三维城市地质信息可视化研究 南京廖华

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三维城市地质信息可视化研究

【摘要】：数字城市建设方兴未艾。现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。本文基于作者在杭州市科技局、地震局课题一“目标区地下三维第四系与构造框架建模与可视化”—中的工作，结合作者对三维可视化的一些思考，从三维地质数据模型、三维地质数据结构、三维拓扑关系、三维城市地质信息可视化系统的功能设计和总体设计及开发平台和开发工具的选择等方面对三维城市地质信息可视化进行了较为系统的探索，并在作者开发的杭州市三维地质信息可视化系统中得到应用。概括起来，论文主要涉及以下五部分内容：第一部分阐述三维地质信息可视化的研究背景、研究现状及研究意义(第一章)。第二部分探讨三维地质信息可视化的一些理论问题，这主要涉及三维地质数据模型和数据结构及三维地质实体间的拓扑关系(第

二、三章)。其中，第二章主要探讨三维地质数据模型和数据结构。

论文基于对已有适于三维地质信息表达的三维空间数据模型和数据结构的分析，提出了三维地质建模的目标和原则，，并因此提出基于广义对象的三维地质数据模型，并给出相应的数据结构来描述和组织三维地质信息。三维地质数据模型和相应的数据结构直接影响三维地质信息的显示，而三维地质信息显示的高效性与三维拓扑关系密切相关。第三章主要探讨三维地质实体间的拓扑关系。论文基于对已有三维空间拓扑关系的分析，总结出适用于三维地质实体的交于点、交于线、交于面、交于体、包含和重合等六种基本拓扑关系，给出相应的方法基于这些基本空间拓扑关系描述各种复杂的三维空间拓扑关系。还给出了各种三维空间拓扑关系的相应编码方法。论文还对一种在本文被称为“相铰”的三维空间拓扑关系给予了关注。第三部分主要阐述和探讨了三维地质信息可视化所涉及的一些技术问题，这主要包括三维城市地质信息可视化系统的功能设计、总体设计及三维可视化技术(第四、五章)。其中，第四章阐述三维城市地质信息可视化系统的设计。通过对已有的三维城市地质信息可视化系统的功能的分析发现，已有三维城市地质信息可视化系统所设计的功能各不一样，从而使其借鉴作用受到限制。因【关键词】：三维城市地质信息可视化三维地质数据模型三维地质数据结构三维地质实体间的拓扑关系广义地质对象

??【学位授予单位】：华东师范大学

??【学位级别】：博士

??【学位授予年份】：2006

??【分类号】：P228

??【目录】：摘要6-9ABSTRACT9-14第一章绪论14-301.1研究背景14-181.2研究现状18-221.3相关概念界定22-231.4研究意义23-241.5研究思路24-27参考文献27-30第二章三维地质数据模型和数据结构30-562.1三维空间数据模型研究进展30-352.1.1三维拓扑数据模型30-312.1.2三维几何数据模型31-352.2三维地质建模的目标和原则35-372.2.1三维地质建模的目标352.2.2三维地质建模的原则35-372.3基于广义对象的三维地质数据模型37-482.3.1广义地质对象的描述37-382.3.2基于相对位置的广义对象的三维地质数据模型38-452.3.3基于相对位置的广义对象的评价45-472.3.4基于相对位置的广义对象建模方法的使用47-482.4基于广义地质对象的数据结构48-52参考文献52-56第三章三维地质实体间拓扑关系56-673.1三维空间拓扑关系研究进展56-593.1.1基于交互法的三维空间拓扑关系56-583.1.2基于交叉法的三维空间拓扑关系583.1.3现有研究成果评价58-593.2三维地质实体间的拓扑关系59-653.2.1三维地质实体间拓扑关系确立的原则59-603.2.2三维地质实体间的基本的拓扑关系60-643.2.3三维地质实体间拓扑关系的确定及其编码64-65参考文献65-67第四章三维城市地质信息可视化系统设计67-814.1系统功能设计67-714.1.1系统的功能要求概述67-704.1.2系统功能的设计原则70-714.1.3系统的一般功能714.1.4系统的特殊功能714.2系统总体设计71-764.2.1系统总体目标71-724.2.2系统设计总体结构72-734.2.3系统功能结构73-744.2.4系统的业务流程744.2.5可视化流程74-764.3系统评价指标76-78参

考文献78-81第五章三维城市地质信息可视化技术81-895.1可视化方法分析81-825.2系统开发平台与语言-VisualC++.NET82-855.2.1开发平台的选择825.2.2开发工具的选择82-855.3可视化开发引擎-OpenGL85-875.3.1概述85-865.3.2OpenGL的特点86-87参考文献87-89第六章三维城市地质信息可视化系统实践89-1036.1系统总体框架896.2系统的一般功能和特殊功能89-906.2.1系统的一般功能906.2.2系统的特殊功能906.3系统功能的实现原理及示例90-1036.3.1系统的初始化90-926.3.2一般功能的实现原理与示例92-976.3.3特殊功能的实现原理与示例97-103第七章总结与展望103-1067.1总结103-1057.2展望与进一步工作105-106附录106-107致谢107 本论文购买请联系页眉网站。

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