高保真地裂缝三维建模及其与地质模型的集成表达

发布时间：2016-11-14 09:01

  本文关键词：高保真地裂缝三维建模及其与地质模型的集成表达，由笔耕文化传播整理发布。

《长安大学》 2015年

高保真地裂缝三维建模及其与地质模型的集成表达

徐明霞  

【摘要】：地裂缝灾害是一种典型的区域性、缓变性地质灾害,已经严重危害了城市房屋建筑、道路桥梁、地下管道等市政设施和各类城市建设和居民的生活安全,给城市规划与经济发展带来广泛而又深刻的影响。城镇化与地质信息化建设对地裂缝灾害防治提出了新的挑战,急需充分利用多源异构的地裂缝数据,建立全局高效、局部保真的复杂地裂缝三维结构模型,辅助地质专业人员直观地认识地裂缝灾害影响的地下空间实体的空间结构,加强对地裂缝地质构造的判别能力,从而科学地指导工程实践,为城市地下空间的合理规划利用及区域发展提供可靠技术支撑。本研究综合利用3DGIS和3DGMS技术,针对地裂缝这一特殊的城市地质灾害现象,系统探究了地裂缝多源异构数据的特点及其集成处理、地裂缝三维空间数据模型、地裂缝三维建模方法的相关理论方法与关键技术等研究内容。本文主要研究内容有:(1)在分析地裂缝实体对象特征及地裂缝数据多源异构特点的基础上,提出了依据标准地层进行地裂缝空间数据的标准化、参数化提取方法。为能够综合利用地裂缝多源异构数据对复杂的地裂缝空间几何形态进行高保真模拟表达,提出了面向源和面向对象的空间数据集成组织方法,为地裂缝空间几何数据集成处理提供了一种新的解决方案。(2)针对地裂缝空间几何特征,提出了几何-语义统一的地裂缝空间数据模型。基于面向对象的思想,将地裂缝实体对象按照不同尺度、不同精度要求进行表达。点状的地裂缝实体采用空间几何点描述;线状的地裂缝实体采用首尾相连的弧段描述;面状的地裂缝实体采用B-rep描述;体状的地裂缝实体根据表达需求选用不同的表达方法:一是构成体的边界面(平面、曲面)表示的模型;二是由经过剖分的实体网格构成的体元模型;并设计了相应的数据结构。(3)提出了三维地裂缝数学建模算法,并界定了其适用范围与条件:以钻孔和地裂缝地表勘测数据为核心数据源,用多个平面的组合表达区域内地裂缝空间延展形态及分布规律。算法的显著优点在于充分顾及了地裂缝数据稀疏且分布不均匀的特点,能够动态、快速、高效构建研究区域内地裂缝三维模型。采用该方法建立的地裂缝三维模型能够反映区域内地裂缝空间分布及发育规律,并能够用于对研究区域外的地裂缝空间分布进行预测。(4)在微观局部区域地裂缝数据丰富的情况下,提出了基于剖面数据的“控制线”法建模思想及构模步骤,并对该方法中的关键技术问题——对应问题、分支问题、拼接问题、光滑问题进行了详细阐述。该方法能够逼真再现地裂缝三维模型的细节特征(如:断距、厚度、倾角),并且能够与周围地层无缝拼接。(5)设计实现了复杂地裂缝三维可视化与空间分析原型系统,并以西安地裂缝为例,验证了三维地质模型(地质体模型、地裂缝模型)与工程模型(地铁隧道)缩放、浏览、漫游、剖切等功能。

【关键词】：
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.26;P628.3
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程朋根,王承瑞,甘卫军,肖根如;基于多层DEM与QTPV的混合数据模型及其在地质建模中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年06期

