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正文內(nèi)容

地質(zhì)礦山中三維gis數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用問題(編輯修改稿)

2025-04-21 00:08 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 是在三維柵格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)而發(fā)展起來的,它將相同(x、y)上的所有z方向的值采用行程編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。這種結(jié)構(gòu)常用于表示諸如地層、地溫、地下水之類的均質(zhì)層狀三維實(shí)體?! “瞬鏄涫且环N更為有效的表示體的方法,是二維四叉樹在三維上的擴(kuò)展,它是分層次地將研究空間分成八個(gè)大小相等的柵格(八分體),直到所有八分體的屬性值為0或1為止。八叉樹的編碼方法有普通八叉樹、線性八叉樹、三維行程編碼八叉樹等。其中線性和三維行程編碼八叉樹,由于數(shù)據(jù)壓縮量大,操作靈活,在三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中用得較多,用它表示礦體的存儲(chǔ)空間一般僅為普通三維柵格結(jié)構(gòu)的10—30%[8]。八叉樹表示在空間分析、布爾操作、數(shù)據(jù)庫管理方面都很好。諸如礦體之類的不規(guī)則體對象通常采用這種結(jié)構(gòu)來描述?! 〗Y(jié)構(gòu)實(shí)體幾何(CSG)是通過預(yù)定義好的具有規(guī)則形狀的基本體元的組合來表示一個(gè)物體,如立方體、圓柱體。體元之間的關(guān)系包括幾何變換和布爾操作。通常CSG表示是一個(gè)布爾樹結(jié)構(gòu),葉結(jié)點(diǎn)對應(yīng)布爾操作,這種結(jié)構(gòu)適合表示規(guī)則形狀的物體。這種結(jié)構(gòu)在CAD/CAM中應(yīng)用廣泛?! 〔灰?guī)則四面體結(jié)構(gòu)是不規(guī)則三角形結(jié)構(gòu)(TIN)向三維的擴(kuò)充,它以四面體作為最基本的體元來描述物體。在這種結(jié)構(gòu)中以連接但不重疊的不規(guī)則四面體構(gòu)成格網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)具有體元結(jié)構(gòu)簡單、快速幾何變換、拓?fù)潢P(guān)系的快速處理和適合于快速顯示(不考慮消隱,從后往前顯示)等的優(yōu)點(diǎn)。它既可以描述建筑物等規(guī)則物體,也可以表示礦體、地表、地層等不規(guī)則物體?! ∩鲜鰩追N結(jié)構(gòu)中,CSG適合表示規(guī)則形狀的物體,三維柵格結(jié)構(gòu)、指針結(jié)構(gòu)、八叉樹結(jié)構(gòu)適合表示不規(guī)則形狀的物體,而不規(guī)則四面體則可以用來表示規(guī)則和不規(guī)則的物體。 測繪信息網(wǎng) 基于八叉樹和四面體的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  由于八叉樹具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的特點(diǎn),但數(shù)據(jù)量隨分辨率的增大而成倍增加,而四面體網(wǎng)格既能保護(hù)原始數(shù)據(jù),又具有精確表示坐標(biāo)和空間拓?fù)潢P(guān)系的能力。因此文獻(xiàn)[5]提出了一種基于八叉樹和四面體格網(wǎng)的混合結(jié)構(gòu),如圖3。其基本思想是以八叉樹作整體描述,四面體作局部描述,并在八叉樹結(jié)構(gòu)中設(shè)置一個(gè)屬性值來實(shí)現(xiàn)八叉樹與四面體格網(wǎng)的結(jié)合?;旌蠑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)組織中包括:八叉樹(編碼、屬性)、四面體(體號(hào)、面號(hào)、屬性)、三角形(面號(hào)、邊號(hào)、屬性)、線(線號(hào)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、屬性)、結(jié)點(diǎn)(x、y、z屬性)五個(gè)描述表?;旌蠑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活性,對提高表示精度,減少數(shù)據(jù)量是十分有益的。文獻(xiàn)[5]對這種結(jié)構(gòu)作了實(shí)驗(yàn)性研究,取得了一定的效果,比較適合于具有斷層的礦體描述。 測繪信息網(wǎng)圖3 八叉樹和四面體格網(wǎng)的混合結(jié)構(gòu)[5] 基于邊界表示的三維矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  邊界表示通常用于三維幾何造型,文獻(xiàn)[7]將其引伸到地質(zhì)領(lǐng)域。即以點(diǎn)—邊—環(huán)—界面—體來描述一個(gè)研究區(qū)域體,并建立空間拓?fù)潢P(guān)系。這種結(jié)構(gòu)中認(rèn)為體由界面劃分、界面由環(huán)構(gòu)成、環(huán)由邊組成、邊包含起點(diǎn)、終點(diǎn)。這樣三維GIS的拓?fù)潢P(guān)系由五個(gè)關(guān)系表組成:—起始邊—終結(jié)邊;—起結(jié)點(diǎn)—終結(jié)點(diǎn)—過該邊的環(huán);—組成該環(huán)的邊—內(nèi)鄰界;—外環(huán)—內(nèi)環(huán)—正面相鄰體—負(fù)面相鄰體;—包圍體的曲面。并采用“界面引入—體劃分”的方法來實(shí)現(xiàn)三維拓?fù)潢P(guān)系的動(dòng)態(tài)建立以維護(hù)。即對任何一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的研究區(qū)域體,從沒有任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡單體域開始,逐個(gè)引入分界面,每引入一個(gè)分界面,就對體域進(jìn)行一次劃分,將原來的一個(gè)體域一分為二。界面引入的準(zhǔn)則是由大到小,由新到老。根據(jù)這一準(zhǔn)則對地質(zhì)體來講,引入的界面依次是:地形面、水體頂面、最新的不整合面、最新的區(qū)域性大斷裂、最后才是地層分層面。這種“界面引入—體劃分”的不斷細(xì)分過程可用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄,如圖4。文獻(xiàn)[
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