鹽穴三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、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

2、性分析的重要參數(shù)，傳統(tǒng)的鹽穴體積、面積計算方法是在二維圖形的基礎(chǔ)上進行近似計算，計算精度差，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)預處理問題，對鹽穴測

3、量數(shù)據(jù)的檢驗、校正及插值問題進行了研究，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，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，提出了空間最近點表面模型建模算法，并對其進行了進一步改進，提出了改進的空間最近點建模方法，在此基礎(chǔ)上通過引入評價函數(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

4、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)的射線法進行了改進。
　　由于鹽穴形狀較為復雜，直接利用其水平剖面線進行表面建模存在較為復雜的分支與對應問題，為解決此建模難點，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)進行體數(shù)據(jù)插值，通過規(guī)則體素模型進行體數(shù)據(jù)模型生成，采用等值面繪制技術(shù)實現(xiàn)體數(shù)據(jù)模型到表面模型的轉(zhuǎn)