管理模型研究
三维可视化服务平台的管理模型研究 发表时间：2019-09-19T10:12:57.113Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：杜军伟杜兰洲 [导读] 摘要：针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题，提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。 (山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013) 摘要：针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题，提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。通过对三维点云数据进行插值，根据插值结果进行三维网格点绘图，再根据电厂每日煤量进、耗、存实时基础数据进行修正，可以提高所绘的网格图与实际形状的拟合精度，利用Web、Unity3D与数据库进行数据交互，实现三维可视化展示，可实时提供煤场存煤量信息，动态修改网格图形状，为燃煤发电煤场煤场科学增效管理提供决策支撑。 关键词：数据插值； Unity3D；三维可视化 三维可视化建模在20世纪90年代初期开始为人类所重视，并逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点。所谓三维可视化地质建模，按照Simon W Houlding的观点是指运用计算机技术，在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析、地学统计与预测、实体内容分析以及三维图形可视化等技术工具结合起来，实现地质模型的三维显示，并用于地质分析的技术。 1、三维可视化模型的建立 1.1资料收集 工作所收集的资料主要包括区域及各流域水文地质报告、构造分布图、水文地质图、地貌图、水文地质剖面图、第四系埋深图、潜水埋深图、电子地理底图、地表高程等值线图、各含水层顶底板高程等值线图、二维剖面图以及最重要的钻孔数据资料等，为模型建立做准备。由于峰峰煤矿曾进行过不同目的、不同精度的地质调查与评价工作，积累了大量的资料。 1.2资料分析 (1)在原有钻孔资料的基础上，加入从电子底图上提取的地面高程点数据，显示地表面的起伏状态；(2)当已有钻孔资料不足时，应在已有钻孔资料的基础上，依据剖面图、地质图和地质报告中的相关内容，虚拟一些钻孔；(3)结合工作区和现有资料，对钻孔数据进行修正和补充；(4)整理资料，录入GMS中。 1.3三维可视化模型构建 利用GMS软件建模时，应先建立坐标系，即将地理底图导入到GMS中定位。然后，利用GIS模块将*.shp文件转化到MAP模块中，根据定位好的地理底图，绘制确定计算区域边界，再由这些边界生成TINs。将整理好的钻孔资料导入到GMS中的Borehole模块中形成钻孔数据，以便对钻孔资料进行管理。通过编辑钻孔岩性及对每个钻孔进行编号，将每个钻孔上不同岩性的连接处设置水平地质，创建钻孔剖面，进而显示地层；在Borehole模块中选择Horizons->Solid命令，采用相应的插值方法，从而生成地质结构体，建立地质结构模型。Solid 则是水文地质结构模块。我们可以利用该模块来根据需要分解和组合不同的层，在任意层位、任意位置切剖面，查看剖面上地层的展布情况，并可对模型进行空间上的旋转，从不同角度观察模型结构。 2、曲面拟合 2.1 原始数据预处理 目前盘煤仪的数据较为精确，但是由于盘煤仪每次盘点耗时较长，不宜频繁使用；日存取煤总量则是与生产量直接对应，精度较高，但是由于缺乏煤场取煤位置信息，难以直接生成煤场立体图；皮带秤的数据则由于测量误差较大，仅作为参考与辅助；视频数据则是，煤场进行直接取样，需要复杂建模，方可提取有用数据；人工丈量是当前常用的方法，但是由于人为因素，丈量误差较大，可作为辅助数据。 激光扫描仪为三维煤场动态测控系统的主要传感器，按照一定频率发射激光线获取煤堆表面二维数据，并结合扫描仪激光器云台辅助旋转实现一定范围的三维数据快速采集。 煤场激光盘煤仪主要是利用二维高频率激光扫描仪对料场的表面进行高频率断面扫描获得高密度的断面数据，结合行程测量器获得的料场长度和回程测量器获得的扫描仪偏转角度数据，实现料场体积的计算、料场三维模型的显示。由于煤场表面非规则，即使扫描步距一定，最后得到的仍是三维散乱数据点集。因此图形显示及体积计算的关键在于曲面拟合，而曲线拟合的基础是准确的数据插值。 2.2 数据插值计算 由激光盘煤仪获得的三维散乱点云数据不能直接用于图像复现和图形拟合，所以要进行插值运算。近30年来，有很多的算法被提出来，大多数适用于中小规模的点云数据，主要的算法有：与距离成反比的加权算法、径向基函数插值法、有限元法等。