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-文庫吧在線文庫
【正文】 數(shù)進(jìn)行二次加密 ， 構(gòu)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。雖然在整個(gè)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(dǎo)數(shù)不相等。 似三棱柱 可以精確模擬承壓含水層對象的表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 靈活性較強(qiáng)、生成算法較為簡單。 水文地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)中，描述水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)有： 鉆孔 地面高程、含水層的頂?shù)装甯叱?、隔水層的頂?shù)装甯叱?、含水層與隔水層的厚度、含水層與隔水劃分?jǐn)?shù)據(jù) 、含水層巖性數(shù)據(jù)等。 它本質(zhì)上可以看作是一系列等間距規(guī)則分布的點(diǎn)集，按照指定的結(jié)構(gòu)（規(guī)則）分布形成的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)。 //包含的各含水層的層底深度 }。確定了這兩個(gè)參數(shù)之后，依據(jù)如下算法，即可繪制出三維水文地質(zhì)鉆孔： （ 1）從數(shù)據(jù)庫中讀取鉆孔位置信息和含水層信息，創(chuàng)建一個(gè)鉆孔對象 CBore aBore。 //計(jì)算點(diǎn)的索引 for(int i = 0 。導(dǎo)入到 VTK 可視化管線中顯示。 //點(diǎn)所屬鉆孔的編號 }。 //第三邊索引 } TIN 三角網(wǎng)，即將三角形數(shù)據(jù) CTriangle 對象依次排列并編號形成的 動(dòng)態(tài)數(shù)組對象 。根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)獲取到每一層面所包含 的離散點(diǎn)集合。 一個(gè)邊最多被兩個(gè)三角形共享，因此，該屬性值只可能為 1 或者 2。當(dāng) k 的值與三角網(wǎng)數(shù)組中包含三角形個(gè)數(shù)相同時(shí)，退出循環(huán)。 由于本文的側(cè)重點(diǎn)在于地質(zhì)體模型的建立以及美化，因此可以將加密點(diǎn)按照規(guī)則格網(wǎng)的形式加以排列，以便于平滑。 算法如下： （ 1） 以基準(zhǔn)點(diǎn)（ X0， Y0， Z0）為起點(diǎn)， X 坐標(biāo)增加 10000 米， Y 坐標(biāo)不變，創(chuàng)建新的點(diǎn)對象 （ X， Y， 0） ； （ 2） 遍歷三角 網(wǎng)中每一個(gè)初始三角形，尋找包含該點(diǎn)對象的三角形單元； （ 3） 搜尋結(jié)果不為空，則將該點(diǎn)推入格網(wǎng)點(diǎn)數(shù)組，線性插值出該點(diǎn)的 Z 值，更新點(diǎn)坐標(biāo)為（ X， Y， Z）； （ 4） X 增加 10000 米， Y 不變，重復(fù)（ 2）（ 3）兩步。其頂點(diǎn)記為 Ai =(xi , yi )。因此如果想要得到模擬效果較為光滑的水文地質(zhì)體模型，就需要在線性內(nèi)插得到所有規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用樣條函數(shù)，進(jìn)行第二次內(nèi)插。 i = 0,1,2..n?？梢允褂贸?積型計(jì)算方法，將二元問題轉(zhuǎn)化為一元問題來解決。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 14 對每一層含水層分界面重復(fù)上述插值操作， 記錄每個(gè)采樣點(diǎn)所屬的分層界面，最終得到所有分層界面離散采樣點(diǎn)的集合，通過調(diào)用三角網(wǎng)生成算法，重新生成各含水層分界面 TIN 三角網(wǎng)。如圖 所示 。建模的主要過程如下： （ 1） 由于不同層加密離散點(diǎn)在平面位置上是相同的，因此可以根據(jù)每一層具有相同平面位置屬性的加密點(diǎn)序列，生成一個(gè)具有鉆孔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) CBore 的虛擬鉆孔。 d） 如果 li [p]。