隐伏矿体三维可视化预测中数据剖分及等值面提取方法研究

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1、隐伏矿体三维可视化预测中数据剖分及等值面提取方法研究摘要：数据剖分方式和等值面提取方法足三维数据场可视化屮的重要技术。本文参考了相关文献，丫解到以地质勘探与矿山开采工程屮地质现象为研究对象，可以对地矿三维空间对象的特征、描述方法和数裾获取方法进行分析。在H论散乱数据的某于i"i包的三角剖分法的某础上，将分析介绍近似凸包，约束近似凸包的概念和介绍基于近似凸包、约束近似凸包的三角剖分法。分析体可视化和面可视化两种可视化方法，对体可视化和面可视化从算法、效率做了简单的比较。介绍经典方法的原理和针对散乩数裾

2、场应用的不足之处，探W某于剖分的带约朿数裾的地质体等值側构建方法。木文介绍一种新的某于鞍点剖分的快速等值而提取算法和•种改进的基于方法的优化等值而构造算法。关键词：数据剖分；近似凸包；等值面三维地质数据剖分1.1空问数据的特性空间数据特性可以分为以下三类：第一类是空间数裾点分布完全呈离散状态，数据点互和独立，这种独立拈物理独立和拓扑独立，数据点之问不存在任何关系，即为无约束数据域。第二类是空问数据在某一个范围内部是独立，实际也就足把局部独立数据和外部数据区别对待。这种数裾也叫边界约束数据。第三类是部

3、分数据问存在着一定的依赖关系，这种依赖关系是后期处理的前提，后期数据处理不能破坏这种数据关系。这种数据的分布叫内部约束数据。1.2空问数据之问的拓扑关系为了能够有效地组织数据、优化数据查询正确描述空问对象及对象问的关系,必须建立空间数据模型。空间数裾关系是指实体对象之间存在与空间特性有关联的属性(度量参照、拓扑正确、映射关系等)。本文中的数据空问关系主要钮拈拓扑关系、度量参照、方位映射三种基本类型，其巾空问拓扑关系足数据间最重要的关系。空间拓扑关系指空间对象在拓扑变换缩放、旋转、平移等下保持和邻数据

4、连通关系不变的性质。1.3散乱数据生成算法对于TIN模型，一般生成的网格遵循下面四条原则：(1)尽量生成正二角形；(2)尽量连接最近的点；(减少生成窄K的三角形的数量)(3)三角网是唯一的；(4)没有任何点在三角形的外接圆内部。(空圆原则)由于三角网在地形模拟方面表现最为出色，因此常常被用于的生成，简称D-TINo根据D-TIN建立网格步骤或是方法上的不同，可分为动态生成算法和静态生成算法。动态生成算法是指在新增点的时候，原冇的三角网格被重构后满足外接闼规则，静态生成算法则是在建立网格的过程屮不会因

5、为新增的点而改变以前的网格。1.4基于凸包的三角剖分門包算法的主要思路是首先建立数据集的門包，即寻找包含所有数据点的最小封闭凸多边形，然后在凸多边形内对数据点进行剖分。基于凸包的两个典型算法是前沿推进法和环切边界法。针对现有算法的不足提出一种基于近似門包的散乱数据三角剖分方法。这种方法不必完全满足规则。它的基本思想是：首先将数据点按值递增排序并寻找数据点的凸包，再在凸包的基础上寻找离凸包上的每条边较近的点将其插入到凸包集屮；然后，按值从上到卜的水平扫描近似0包，将近似門包划分成边上包含数据点的三角形

6、或梯形；最后将包含数裾点的三角形和梯形剖分成三角形形成最终的三角网格。这种方法思路简单、易于实现、代码量比较小。另外，由于在处理的过程中将数据点分成了若干边上带点的三角形或梯形，所以当删除或増加数裾集的时候，只修改部分三角剖分网格即可。这样就大大提高了数据交互的效率。这种算法分为以卜*几个步骤：（1）寻找凸包，（2）寻找近似凸包，（3）扫描近似凸包，（4）边上包含数据点的多边形剖分。1.5约束近似凸包的三角剖分耍显示等值面的真实情况，就必须保证在三角剖分的过程中正确处理这些数裾之间的关系。针对这一问

7、题的通常解决方法就是在数据集中添加约束条件。常用的约束条件可以归纳为两种：一种是散乱数据中带宥若干条折线，即某些数据点必须连接在一起；另种是散乱数据中带宥若干个封闭的多边形环，即若干数据点首尾连接组成封闭的多边形。这两种约束分别称为约束线段和约束多边形。约束近凸包三角剖分法的步步骤：（1）是建立散乱数据的凸包和约束条件的影响域；（2）将包含约束影响域的凸包划分成若干多边形，即将数裾集分成被约束条件影响的数据和不被约束条件影响的数据两部分；（3）对上一步产生的多边形进一步三角剖分，以形成最终的三角网格

8、。等值血方法一般分为两类：（通过等值血的抽取和绘制來显示数据分布，这类方法的关键就在于生成等值面的几何表示。（通常采用的是光线透射法，当光线穿过体数据时，如来相邻两个采样点的数值位于给定值两侧，则可通过简单的线性插值计算出等值血穿过该光线的位置。再通过计算数裾场在该点的梯度方向,利用传统的光照模型进行绘制，即可形成等值面图像。2.1提取等值而的基本流程尽管等值而提取方法不尽相同，但其基本流程是大致相同的，大体分为三个步骤：（1）数据预处理。（2）寻找中间阁元。（3）绘