畢業(yè)論文-基于似三棱柱的三維水文地質(zhì)體建模技術(shù)研究(文件)
【正文】 x1)? ? ?φ0(xn) φ1(xn) ? φn(xn)] ψ = [ψ0(x0) ψ1(x0)ψ0(x1) ψ1(x1) ?ψn(x0)ψn(x1)? ? ?ψ0(xn) ψ1(xn) ? ψn(xn)] 第三步：求解： lt = (u(x0,yt),u(x1,yt),…,u(xn,yt))T gs = (u(xs,y0),u(xs,y1),…,u(xs,ym))T px = (φ0(x),φ1(x),…φn(x))T qy = (ψ0(x),ψ1(x),…ψn(x))T βt = (β0t,β1t,…βnt)T Cs = (Cs0,Cs1,…Csm)T rx = (r0(x),r1(x),…rm(x))T 第四步：建立方程組 Φβt = lt 解出 Cij 的值，從而確定差值曲面 U(x,y)， 求解完畢。除了要求要有足夠的密度以保證三維地質(zhì)模型的光滑性外，還應(yīng)考慮到后續(xù)工作中地下水流場(chǎng)模型的驗(yàn)證與校核工作，因此二次加密點(diǎn)應(yīng)遵循如下原則生成： （ 1） 首先 應(yīng)包含地下水水位監(jiān)測(cè)井采樣數(shù)據(jù)、地下水開(kāi)采井采樣數(shù)據(jù)。該三角網(wǎng)即為平滑連續(xù)的分層界面模型。其中 p0,p1,p2 構(gòu)成 下 三角形， p3,p4,p5 構(gòu)成 上三角形。 圖 似三棱柱單元 組成結(jié)構(gòu) 為了便于繪制，首先設(shè)計(jì)似三棱柱單元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 15 Class CPrism { Int id //三棱柱索引號(hào) int p0,p1,p2。一個(gè)含水層對(duì)象，可以 用 一個(gè)以三棱柱對(duì)象為元素的動(dòng)態(tài)數(shù)組對(duì)象 來(lái)表示 。經(jīng)過(guò)該步驟操作之后，整個(gè)區(qū)域密集均勻分布著很多虛擬鉆孔。 b） 如果 p= ()；那么判斷當(dāng)前地層編號(hào) li 與當(dāng)前搜尋的地層種類編號(hào)的關(guān)系。 層底深度 z = 層頂深度 [p 1]； e） 如果 li == [p]。 （ 5） 重復(fù)（ 4），建立起所有的含水層的三棱柱序列，形成數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)入到VTK 可視化管線中渲染顯示。本文已有研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種構(gòu)建具有較優(yōu)的平滑性和模擬效果的三維水文地質(zhì)體模型的技術(shù)路線。本文的研究成果，主要是針對(duì)孔隙地下水流場(chǎng)模擬進(jìn)行的。另外，對(duì)于含水層尖滅 的分類與處理方面，并沒(méi)有提出一個(gè)較為可行與普適的技術(shù)路線 ， 對(duì)于整體的模擬效果 有一定的影響 。主 要解決的問(wèn)題包括：水流場(chǎng)模型計(jì)算參數(shù)的提取，地下水有限元模型參數(shù)的率定、參數(shù)分區(qū)的劃分、參數(shù)賦值、水流場(chǎng)可 視化等。 結(jié)果證明，用雙三次等距 B 樣條函數(shù)來(lái)加密格網(wǎng) 點(diǎn)數(shù)據(jù)，獲得的二階平滑的曲面，可以滿足模擬效果與精度的要求，是一種可行的模型構(gòu)建算法。 圖 水文地質(zhì)體 線框 模型 圖 6. 4 水文地質(zhì)體 實(shí)體 模型 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 17 7 結(jié)論與展望 基于似三棱柱的三維地質(zhì)體建模近年來(lái)發(fā)展較為成熟。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 16 （ 3） 重復(fù)（ 2）的 a） ~ b）過(guò)程，建立起每一個(gè)含水層不同三棱柱所對(duì)應(yīng)的頂?shù)装咫x散點(diǎn)索引； （ 4） 根據(jù)建立好的索引，對(duì)于每一個(gè)含水層的每一個(gè)三角形單元，依次 創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 似三棱柱單元 對(duì)象。 