三維露天采坑數據建模方法研究與實現.pdf

1、目前，科學計算可視化技術是圖形學的一個熱點研究方向。隨著三維地理信息系統(tǒng)(3D GIS)的發(fā)展，三維數據建模作為科學計算可視化的核心和關鍵功能之一廣泛地應用于自然科學和工程項目的各個領域。在地質采礦方面，三維數據建模廣泛應用于數字高程地表建模、礦體表面建模，以及三維露天采坑建模等領域。在分析了各種數據模型特點的基礎上，本文主要圍繞兩個問題進行了研究：一是三維采坑數據建模算法，包括交互式建立線框模型和基于線框模型生成實體模型；二是基于TI

2、N的三維實體布爾運算算法研究。
　　 在三維數據建模算法方面，提出了在三維虛擬環(huán)境下交互式進行的三維線框模型的生成算法以及快速、穩(wěn)定的三維實體建模算法。線框模型建模算法通過平面參數化方法將三維采坑線投影到二維空間，利用任意多邊形縮放算法并結合參數控制，可以實時地生成三維采坑的線框模型，而且地質研究人員可以在三維可視環(huán)境下，進行參數化的設置，瀏覽三維建模的效果，并實時進行參數修正，達到最佳設計效果。在實體建模方面，同樣采用平面參數

3、化的方法，將三維線框數據投影到二維空間，然后利用本文新提出的最小搜索圓約束Delaunay三角剖分算法實現快速建模，快速生成三維實體模型。
　　 在基于TIN的三維實體布爾運算方面，提出了一種改進的快速、穩(wěn)定的布爾運算算法。改進算法首先結合層次包圍盒算法，利用復合OBBTree實現快速檢測相交三角形，并求取交線，避免了大量不必要的求交運算；然后詳細分析了三維布爾運算中由于精度產生計算誤差的原因，采用改進的空間三角形求交算法求解離

4、散空間交線段，并對單個三角形重新進行三角剖分；最后通過建立交線段與相交三角形間的拓撲關系對交線快速跟蹤提取，通過局部區(qū)域快速分類組合，實現三角網格模型的穩(wěn)定布爾運算。算法能有效地處理各種特殊情況，并巧妙地處理了三角面片共面的求交情況。算法不僅能夠快速處理封閉實體間的布爾運算，而且還能夠處理封閉實體與開放實體間的布爾運算。
　　 結合具體項目實現了論文中算法，在實驗和實踐中都取得了較為滿意的效果，所開發(fā)的軟件能有效地處理各種特殊情