三维地学建模与可视化概述详解
三维地学建模与可视化-数字地形建模分解
采用了多个邻近点之加权平均水平面移动拟合法内插：
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于等高线分布采样点的DEM建立
等高线离散化法 等高线内插法 等高线构建TIN法
不规则三角网TIN的基本概念
TIN (Triangulated Irregular Network) 不规则三角网
Delaunay三角形
Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Delaunay三角形是Voronoi图的偶图，简称D-三角形，如图5-1所示。 研究证明，同Voronoi图互为对偶图的Delaunay三角剖分图具有如下性质。 1）空外接圆性质。任何一个三角形的外接圆均不包含其它数据点； 2）最小内角最大性质。在所有可能形成的三角剖分中，Delaunay三角剖分中三角形的最小内角之和是最大的。 这两个特性保证了Delaunay三角剖分能够尽可能地避免生成小内角的长薄单元，使三角形能够最接近等角或等边,这也是Delaunay三角剖分的算法依据。
（2） 数字地形建模
三维地学建模与可视化
主要内容
地面三维空间数据获取方法 数字地形建模方法
空间数据获取方法
野外获取方法： 1. 点方式： 天文测量、大地测量、工程测量、矿井测量、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
实例步骤
2. 打开“MapGIS 6.7”——“图形处理”——“输入编辑”，打开工程，将等高线另存为”等高线.wl”，同时把图上非等高线的元素删除； 3. 提取等高线上的点：打开“MapGIS 6.7”——“空间分析”——“DTM分析”，“文件”——“打开数据文件”——“线数据文件”，打开”等高线.wl”文件。如果区域内看不到图，鼠标右键选择“复位窗口”；
如何进行三维建模和可视化展示
如何进行三维建模和可视化展示三维建模和可视化展示是现代技术发展的重要领域之一。
在不同的行业和领域中，如建筑、电影制作、游戏开发、产品设计等，三维建模和可视化展示的应用越来越广泛。
本文将从不同的角度介绍如何进行三维建模和可视化展示。
一、三维建模的基本原理和方法三维建模是将现实世界中的物体或场景通过计算机图形学技术进行虚拟化的过程。
在三维建模中，最常用的方法是使用三维建模软件进行建模。
这些软件提供了各种工具和功能，使得用户可以根据需要创建、编辑和操作三维模型。
常见的三维建模软件包括Autodesk Maya、Blender、SolidWorks等。
三维建模的过程包括以下几个主要步骤：首先，确定所需建模的物体或场景，并进行概念设计。
其次，根据概念设计，使用建模软件创建基本的几何体，如方块、球体、圆柱体等。
然后，进行细化和调整，添加细节和纹理，使得模型更加逼真和精确。
最后，根据需要进行渲染和导出，生成最终的三维模型文件。
除了传统的三维建模方法外，近年来出现了一些新兴的技术，如扫描建模、物理仿真建模和深度学习建模等。
扫描建模利用激光或摄像头等设备，将真实世界中的物体进行扫描和重建。
物理仿真建模则通过模拟物理规律和现象，生成真实的物体行为和交互效果。
深度学习建模则利用人工神经网络和大量的训练数据，自动生成高质量的三维模型。
二、可视化展示的重要性和应用可视化展示是将三维模型以图像或动画的形式呈现给观众或用户的过程。
通过可视化展示，可以更直观地展示物体或场景的外观、结构和功能，提供更好的用户体验和交互效果。
在不同的领域中，可视化展示起到了重要的作用。
在建筑领域中，可视化展示可以帮助设计师和客户更好地理解和评估建筑方案。
通过可视化展示，可以实时演示建筑物的外观、布局和材质，帮助设计师进行设计调整和决策。
在电影制作中，可视化展示则是将故事和角色以图像或动画形式展现给观众的关键环节。
通过精美的三维特效和动画，可以创造出令人难以置信的虚拟世界，提供更真实和震撼的观影体验。
3D建模与可视化技术研究
3D建模与可视化技术研究现如今，随着科技的飞速发展，3D建模与可视化技术已经成为许多领域中不可或缺的工具。
本文将深入探讨3D建模与可视化技术的研究进展、应用领域及未来发展趋势。
首先，让我们了解3D建模与可视化技术的基本概念。
3D建模是指使用计算机软件对三维物体进行建模、创建和编辑的过程。
通过使用不同的建模技术，可以精确地模拟真实物体的形状、纹理和运动。
可视化技术则是指将抽象的数据通过图形化手段呈现给用户，以便用户能够更直观地理解和分析数据。
在过去的几十年里，3D建模与可视化技术取得了巨大的进展。
