畢業(yè)論文-基于似三棱柱的三維水文地質體建模技術研究(已修改)
2025-01-24 12:08 本頁面
【正文】 基于似三棱柱體的三維水文地質體建模研究 基于似三棱柱 體 的 三維水文地質體 建模 技術研究 基于似三棱柱體的三維水文地質體建模研究 目 錄 引言 ........................................................................ 2 1孔隙地下水含水層系統(tǒng)概念模型 ............................................... 3 ................................................. 3 ............................................. 3 ............................................... 3 2水文地質鉆孔模型構建方法 ................................................... 4 ..................................................... 4 水文地質鉆孔建模方法 ................................................. 4 3分層界面三角網（ TIN） ...................................................... 7 ................................................... 7 ....................................................... 7 4基于三角形區(qū)域的線性插值 ................................................... 9 ....................................................... 9 ........................................................ 10 5基于矩形區(qū)域的雙三次樣條插值函數(shù)構造 ...................................... 12 B樣 條函數(shù)插值函數(shù)求解方法 .................................... 12 .................................................... 13 6 基于似三棱柱體的三維地質體模型構建方法 .................................... 14 7結論與展望 ................................................................ 17 基于似三棱柱體的三維水文地質體建模研究 1 摘要 ：以鹽城市水文地質鉆孔實際檢測含水層數(shù)據(jù)為基礎，研究了鹽城地區(qū)孔隙地下水承壓含水層系統(tǒng)三維 地質 模型的構建的一般技術路線，并在 VC++環(huán)境下使用計算機可視化技術 （ VTK） 設計實現(xiàn)了地質體建模系統(tǒng)原型的開發(fā)。 首先設計鉆孔數(shù)據(jù)模型， 根據(jù) 水文地質鉆孔標準化卡片 繪制水文地質鉆孔模型 ,使用逐點插入法構建初始三角網 ， 以此為基礎，建立各含水層分層界面的初始 DEM； 之后再根據(jù)三角形區(qū)域的線性插值算法實現(xiàn)對初始 DEM 的加密， 為了滿足二元插值函數(shù)的計算要求，本文設計了一種生 成各分層界面計算節(jié)點 規(guī)則矩形 格網 的算法 ；最后利用 該 加密 后的計算節(jié)點 矩形 格網， 使用 二元 雙 三次 B 樣條 函數(shù)進行二次加密 ， 構建 具有最優(yōu)模擬效果的基于 似三棱柱的三維含水層模型。 關鍵字： 水文地質鉆孔； 孔隙地下水； 逐點插入法；線性插值；三維地質體 建模 ； 基于似三棱柱體的三維水文地質體建模研究 2 引言 三維水文地質建模，往往是為了后續(xù)開展孔隙地下水流場數(shù)值模擬與可視化工作服務的。只有在一個準確、合理的水文地質體模型的基礎上，才能 使地下水的數(shù)值模擬誤差 控制在有效的范圍以內；另外由于地質體模型的構建所使用到的初始采樣數(shù)據(jù)一般比較稀疏，根據(jù)原始采樣數(shù)據(jù)建立起的地層模型模擬效果較差。因此如何能夠根據(jù)實際探測到的地層采樣數(shù)據(jù)，通過不同的 插值算法，構建起精度滿足要求、模擬效果較好的 最佳地質體模型，便成為了首先要考慮定的問題。一般說來，如果研究區(qū)域的采樣點數(shù)據(jù)是以矩形點陣排列的，可以通過采用基于矩形區(qū)域代數(shù)插值函數(shù)、 矩形區(qū)域的樣條插值函數(shù) 、矩形區(qū)域的最小二乘 插值函數(shù) 等 對地質體表面進行逼近 。但在實際問題中，采樣點往往并不能夠以矩形點陣的形式排列，此時，可以采用基于三角形區(qū)域的插值、康斯曲面以及移動曲面擬合法等插值算法對地質體表面進行加密。 由于三維模型表面常常采用三角網來表示，因此 本文選擇基于三角形 區(qū)域的線性插值函數(shù) 作為地質體 表面的逼近算法。 然而基于三角形區(qū)域的線性插值實際上是以平面去逼近曲面。雖然在整個區(qū)域上可以保證“連續(xù)”，但是在連接處卻是不光滑 的，即一階導數(shù)不相等。因此需要使用樣條函數(shù)對地層表面模型進行平滑。 在三角形插值的基礎上構建 規(guī)則 矩形格網， 之后 在此 矩形 格網上使用二元樣條函數(shù)進一步內插，最終形成整個區(qū)域上光滑、連續(xù)的地質體表面模型。 在加密后的地質體表面模型基礎上，構建不同含水層界面的 TIN 模型 。 針對水文地質鉆孔數(shù)據(jù)特點，考慮到 含水 層 存在 缺失的情況，設計 可以識別不同含水 層情 況的 三維地質體建模 算法。 水文地質體建模所采用的空間數(shù)據(jù)通常有似三棱柱、四面體、六面體等數(shù)據(jù)模型。由于水文地質鉆孔被可近似表示為垂直的，且含水層分層界面 DEM 采用的是不規(guī)則三角形格網（ TIN） 結構； 又由于地層中經常出現(xiàn)缺失的情況，直三棱柱往往會退化為四面體或者四棱錐。 而 直三棱柱、四面體或者是四棱錐，都可以統(tǒng)一采用似三棱柱的數(shù)據(jù)模型加以表示。 似三棱柱 可以精確模擬承壓含水層對象的表面與內部結構， 靈活性較強、生成算法較為簡單。因此對于水文地質體的三維建模而言，似三棱柱 是具有較高的實用價值和應用前景的一種空間數(shù)據(jù)模型。 基于似三棱柱體
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