2 张舜德;;复杂断层轮廓集表面重建拓扑匹配及分支处理研究[J];电加工与模具;2011年04期

3 明镜;潘懋;屈红刚;兰向荣;;基于TIN数据三维地质体的折剖面切割算法[J];地理与地理信息科学;2008年03期

4 刘刚;吴冲龙;何珍文;翁正平;朱庆;张叶廷;李晓明;;地上下一体化的三维空间数据库模型设计与应用[J];地球科学(中国地质大学学报);2011年02期

5 彭建兵;范文;李喜安;王庆良;冯希杰;张骏;李新生;卢全中;黄强兵;马润勇;卢玉东;;汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J];工程地质学报;2007年04期

6 杨硕;赵军;;面向地下三维对象的GIS关键技术与进展[J];甘肃科技;2009年12期

7 武强,徐华;三维地质建模与可视化方法研究[J];中国科学(D辑:地球科学);2004年01期

8 袁林旺;俞肇元;罗文;周良辰;闾国年;;基于共形几何代数的GIS三维空间数据模型[J];中国科学:地球科学;2010年12期

9 徐华;武强;张晓亮;何畏;;基于拓扑重构的流线特征跟踪算法[J];计算机工程与应用;2010年09期

10 武强,徐华;地下水模拟的可视化设计环境[J];计算机工程;2003年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张芳;场框架下的城市地下空间三维数据模型及相关算法研究[D];同济大学;2006年

2 何珍文;地质空间三维动态建模关键技术研究[D];华中科技大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 刘喜;三维地质建模关键算法研究[D];中国科学技术大学;2011年

2 段福洲;地质体三维模型和数据结构的研究与实现[D];首都师范大学;2004年

3 郭甲腾;基于剖面的三维地质建模与可视化研究[D];东北大学;2006年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张芳;朱合华;吴江斌;;城市地下空间信息化研究综述[J];地下空间与工程学报;2006年01期

2 张芳;朱合华;吴江斌;;城市地下空间信息化研究综述[J];地下空间与工程学报;2006年02期

3 胡金虎;杨永香;王江峰;;基于G-maps拓扑数据模型的三维地质建模方法[J];地下空间与工程学报;2010年06期

4 屈红刚;潘懋;明镜;吴自兴;孙志东;;基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年01期

5 郑佳荣;李青元;王强;金阳;;面向三维地矿GIS辅助决策系统的几点思考[J];北京工业职业技术学院学报;2012年02期

6 李百寿;秦其明;邢立新;姚云军;叶霞;;基于3DS MAX的火山地质景观三维建模与动态模拟研究[J];北京大学学报(自然科学版);2008年03期

7 屈红刚;潘懋;明镜;吴自兴;孙志东;;基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究[J];北京大学学报(自然科学版);2008年06期

8 明镜;潘懋;屈红刚;刘学清;郭高轩;吴自兴;;北京市新生界三维地质结构模型构建[J];北京大学学报(自然科学版);2009年01期

9 程丹;杨钦;张永波;金茂忠;;基于水文剖面的三维地质建模方法[J];北京航空航天大学学报;2007年11期

10 郑坤;刘修国;吴信才;杨慧;;顾及拓扑面向实体的三维矢量数据模型[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年03期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年

2 章冲;网络环境下煤矿三维建模及可视化关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年

3 贾奋励;电子地图多尺度表达的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年

4 杨族桥;DEM多尺度表达研究[D];武汉大学;2009年

5 王日勖;抚顺西露天矿北帮滑坡监测预报系统研究[D];吉林大学;2011年

6 荆永滨;矿床三维地质混合建模与属性插值技术的研究及应用[D];中南大学;2010年

7 魏迎春;煤矿床勘查辅助决策及关键问题研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

8 董书宁;干旱、半干旱复杂矿区水资源系统优化配置及综合利用[D];长安大学;2011年

9 王卫东;西安地裂缝形成的区域稳定动力学背景研究[D];长安大学;2009年

10 李斌;地裂缝地面沉降灾害管理信息系统开发及应用研究[D];长安大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 于向博;基于地质钻孔数据的地层三维可视化研究[D];山东科技大学;2010年

