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(存儲(chǔ)版)
【正文】 有規(guī)則 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單元組成， 而其外部的幾何形狀則是不規(guī)則的。 //包含含水層的種類(lèi) vectorfloathydroDepth。 生成時(shí)首先需要確定鉆孔的分段數(shù)，也即包含的含水層層數(shù) k，之后指定 圓柱體的圓周擬合數(shù) i，該擬合數(shù)決定了圓柱體圓周的圓滑程度。 //計(jì)算圓周 半徑 jIndex = j * dim[0]。 } （ 5）將每一層對(duì)應(yīng)的的含水層編號(hào)賦給分段圓柱，最終形成 VTK 可識(shí)別的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)文件。 //所屬含水層種類(lèi) int zkBelong。 //第二邊索引 long L2。 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)。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。重復(fù)步驟（ 3）（ 5）。因此就需要對(duì)整個(gè)研究區(qū)域做插值處理。 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)。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 。但是無(wú)法保證平滑。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。 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。最終形成經(jīng)過(guò)二次加密后的離散采樣點(diǎn)集合。本文均已順時(shí)針排列。地層編碼已經(jīng)設(shè)計(jì)成為了自上往下順序排列。 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。 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。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。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。 （ 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。 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(lèi)編號(hào)的關(guān)系。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 。其中 p0,p1,p2 構(gòu)成 下 三角形， p3,p4,p5 構(gòu)成 上三角形。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)。 t = 0 , 1, 2 …m。由于 三次 樣條函數(shù)具有次數(shù)低、 二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，連接處較為光滑 等優(yōu)點(diǎn) ， 本文 通過(guò) 構(gòu)造二元 雙 三次B 樣條函數(shù)作為規(guī)則格網(wǎng)矩形區(qū)域上的插值函數(shù)。由于在整個(gè)區(qū)域上，相鄰三角形公共邊對(duì)應(yīng)有兩個(gè)公共節(jié)點(diǎn)，兩點(diǎn)決定一條直線，而這個(gè)直線即為相鄰平面的交線。重復(fù)（ 5）（ 6），直到搜尋結(jié)果為空，表明基準(zhǔn)點(diǎn)東北方所有各網(wǎng)點(diǎn)生成完畢，令 X = X0 – 10000； Y = Y0，開(kāi)始生成第二個(gè)方向上的所有離散各網(wǎng)點(diǎn) 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 10 （ 9） 依此生成基準(zhǔn)點(diǎn)東南、西北、西南 方向 以及東南西北方向線上的所有離散格 網(wǎng)點(diǎn)。格網(wǎng)點(diǎn)的生成原則應(yīng)遵循如下 兩 點(diǎn)： （ 1） 考慮到研究區(qū)域范圍，點(diǎn)與點(diǎn)的間距定為 10 公里，即 10000 米。 最終生成的三角網(wǎng)效果如圖 所示： 圖 分層界面的 Delaunay 三角網(wǎng)生成 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 9 4 基于三角形區(qū)域的線性插值 由于每一層的離散點(diǎn)個(gè)數(shù)較少且分布不均勻。找到該夾角最大的離散點(diǎn)，形成新的三角形，并將該三角形推入數(shù)組。 將第一個(gè)三角形推入 TIN 三角網(wǎng)數(shù)組。 DTIN 的生成算法很多，包括分治算法、三角網(wǎng)生長(zhǎng)法、逐點(diǎn)插入法等。 //三角形索引號(hào) long L0?；诖送?fù)潢P(guān)系，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： （ 1） 點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) Class CPoint { Int id //點(diǎn)索引 號(hào) float x y z。 Index = i + kIndex + jIndex。 j 2 。 表 含水層編號(hào) 含水層編號(hào) 含水層名稱(chēng) 0 潛水含水層 1 第一隔水層 2 第一承壓含水層 3 第二隔水層 4 第二承壓含水層 5 第三隔水層 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 5 6 第三承壓含水層 7 第四隔水層 8 第四承壓含水層 9 第五隔水層 每一個(gè)水文地質(zhì)鉆孔是由一系列的分段圓柱擬合而成的，每一個(gè)分段圓柱對(duì)應(yīng)于一種含水層介質(zhì)。 //鉆孔深度 int layerNumber。不同的分段代表不同的含水層，不同的含水層種類(lèi)，應(yīng)以不同的顏色加以區(qū)別。地下水賦存于巖層的孔 隙中，其分布范圍與含水層的分布范圍是基本一致的。 水文地質(zhì)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。但在實(shí)際問(wèn)題中，采樣點(diǎn)往往并不能夠以矩形點(diǎn)陣的形式排列，此時(shí)，可以采用基于三角形區(qū)域的插值、康斯曲面以及移動(dòng)曲面擬合法等插值算法對(duì)地質(zhì)體表面進(jìn)行加密。 首先設(shè)計(jì)鉆孔數(shù)據(jù)模型， 根據(jù) 水文地質(zhì)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)化卡片 繪制水文地質(zhì)鉆孔模型 ,使用逐點(diǎn)插入法構(gòu)建初始三角網(wǎng) ， 以此為基礎(chǔ)，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(shí)現(xiàn)對(duì)初始 DEM 的加密， 為了滿足二元插值函數(shù)的計(jì)算要求，本文設(shè)計(jì)了一種生 成各分層界面計(jì)算節(jié)點(diǎn) 規(guī)則矩形 格網(wǎng) 的算法 ；最后利用 該 加密 后的計(jì)算節(jié)點(diǎn) 矩形 格網(wǎng)， 使用 二元 雙 三次 B 樣條 函
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