實(shí)踐證明似三棱柱 在實(shí)際建模中可以滿足大多數(shù)的建模要求。 由于水文地質(zhì)圖很少存在地層相交的情況，因此本文沒有考慮到特殊地層相交的情況，而在工程地質(zhì)模型構(gòu)建中，這一情況確實(shí)普遍存在的。本文提出的基于不同含水層的似三棱柱擴(kuò)展生成算法，得到了較為理想的效果。創(chuàng)建完畢后推入含水層三棱柱動(dòng)態(tài)數(shù)組中。表示搜尋的地層編碼已經(jīng)超出該虛擬鉆孔所包含的的地層數(shù)，那么此時(shí)只需將地層層底深度設(shè)置為頂層深度 減去 數(shù)組中的最后一個(gè)元素即可 。 //三棱柱所屬含水層編碼 } 每一個(gè)含水層，即是由一系列這樣的三棱柱對象組成。 、圖 基于豎直鉆孔的似三棱柱的三種類型 對于上圖中的幾種類型三棱柱，為了統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，均視作由六個(gè)頂點(diǎn) p0，p1,p2,p3,p4,p5 組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 二次加密點(diǎn)的生成 對于規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)額進(jìn)一步與加密，即“二次加密”，應(yīng)盡可能均勻全面地分布在整個(gè)區(qū)域中。 U(xs,yt) = ∑∑CijΩ3(xs ?xihx)Ω3mj=0ni=0(yt ?yjhy) = ∑∑CijΩ3(s?i)Ω3(t? j) = ustmj=0ni=0 S = 0 , 1, 2…n。 一種較好的解決辦法就是使用基于矩形區(qū)域的樣條函數(shù) 。該方法又稱為“板法”。 （ 8） Y 增加 10000 米， X 不變。 加密點(diǎn)生成算法 在對三角網(wǎng)做插值操作之前，首先需要生成定義規(guī)則格網(wǎng)的一系列格網(wǎng)點(diǎn)。離散點(diǎn)作為 基礎(chǔ)的幾何數(shù)據(jù)，包含了每個(gè)點(diǎn)的位置和屬性數(shù)據(jù)。 （ 4） 遍歷剩余所有離散點(diǎn)，如果與基準(zhǔn)點(diǎn)在該有向邊異側(cè)，則求取其與該有向邊兩端點(diǎn)連線夾角。組成第一個(gè)三角形。由 Delaunay 三角形構(gòu)成額 TIN 三角網(wǎng)可寫作 DTIN。 //邊被使用次數(shù) } （ 3） 三角形單元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) Class CTriangle { int id。每個(gè)有向邊又是有起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)端點(diǎn)確定的。 x[1] = radius *sin(theta) + y0。 （ 4）根據(jù)層底圓周 面中心位置坐標(biāo)，計(jì)算圓周擬合點(diǎn)坐標(biāo)： for(int j=0 。含水層與編號的對應(yīng)關(guān)系如表 所示。 //鉆井坐標(biāo) float height。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 4 2 水文地質(zhì)鉆孔模型構(gòu)建方法 水文地質(zhì)鉆孔 模型 可 近似視作為具有一定直徑和高度的分段圓柱體。不同的含水層之間一般由透水性很弱的隔水層加以間隔。 針對水文地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)特點(diǎn)，考慮到 含水 層 存在 缺失的情況，設(shè)計(jì) 可以識別不同含水 層情 況的 三維地質(zhì)體建模 算法。一般說來，如果研究區(qū)域的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)是以矩形點(diǎn)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(zhì)體表面進(jìn)行逼近 。 關(guān)鍵字： 水文地質(zhì)鉆孔； 孔隙地下水； 逐點(diǎn)插入法；線性插值；三維地質(zhì)體 建模 ； 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 2 引言 三維水文地質(zhì)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(wù)的。因此需要使
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