2 初剑;地震成像系统块体建模关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

3 康敏娟;基于Visual MODFLOW的邯郸县浅层地下水量评价研究[D];河北工程大学;2010年

4 盘成进;道路自动综合技术研究与软件开发[D];昆明理工大学;2009年

5 李赛;个旧锡矿高峰山矿段开采期渗流场数值模拟及涌水量预测[D];昆明理工大学;2009年

6 王月;昆明地热田Ⅱ块段地下热水系统溶质运移的数值模拟[D];昆明理工大学;2009年

7 王丽君;山西沙曲煤矿三维地质模型及矿坑涌水量预测[D];石家庄经济学院;2010年

8 陆琰;地质体三维可视化技术研究与实现[D];石家庄经济学院;2010年

9 董慧超;北京地铁九号线三维地质建模研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

10 张耀国;济南城市轨道交通建设区三维工程地质建模与适宜性分区研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗斌,张红兵,汪炳权;断层图象的完全枚举法三维建模[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年04期

2 ;城市地下空间开发利用管理规定[J];地下空间;1997年04期

3 阮秋琦，罗民，袁保宗;地质构造三维重建算法研究[J];北方交通大学学报;1995年04期

4 毛善君;灰色地理信息系统——动态修正地质空间数据的理论和技术[J];北京大学学报(自然科学版);2002年04期

5 何金国,查红彬;基于BPLI从二维平行轮廓线重建三维表面的新算法[J];北京大学学报(自然科学版);2003年03期

6 屈红刚;潘懋;王勇;薛胜;明镜;;基于含拓扑剖面的三维地质建模[J];北京大学学报(自然科学版);2006年06期

7 屈红刚;潘懋;明镜;吴自兴;孙志东;;基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究[J];北京大学学报(自然科学版);2008年06期

8 朱大培,牛文杰,杨钦,熊璋,陈其明;地质构造的三维可视化[J];北京航空航天大学学报;2001年04期

9 孟宪海,杨钦,李吉刚;基于层面结构的三维闭合地质区块构造算法[J];北京航空航天大学学报;2005年02期

10 程丹;杨钦;张永波;金茂忠;;基于水文剖面的三维地质建模方法[J];北京航空航天大学学报;2007年11期

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 徐志红;基于事件语义的时空数据模型的研究[D];武汉大学;2005年

2 程朋根;地矿三维空间数据模型及相关算法研究[D];武汉大学;2005年

3 吴慧欣;三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D];西北工业大学;2007年

4 何珍文;地质空间三维动态建模关键技术研究[D];华中科技大学;2008年

5 韩建伟;基于样本的三维表面纹理快速合成技术[D];浙江大学;2009年

6 孙立双;矿体三维建模及储量计算关键问题研究[D];东北大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 庄玲;数字矿山可视化技术的研究与实现[D];山东科技大学;2003年

2 孙劲飞;利用二维轮廓线重构双峰值三维形体[D];中国海洋大学;2003年

3 吴慧欣;三维建模技术的研究与应用[D];西安建筑科技大学;2004年

4 董辉;地质体三维可视化原理与方法研究[D];中南大学;2003年

5 颜慧敏;空间插值技术的开发与实现[D];西南石油学院;2005年

6 郭甲腾;基于剖面的三维地质建模与可视化研究[D];东北大学;2006年

7 翟进乾;克里金（kriging）插值方法在煤层分布检测中的应用研究[D];太原理工大学;2008年

8 程慧;基于地震资料的地质建模及效果评价[D];中国石油大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷霆,董兆祥,刘金锋;地裂缝氡值测试及形成机制初探[J];中国地质灾害与防治学报;1997年04期

2 陈植华,徐恒力,陈刚;基于信息分维对地裂缝灾害成因的研究[J];中国地质灾害与防治学报;2000年03期

3 武强,陈佩佩;地裂缝灾害研究现状与展望[J];中国地质灾害与防治学报;2003年01期

4 田级生;河北平原地裂缝调查分析与防治[J];勘察科学技术;2004年01期

5 任建国,龚卫国,焦向菊;山西大同市地裂缝的分布特征及其发展趋势[J];山西地震;2004年03期

6 刘忠方,韩军青;临汾市地裂缝灾害成因及防治对策研究[J];灾害学;2004年S1期

7 彭建兵;范文;李喜安;王庆良;冯希杰;张骏;李新生;卢全中;黄强兵;马润勇;卢玉东;;汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J];工程地质学报;2007年04期