c） 如果 li [p] , 那么將鉆孔地層深度數(shù)組中最后一個(gè)層底深度作為該含水層層底深度。尋找算法如下 a） 設(shè)置當(dāng)前搜尋地層編碼 int p，如果 p ()。地層編碼已經(jīng)設(shè)計(jì)成為了自上往下順序排列。 //下三角形頂點(diǎn)索引 int category。本文均已順時(shí)針排列。由于本文將鉆孔數(shù)據(jù)近似成為了豎直的圓柱體，因此似三棱柱的形態(tài)僅包括如圖 所示的三種類型。最終形成經(jīng)過(guò)二次加密后的離散采樣點(diǎn)集合。計(jì)算各二次加密點(diǎn)的值 。 由于該方程組 中 n,m 值太大，需要解得方程組個(gè)數(shù)太多，容易產(chǎn)生病態(tài)解。 則可以建立起雙三次 B 樣條函數(shù) U(x,y) = ∑∑CijΩ3 (x ?xihx)Ω3mj=0ni=0(y ?yjhy) 根據(jù)插值條件，將（ n+1） *（ m+1）個(gè)各網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)代入，可得（ n+1） *（ m+1）個(gè)方程組成的方程組。如何構(gòu)造一個(gè)二元三次樣條函數(shù) S（ X ,Y） ,使 S（ xi ,yi） = Zi,j。但是由于此處格網(wǎng)數(shù)目較多，逼近多項(xiàng)式會(huì)出現(xiàn)高次項(xiàng)而引起 龍格 （ Rung） 現(xiàn)象， 導(dǎo)致函數(shù)值 出現(xiàn)震蕩；而利用分片矩形的小區(qū)域 代數(shù) 插值逼近 ，即分片插值又 使得整體區(qū)域雖然可以 消除龍格現(xiàn)象，且 有較好的連續(xù)性，但 光滑性較差。但是無(wú)法保證平滑。使用平面來(lái)逼近曲面。如圖 所示 圖 規(guī)則格網(wǎng)離散點(diǎn)的生成 線性插值算法 基于三角形區(qū)域的線性插值算法如下 : 設(shè)有三角形區(qū)域 Ω 如圖 。則將點(diǎn)（ X， Y， 0）推入各網(wǎng)點(diǎn)數(shù)組，線性插值獲取z 值，更新點(diǎn)坐標(biāo)為（ X , Y ,Z） 。 可以選取一個(gè)水位地質(zhì)鉆孔離散點(diǎn)作為起始點(diǎn)，采取延展法向四個(gè)方向擴(kuò)充加密點(diǎn)。這一步驟，是為了 得到規(guī)則的含水層分層界面DEM 規(guī)則格網(wǎng)。因此就需要對(duì)整個(gè)研究區(qū)域做插值處理。 TIN 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是：三角網(wǎng)中包含的其實(shí)是每一個(gè)三角形的索引，每個(gè)三角形包 含了三個(gè)有向邊的索引，有向邊包含了兩個(gè)離散點(diǎn)的索引。重復(fù)步驟（ 3）（ 5）。如果可擴(kuò)展，將與該邊共三角形而不共邊的那個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。該屬性值為 1 表示該邊只為一個(gè)三角形的邊，如果為 2，則表示為兩個(gè)三角 形的公共邊。 （ 2） 遍歷剩下的所有點(diǎn)，搜尋與基邊兩端點(diǎn)連線組成夾角最大的點(diǎn)。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 8 建模時(shí)各分層界面上的離散點(diǎn)，實(shí)際上為鉆孔的原始采樣點(diǎn)、與各地層的交點(diǎn)以及內(nèi)插點(diǎn)。對(duì)于 TIN 模型來(lái)說(shuō)， Delaunay 三角網(wǎng)在地形擬合方面表現(xiàn)得最為出色。 //第二邊索引 long L2。 //邊終點(diǎn)索引 int useCount。 //所屬含水層種類 int zkBelong。 基于似
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