本文選題：鹽穴測量 + 鹽穴三維建模　； 參考：《遼寧工程技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：鹽穴是利用水溶開采方式在地下較厚的鹽層或鹽丘中形成的人造地下洞穴,主要用于安全儲存不溶解于鹽的物質(zhì),是重要的戰(zhàn)略物資貯備方式.鹽穴空間是非均質(zhì)、非直視的三維空間,其大小和形狀根據(jù)不同的地質(zhì)條件而定.中國目前有關(guān)鹽穴的研究尚處于初級階段,建立鹽穴的三維模型對鹽穴的開發(fā)利用及穩(wěn)定性分析具有重要意義.鹽穴測量是鹽穴三維建模的基礎(chǔ),獲取較為準(zhǔn)確的鹽穴形體、表面積和體積數(shù)據(jù)是鹽穴測量需要解決的主要問題之一.鹽穴的體積、表面積是鹽穴穩(wěn)定性分析的重要參數(shù),傳統(tǒng)的鹽穴體積、面積計(jì)算方法是在二維圖形的基礎(chǔ)上進(jìn)行近似計(jì)算,計(jì)算精度差,克服這一不足的方法是建立鹽穴的三維模型,目前國內(nèi)、國際上尚沒有成熟的鹽穴三維建模工具和方法.本文以鹽穴的測量數(shù)據(jù)為研究對象,從地質(zhì)三維建模的角度,通過對鹽穴測量方法、測量數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析,對鹽穴三維表面模型、體數(shù)據(jù)模型的建模方法進(jìn)行研究,力圖建立一套較為完整的鹽穴三維建模理論與方法體系.針對鹽穴的測量數(shù)據(jù)預(yù)處理問題,對鹽穴測量數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)、校正及插值問題進(jìn)行了研究,為避免插值過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)畸變,引入了保形埃爾米特插值方法對鹽穴的水平剖面線和垂直剖面線進(jìn)行插值.通過對鹽穴剖面線空間關(guān)系的分析,總結(jié)了剖面線的特點(diǎn),研究了幾種典型的剖面線面模型重構(gòu)算法,針對外垂直剖面線建模問題,提出了空間最近點(diǎn)表面模型建模算法,并對其進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn),提出了改進(jìn)的空間最近點(diǎn)建模方法,在此基礎(chǔ)上通過引入評價(jià)函數(shù)的方式,提出了雙邊距離角度加權(quán)面模型建模算法.為了解決侵入鹽穴內(nèi)部巖石體的建模問題,提出了內(nèi)垂直剖面線的分類算法和延展建模方法.在表面模型的體素化階段,采用了兩種快速排除方法對傳統(tǒng)的射線法進(jìn)行了改進(jìn).由于鹽穴形狀較為復(fù)雜,直接利用其水平剖面線進(jìn)行表面建模存在較為復(fù)雜的分支與對應(yīng)問題,為解決此建模難點(diǎn),借鑒輪廓變形方法的思想,提出通過構(gòu)造屬性場的方式引入隱函數(shù)的變分方法直接對水平剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行體數(shù)據(jù)插值,通過規(guī)則體素模型進(jìn)行體數(shù)據(jù)模型生成,采用等值面繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)體數(shù)據(jù)模型到表面模型的轉(zhuǎn)換.根據(jù)本文提出的算法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了鹽穴測量數(shù)據(jù)的三維建模原型系統(tǒng),對實(shí)際鹽穴測量數(shù)據(jù)建立了表面模型和體數(shù)據(jù)模型,應(yīng)用此三維模型進(jìn)行了面積和體積的計(jì)算,并將結(jié)果與實(shí)際鹽穴測量數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行了比對,對方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證.
[Abstract]:Salt cavern is a kind of artificial underground cave formed in thick salt layer or salt dome by water solution mining. It is mainly used to store insoluble salt material safely and is an important strategic material storage method. The space of salt caverns is heterogeneous and indirect-looking, and its size and shape depend on different geological conditions. The study of salt caverns in China is still in its infancy, so it is of great significance to establish a three-dimensional model of salt caverns for the development and utilization of salt caverns and the analysis of their stability. The measurement of salt hole is the basis of 3D modeling of salt hole. Obtaining accurate body of salt hole, surface area and volume data is one of the main problems that need to be solved in the measurement of salt hole. The volume and surface area of salt hole are important parameters in the stability analysis of salt hole. The traditional method of calculating the volume and area of salt hole is based on 2-D figure. The method to overcome this deficiency is to establish the 3D model of salt cavern. At present, there are no mature tools and methods for 3D modeling of salt cavern at home and abroad. In this paper, taking the measurement data of salt hole as the research object, from the angle of geological 3D modeling, through the analysis of the measurement method of salt hole and the characteristics of measurement data, the modeling method of 3D surface model and volume data model of salt hole is studied. This paper tries to establish a complete set of three-dimensional modeling theory and method system of salt cavities. In order to avoid the distortion of data in the process of salt hole measurement, the test, correction and interpolation of measurement data of salt hole are studied in order to avoid the distortion of data in the process of interpolation. The shape preserving Hermitt interpolation method is introduced to interpolate horizontal and vertical profile lines of salt caverns. Based on the analysis of the spatial relationship of the profile line of the salt cavern, the characteristics of the profile line are summarized, and several typical algorithms for reconstruction of the profile line surface model are studied. Aiming at the modeling problem of the outer vertical profile line, a spatial nearest point surface model modeling algorithm is proposed. Furthermore, an improved spatial nearest point modeling method is proposed. On the basis of this, a two-sided distance angle weighted surface modeling algorithm is proposed by introducing the evaluation function. In order to solve the modeling problem of intrusive rock body in salt cavern, the classification algorithm and extended modeling method of internal vertical profile are proposed. In the phase of voxelization of the surface model, two fast elimination methods were adopted to improve the traditional ray method. Because of the complex shape of salt hole, there are complicated branches and corresponding problems in surface modeling by using the horizontal profile of salt hole directly. In order to solve the difficulty of modeling, the idea of contour deformation method is used for reference. In this paper, the implicit function is introduced to interpolate the horizontal profile data directly by constructing the attribute field, and the volume data model is generated by the regular voxel model. The conversion of volume data model to surface model is realized by using isosurface rendering technology. According to the algorithm proposed in this paper, a 3D modeling prototype system of salt hole measurement data is designed and implemented. The surface model and volume data model are established for the actual salt hole measurement data, and the area and volume are calculated by using this three-dimensional model. The effectiveness of the method is verified by comparing the results with the analysis results of the actual salt hole measurement data.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE972

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本文編號：1994819