首先，计算机硬件的不断提升使得3D建模和渲染变得更加高效和真实。
从最初的简单线框模型到如今逼真的光影和纹理效果，3D建模技术已经可以达到令人难以置信的水平。
其次，3D建模与可视化技术的应用领域也不断扩大。
从建筑和工程领域到医学和娱乐行业，几乎所有行业都可以从中受益。
例如，在建筑和工程领域，使用3D建模技术可以实现更精确的设计和施工计划，从而提高效率和减少成本。
在医学领域，科学家可以使用可视化技术来研究人体器官的结构和功能，从而更好地理解疾病的发生机制和治疗方法。
在娱乐行业，3D建模与可视化技术为电影、游戏和虚拟现实等提供了更加逼真和沉浸式的体验。
然而，尽管已经取得了显著的进展，3D建模与可视化技术仍然面临一些挑战和限制。
首先，技术的复杂性和专业性对人才的要求很高。
虽然有许多建模和渲染软件可供选择，但要成为一名优秀的3D建模师或可视化专家并不容易。
其次，大规模的数据处理和实时渲染仍然是一个挑战。
随着数据量的增加和场景的复杂性，计算机需要在短时间内处理海量数据，这对硬件和软件都提出了更高的要求。
此外，准确地模拟光线传播、材质和纹理效果也是一个难题，需要各种物理模型和算法的支持。
然而，随着技术的不断创新和发展，我们可以预见3D建模与可视化技术的未来将充满希望。
首先，随着人工智能和机器学习的发展，我们可以期待更智能化和自动化的建模和渲染工具的出现。
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。
三维地形的可视化技术
三维地形的可视化技术
三维地形可视化技术是一种利用计算机技术将地形数据转换成
真实、生动、立体的地形模型，并通过图像、动画等方式呈现的技术。
该技术能够快速地呈现出地形的真实感，同时也方便人们对地
形进行观察和分析。
下面我们详细介绍一下三维地形可视化技术的
相关概念、技术方法和存在的问题。
一、三维地形可视化技术的相关概念
三维地形可视化技术主要包括地形数据采集、地形三维重建、
地形细节处理、三维地形渲染等多个环节。
其中，地形数据采集是
指采集各种形式的地形数据，比如数字高程模型、遥感影像及其他
相关数据。
地形三维重建是将采集到的数据转换成三维地形模型，
地形细节处理是对三维地形模型进行优化处理，使之更加自然真实。
而三维地形渲染是将三维地形模型渲染成真实场景，通过光照、阴影、纹理等手段增加真实感。
二、三维地形可视化技术的技术方法
1.数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)和遥感影像
数字高程模型是一种数字地形模型，它是实现三维地形可视化
的主要数据源。
遥感影像是用于获取地形数据的重要数据渠道。
通
过较高分辨率的遥感影像，可以更加准确地获取地形数据，得到更
真实的地形模型。
2.三角形剖分(Triangulation)
1。
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＝：。
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。
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间科学、信息科学和管理科学为一体的边缘学科，是以解
决资源与环境等全球性问题而迅速发展起来的科学和产业，
是对整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地
理分布有关的数据进行采集、存贮、管理、分析和描述的
空间信息系统。
-李德仁，1994
1.1地学系统与地学认知
2）GIS研究范围的拓展与地学系统 随着GIS在气象等涉及全球变化以及地下工程
地学 Geoscience 可理解为geography、geology、geophysics、 geodesy、geo-engineering等涉地学科（前缀为 geo-）的统称。
1.1地学系统与地学认知
1）地理系统与GIS的研究范围 地理系统主要涉及地球表层空间，按层次分为
岩石圈、水圈、生物圈、大气圈和电离层，它们 在空间上有交叉。
（地质、矿山）领域的应用与发展，GIS 向上已 渗透到大气层及地球的外层空间，向下进入地球 内部岩石圈以内。
从学科融合与交叉的角度，一些学者把涉及地 球内部、表面及外部的系统通称为地学系统。
GIS研究范围的拓展与地学系统
天气
地上
空气质量
地表 地下
地下 商场
地铁
地下 停车场
人防 工程
地下管线
地下构造与自然资源
1.1地学系统与地学认知
3）地学认知与认知模型 地学认知是指人类如何认识自己赖以生存的地