8 卢全中;彭建兵;范文;马润勇;李喜安;;陕西三原双槐树地裂缝的发育特征[J];工程地质学报;2007年04期

9 邓安利;;大同市地裂缝的分布特征及形成原因与防治对策探讨[J];安全与环境工程;2007年04期

10 马志飞;;地裂缝:地球上难以愈合的伤口[J];城市与减灾;2009年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘忠佩;胡俊杰;任建国;刘学军;;大同市地裂缝成因及减灾对策[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

2 宗开红;;苏—锡—常地区地裂缝灾害研究[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年

3 刘玉海;陈志新;戴福初;;大同地裂缝灾害及其安全距离确定[A];第四届全国工程地质大会论文选集（一）[C];1992年

4 王景明;;我国地裂缝及其灾害分析[A];第四届全国工程地质大会论文选集（一）[C];1992年

5 张骏;卢玉东;孙建中;范文;;广西小平阳岩溶区地裂缝形成机制初探[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

6 毕海良;苌有全;毕雯雯;;青海省贵德县瓦家地裂缝成因剖析[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年

7 袁平;胡存礼;;长江三角洲地区地裂缝的地球物理特征及地裂缝易发区的物探推断[A];地球科学与社会可持续发展——2005年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2005年

8 贾三满;王海刚;叶超;王荣;;北京地区地裂缝勘察方法研究[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年

9 李凯玲;;GIS对西安地裂缝灾害敏感性评价探讨[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年

10 潘广灿;张金来;郜松杰;张银启;;平顶山市青草岭地裂缝形成机制[A];经济策论（上）[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 特约记者 陈娟　通讯员 龚绪龙;[N];中国国土资源报;2013年

2 记者 范宏喜;[N];中国国土资源报;2013年

3 本报记者 于德福;[N];中国国土资源报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 徐明霞;高保真地裂缝三维建模及其与地质模型的集成表达[D];长安大学;2015年

2 蒋臻蔚;水作用下地裂缝成因机制及数值模拟[D];长安大学;2011年

3 刘妮娜;地裂缝环境下的地铁隧道—地层地震动力相互作用研究[D];长安大学;2010年

4 李凯玲;地裂缝环境下地铁隧道—围岩相互作用研究[D];长安大学;2012年

5 陈立伟;地裂缝扩展机理研究[D];长安大学;2007年

6 李昌存;河北平原地裂缝研究[D];中国地质大学（北京）;2003年

7 孙萍;黄土破裂特性试验研究[D];长安大学;2007年

8 袁立群;列车荷载作用下马蹄形地铁隧道—地裂缝—地层动力相互作用研究[D];长安大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王旭;单一地裂缝成层地层水平地震响应分析解析解研究[D];长安大学;2015年

2 杨培涛;跨地裂缝建筑物基础破坏机理和影响范围的研究[D];长安大学;2015年

3 陈树峰;正断型隐伏地裂缝破裂扩展的土性效应研究[D];长安大学;2015年

4 臧明东;太原盆地地裂缝危险性区划研究[D];长安大学;2015年

5 薛捷;地裂缝场地地脉动特性及动力响应规律研究[D];长安大学;2015年

6 蔡琳祥;地铁动荷载作用下与地裂缝小角度斜交隧道围岩动力响应研究[D];长安大学;2015年

7 邓舒;基底起伏地裂缝演化时空特征试验研究[D];中国矿业大学;2015年

8 王西强;泾阳地区地裂缝成因机理研究[D];长安大学;2008年

9 张成航;西安地铁隧道穿越地裂缝的模型试验研究[D];长安大学;2008年

10 姬永尚;地裂缝作用下的地铁隧道与地层相互作用模型试验研究[D];长安大学;2009年

  本文关键词：高保真地裂缝三维建模及其与地质模型的集成表达，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：173970