三維露天采坑數(shù)據(jù)建模方法研究與實現(xiàn).pdf

1、目前，科學(xué)計算可視化技術(shù)是圖形學(xué)的一個熱點(diǎn)研究方向。隨著三維地理信息系統(tǒng)(3D GIS)的發(fā)展，三維數(shù)據(jù)建模作為科學(xué)計算可視化的核心和關(guān)鍵功能之一廣泛地應(yīng)用于自然科學(xué)和工程項目的各個領(lǐng)域。在地質(zhì)采礦方面，三維數(shù)據(jù)建模廣泛應(yīng)用于數(shù)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(lǐng)域。在分析了各種數(shù)據(jù)模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文主要圍繞兩個問題進(jìn)行了研究：一是三維采坑數(shù)據(jù)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(yùn)算算法研究。
　　 在三維數(shù)據(jù)建模算法方面，提出了在三維虛擬環(huán)境下交互式進(jìn)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(shù)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(jié)合參數(shù)控制，可以實時地生成三維采坑的線框模型，而且地質(zhì)研究人員可以在三維可視環(huán)境下，進(jìn)行參數(shù)化的設(shè)置，瀏覽三維建模的效果，并實時進(jìn)行參數(shù)修正，達(dá)到最佳設(shè)計效果。在實體建模方面，同樣采用平面參數(shù)

3、化的方法，將三維線框數(shù)據(jù)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(xiàn)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(yùn)算方面，提出了一種改進(jìn)的快速、穩(wěn)定的布爾運(yùn)算算法。改進(jìn)算法首先結(jié)合層次包圍盒算法，利用復(fù)合OBBTree實現(xiàn)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(yùn)算；然后詳細(xì)分析了三維布爾運(yùn)算中由于精度產(chǎn)生計算誤差的原因，采用改進(jìn)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(jìn)行三角剖分；最后通過建立交線段與相交三角形間的拓?fù)潢P(guān)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(xiàn)三角網(wǎng)格模型的穩(wěn)定布爾運(yùn)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(yùn)算，而且還能夠處理封閉實體與開放實體間的布爾運(yùn)算。
　　 結(jié)合具體項目實現(xiàn)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