鹽穴三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、鹽穴是利用水溶開(kāi)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(chǔ)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(guó)目前有關(guān)鹽穴的研究尚處于初級(jí)階段，建立鹽穴的三維模型對(duì)鹽穴的開(kāi)發(fā)利用及穩(wěn)定性分析具有重要意義。
　　鹽穴測(cè)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(cè)量需要解決的主要問(wèn)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(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(guó)內(nèi)、國(guó)際上尚沒(méi)有成熟的鹽穴三維建模工具和方法。
　　本文以鹽穴的測(cè)量數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，從地質(zhì)三維建模的角度，通過(guò)對(duì)鹽穴測(cè)量方法、測(cè)量數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析，對(duì)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(duì)鹽穴的測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理問(wèn)題，對(duì)鹽穴測(cè)

3、量數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)、校正及插值問(wèn)題進(jìn)行了研究，為避免插值過(guò)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(duì)鹽穴的水平剖面線和垂直剖面線進(jìn)行插值。
　　通過(guò)對(duì)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(duì)外垂直剖面線建模問(wèn)題，提出了空間最近點(diǎn)表面模型建模算法，并對(duì)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(guò)引入評(píng)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

4、鹽穴內(nèi)部巖石體的建模問(wèn)題，提出了內(nèi)垂直剖面線的分類(lèi)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(duì)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(duì)應(yīng)問(wèn)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(guò)構(gòu)造屬性場(chǎng)的方式引入隱函數(shù)的變分方法直接對(duì)水平剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行體數(shù)據(jù)插值，通過(guò)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)