点云数据的差值问题描述如下：设在二维平面上有n个点（xi ， yi）（i=1，2，…，n）并有Zi=f （xi， yi）。插值计算的主要目的是要构造一个具有C1连续的函数F（x，y）。 （1）与距离成反比的加权法。 （3）有限元方法。 该方法主要是基于求解偏微分方程，在给出具有双自变量的点云数据点vi（xi ， yi）及其函数zi=f（xi ， yi）（i=1，2，…，n）以后，首先求出二维平面上点云点vi的凸包，并对其进行三角剖分，形成一系列的三角形Tj，k，l。然后，构造一系列的面片，使其插值于所有pi点的函数值zi。有限元方法需要对二维点集进行三角剖分，构造出插值于各点函数值的平面三角面片，要求各面片间具有C1连续的插值方法。 通过对比上述3种算法可知，与距离成反比的加权算法是最容易实现，而且算法复杂度最小；径向基函数法相对较难实现，复杂度居中；有限元方法中的积分微分运算量最大，算法较为复杂。因此对点云数据的插值来说，径向基函数法的插值效果最为合适。图1为由盘煤仪获得的点云数据经过径向基函数插值后得到的立体图。 2.3 三维渲染 三维数据场显示技术主要包括基于等值面重建的面绘制技术和采用体模型的直接体绘制方法[5]，其中体绘制方法不依赖于视点，对场
数字化重建三维模型技术规范-
工厂数字化重建三维模型技术规范 南京恩吉尔工程发展研究中心 2014
目录 1 目标 (3) 2 范围 (3) 3 规范性引用文件 (3) 4 定义 (3) 4.1 建模对象 (3) 4.2 建模分类 (3) 4.3 建模区域 (3) 4.4 建模精度 (3) 5 建模范围 (4) 5.1 三维模型的建模范围 (4) 5.2 建模的功能分类与应用 (5) 6 建模精度要求 (6) 6.1 精度等级 (6) 6.2 专业建模描述 (7) 6.3 功能性建模 (8) 7 建模对象属性要求 (9) 7.1 一般对象属性 (9) 7.2 功能与属性的对照 (11) 8 装备拆解建模与建筑建模 (11) 8.1 装备建模 (11) 8.2 建筑建模 (12) 9 工厂信息采集及文档 (12) 9.1 建模文档及信息收集 (12) 9.2 三维扫描及场景照片 (13) 9.3 现场测绘及草图 (13) 9.4 工程变更信息收集 (13) 10 建模审查与交付 (14) 10.1 建模的中间审查 (14) 10.2 建模的终审与数字化交付 (14) 11 附件：资料收集一览表 (14)
1目标 工厂数模重建主要面向工厂的实际运营和维护需求的数字化，不同于三维工厂设计及建造建模，主要面向工厂建设和制造。而现代的数字化设计建造产生的数字化交付成果，可以通过迁移转换重用，还需要通过数字化的重建，补充大量的后续工厂数模信息，满足工程运维的数字化需求和大工厂物联网的大数据建设需求。 本规范适用于企业已建工厂的数字化重建工作。定义数字化三维模型重建工作中的建模类型、范围、编码规则、建模精度及模型属性等方面的要求和规则。 2范围 三维的数字化建模主要包括工厂的主装置区、辅助装置区、公用工程区、厂前区；以工厂的专属的站场、码头、管网、办公楼及辅助设施等。 3规范性引用文件 下列文件对于建模及信息收集应用是必不可少的。 ISO 15926（GB/T 18975）《工业自动化系统与集成及流程工厂(包括石油和天然气生产设施)生命周期数据集成》 GB/T 28170《计算机图形和图像处理可扩展三维组件》 HG/T 20519-2009《化工工艺施工图内容和深度统一规定》 4定义 4.1建模对象 指流程工厂模型的基本单元，如设备、管子、管件、结构、建筑、门、窗等。一个模型对象具有四类关键信息：唯一标识、几何属性、工程属性、拓扑关系（与其他模型对象间）。 4.2建模分类 三维工厂重建分为功能性建模和一般建模。 功能性建模：配合运维的管理功能要求，建立的符合一定功能需求的全息数模； 一般性建模：主要用于辅助管理功能要求的虚拟环境（如模型参考、信息索引、标识）的数模建模。 4.3建模区域 指按一定标准将工厂进行划分所得的空间分区（如装置区、功能区），区域间不可重叠。一般将以工程初始设计中的区域定义为准则。 4.4建模精度 建模精度按照一定的功能性需求分为：粗模、精模、全息模。分别在模型的尺寸及
三维建模数字化设计与制造
附件4：山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。
任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛方式 1、竞赛采用团体赛方式。 2、竞赛队伍组成：每支参赛队由2名正式学生比赛选手组成，其中队长1名。每队设指导教师2名。
地质体三维建模方法与技术指南
地质体三维建模方法与技术 指南 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、 3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据(DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全