学环境，包括位置、分布、关系、变化和规律等。 根据GIS数据处理与组织方式，目前，地学认
知模型大体分为三类： （1）基于对象的地学认知模型 （2）基于网络的地学认知模型 （3）基于域的地学认知模型
地学认知与GIS表达
2）2.5维的空间分析与可视化应用：DEM的应用 3）准三维（2.75维）和真三维空间分析与可视化：
GIS是空间信息系统发展的基础和重要组成， 空间信息系统是GIS 发展的延拓，其研究对象由 地形、地表扩展到地下空间及地形、地表与地下 集成空间
1.2 地学三维空间信息系统
地学三维空间信息系统研究三维空间信息采 集、描述、组织、表达、建模、分析与可视化过 程。目前形成了两大并行发展的支流： 1）3DGIS：以地球表面及其上自然地理实体、人工 构建实体为研究对象的三维地理信息系统 2）3DGMS：3D geoscience modeling system，是 以地球表面及其下自然地质实体、人工开掘实体 为研究对象的三维地学模拟系统
3DGIS：将三维空间坐标（x,y,z)作为独立参数进行 空间实体对象的几何建模，其数学表示为: F=f(x,y,z)，所建立的模型不仅可以实现真三维可 视化，而且可以进行三维空间分析。
由于缺少三维数据模型与数据结构的支持，现 有的商用GIS系统难以执行三维空间操作与分析， 三维空间信息的有效表达与可视化处理受到严重 制约，目前还没有真正的“3DGIS”系统。研究 议题包括：三维空间数据模型、三维拓扑数据模 型、三维空间数据库、三维空间查询与三维可视 化。
System Geomatics
……………
考核方式
• 选一篇相关的英文文章翻译，英文不少 于10页；
• 提交地学信息三维建模与可视化实例或 进展报告，参考文献不少于20篇。
1 概述
地学系统与地学认知模型 地学三维空间信息系统 3DGIS与3DGMS 三维地学建模 地学三维可视化
1.1地学系统与地学认知
2. 焦养泉，朱培民，雷新荣，杨生科等. 地学空 间信息三维建模与可视化-鄂尔多斯盆地及相关领 域的实践. 科学出版社，2006 3. 毛先成，邹艳红，陈进，赖建清，彭省临.隐伏 矿体三维可视化预测.中南大学出版社，2011
……………
主要期刊杂志
测绘学报 测绘通报 地理学报 地理信息科学 Computer & Geoscience International Journal of Geographical Information
1.3 三维空间构模现状
空间维数分析:
2DGIS 2.5DGIS 准(quasi)3DGIS：2.75DGIS 、假3DGIS 准3DGIS、准3DGMS
只描述空间实体的外部轮廓，不表达其内部目标拓扑 关系及属性。
真3DGIS（有争议）、真3DGMS 以体元的方式在描述三维空间实体外部轮廓的同时，
（1）基于对象的地学认知模 型 （2）基于网络的地学认知模 型 （3）基于域的地学认知模型 表达： 矢量数据模型 栅格数据模型 混合数据模型
1.2 地学三维空间信息系统
从描述对象的数据角度空间信息系统发展过程 可分 为：
1）以二维数据描述地理对象：数据库管理与机助制 图，具有平面制图和平面分析功能。
3DGMS是随着科学可视化技术和地质信息计 算机模拟技术而发展起来的。针对传统的地质信 息模拟和表达方法（平面图、剖面图、透视图） 的不足与缺陷，直接从三维空间的角度去理解和 表达地质体和地质环境。
将三维空间坐标（x,y,z)作为参数进行空间实 体对象的几何建模。 3DGMS多以三维空间构模 和地学可视化为主，拓扑空间关系考虑较少。但 由于3DGMS以体元构模为主，离散化为栅格模型 表达属性应用较多。因此，国外、国内都相继推 出了一批在矿山、岩土与地质领域广为应用的 3DGMS软件
表达其内部属性。
地形二维可视化表达
同一地区不同条件下地貌晕渲图
传统的GIS涉及范围主要在岩石圈和大气圈之 间，即地球表面。
1.1地学系统与地学认知
1）地理系统与GIS的研究范围
GIS不仅仅是一个技术实现，而是与计算机科学、地理学、 测绘学密切相关的一门科学。
-Goodchild，1992年
GIS是地理信息学方法的一种实现手段，它作为集计算机
科学、测绘遥感学、地图制图学、地理学、 E-mail:z-yhongstu@
主要内容
• 三维地学建模概述 • 三维空间数据获取方法 • 面向地学的三维空间模型与算法 • 数字地形建模与地物建模 • 三维地质显式建模与隐式建模
参考书
1. 史文中，吴立新，李清泉，王彦兵，杨必胜. 三维空间信息系统模型与算法. 电子工业出版社， 2007 其它根据实际项目撰写的有关地学三维建模书籍：