基于OpenGL下三维地质模型生成技术1

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1、测绘第32卷第4期2009年8月155基于OpenGL下三维地质模型生成技术窦育民黄地龙关鑫（成都理工大学信息工程学院，四川成都610059）[摘要]本文融合工程地质资料、工程地质专家知识、计算机处理、数学拟合技术及计算机图形学理论，利用薄板样条与曲面拟合算法，通过OpenGL建立了三维地质模型，实现了对复杂地质特征的模拟。[关键词]薄板样条；二次曲线拟合；缝合算法[中图分类号]P208[文献标识码]A[文章编号]1674-5019（2009）04-0155-04TheModelingTechniquesofThree-dimension

2、alGeologicalModelBasedonOpenGLDOUYu-minHUANGDi-longGUANXin(SchoolofInformationEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China)Abstract:Thethree-dimensionalgeologicalmodelbasedonOpenGL,whichcansimulatethecomplexgeologicalcharacteristicswell,isbuiltbyintegrati

3、ngengineeringgeologicaldata,expertknowledge,computerprocessing,mathematicalfittingtechniqueandcomputergraphics,usingthethin-platesplinandsurface-fittingalgorithm.Keywords:Thin-platespline;Thesecondcurvefitting;Stitchingalgorithm型。1引言本文在地质单元体概念的基础上，研究了一种构建三维地质体模型的资料来源一般有两种

4、：将工程地质资料、工程地质专家知识、计算机处理、（1）通过钻孔获取资料。这种方法显然需要耗数学拟合技术及计算机图形学理论融合于一体的复费大量人力物力，成本较大。杂地质建模方法。方法分为三个步骤：一是运用工（2）地震勘探方法。通过在地下找出控制点并程地质资料与工程地质专家对地质特征规律的理解放炮产生声波，由声波的反射数据获取地层数据信和推断生成3D地层曲面；二是运用地质剖面层位、息。声阻抗数据体比常规地震数据提供了更多的地断层和模型区边界间的拓扑信息建立山包，并将其层信息，更有利于三维解释和储层描述。根据此类按照所属三维地质单元块体分类存储

5、；三是利用曲信息，即可采用曲面拟合方法，反演建立地质模型。面拟合与三角联网技术整合剖面地质单元块体形成反演工作采用一种基于模型的波阻抗反演技三维地质单元块体。术，首先从测井资料出发建立地质模型，然后利用2三维地质体建模逻辑业务处理静态模型迭代摄动算法，不断修改地质模型，使模型正演得到的合成地震资料与实际地震数据达到最佳吻合，GeoModalGeoLayer最终的模型数据便是反演结果。地震专家通过建立好的地质模型利用波动方程正演出地质记录。三维地质体模型是建立在地质勘探数据信息之HillBagCurve上的。考虑到地学现象的复杂性，需要从已

6、知样点的实测数据出发推求其他点值，并选用特定的数学曲面来最大限度地拟合逼近实际地学曲面，从而建立三维地质体模型。本文采用基于薄板样条的三维图1地质单元体模型类关系示意图建模方法生成地层曲面，根据平面图提供的地质界线、产状和断层等地质信息，构建出山包的剖面图，本系统实现了光滑的地层曲面与一个山包形成并应用缝合算法依次连接剖面，形成三维地质体模的地质单元体。其中：GeoModal是一个地质单元体156测绘第32卷第4期2009年8月模型类，它包含有GeoLayer地质层类和HillBag山地面点坐标及高程求出s(x,y)的具体形式，然后按包类

7、；HillBag山包类又包含Curve山包剖面曲线类；规定的格网点的平面坐标由s(x,y)计算其相应的高山包剖面曲线类由一系列拟合曲线的控制点组成。程，从而完成DEM的建立。根据测量的真实地形数据，各类关系如图1。具体数据结构如下：运用薄板样条法绘制凸凹多变且具有真实感的光滑ClassGeoModal地形曲面。薄板样条法事实上也是一种径向基函数{法，其数学表达式：GeoLayer*glayer;//地质层n−1HillBag*hillBag;//山包Fi(x,y)=w0+w1x+w2y+∑aijr2ln(r2+∆)（2）ijijj=0}G

8、eoLayer地质层类其中：ClassGeoLayer2()2()2r=xi−xj+yi−yjij{double*x;//地质层的x,y,z坐标double*y;将（2）式改成：double*