国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等，DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据 遥感影像是地球空问数据最直接、时效性最强的数据形式，模型的表面需要用影像数 据进行贴图，来表达真实的地表景观。由于影像数据的容量大，为了能够快速、高质量地进行显示，需要根据显示的范围、显示的比例选择分辨率最合适的影像进行纹理映射。一个模型可以有不同分辨率的多套卫星／航测影像数据，某些影像数据有可能只局限于某个局部。因此，在显示时，所有的影像数据都需要读入内存，以实现多分辨显示。这就需要在技术上做一些处理，比如图像格式的转换，根据显示分辨率和比例的不同，转换为不同分辨率的图像如BMP、TIFF、GIF等图像格式。 对遥感影像数据的处理主要包括对遥感影像的几何精纠正和不同分辨率影像数据的融合。一般使用遥感处理软件ERDAS和ENVI软件进行处理。遥感影像几何精纠正的目的
三维数字化模型技术
摘要 在当今社会的工程项目建设中，测量勘测工作是一项最基本的工作，在我国公路建设中，为选取一条经济、合理的路线，必须进行路线勘测、土方量计算、绘制带状地形图、进行纵、横断面测量、进行纸上定线和路线设计等很多复杂工作，但是随着计算机软件、硬件技术的快速发展，三维数字化实体建模技术在许多行业中被广泛研究和应用，在公路测量中的研究和应用也应运而生。公路勘测工作复杂多变且野外作业强度大,对三维数字化模型技术进行研究并应用于公路测量，将使许多野外作业内业化，减小劳动强度，缩短工期，取得良好的经济效益，让我国的公路建设业不断壮大发展，技术不断进步提高。为此，本文就三维数字化模型技术在公路上测量上的优越性进行了全面的阐述，使我们对这项全新的技术有一个全面的了解和认识。 关键词：三维数字化模型；公路测量；AutoCAD技术； Application of 3D digital model in highway survey Abstract
In today's highway construction measurement is a basic work, to select a most economical, the most reasonable route, must carry on the route survey, drawing the strip map, for paper location and route design of a lot of complex longitudinal, cross-sectional survey, however, with the rapid development of computer software, hardware technology the 3D solid modeling technology, has been widely studied and applied in many industries, research and application in highway surveying also emerge as the times require. Highway measuring complex and field strength, in highway measurement of 3D digital modeling technology research and application, will enable many field operation within the industry, reduce labor intensity, shorten the construction period, obtain good economic benefits, make highway construction industry in our country development, technology improvement. Therefore, this article expounds on the advantages of the 3D digital model technology in highway measurement, so that we have a general understanding of its. Keywords：Three-dimensional digital model；Highway measurement；AutoCAD technology 目录 1绪论 (1) 1.1国内外研究现状 (1) 1.2研究的背景和意义 (1) 1.3研究的主要内容 (1)