地質礦山中三維gis數據模型的應用問題(編輯修改稿)
2025-04-21 00:08 本頁面
【文章內容簡介】 是在三維柵格結構的基礎上采用數據壓縮技術而發(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進行數據壓縮。這種結構常用于表示諸如地層、地溫、地下水之類的均質層狀三維實體?！ “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展，它是分層次地將研究空間分成八個大小相等的柵格（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，由于數據壓縮量大，操作靈活，在三維數據結構中用得較多，用它表示礦體的存儲空間一般僅為普通三維柵格結構的10—30％［8］。八叉樹表示在空間分析、布爾操作、數據庫管理方面都很好。諸如礦體之類的不規(guī)則體對象通常采用這種結構來描述?！ 〗Y構實體幾何（CSG）是通過預定義好的具有規(guī)則形狀的基本體元的組合來表示一個物體，如立方體、圓柱體。體元之間的關系包括幾何變換和布爾操作。通常CSG表示是一個布爾樹結構，葉結點對應布爾操作，這種結構適合表示規(guī)則形狀的物體。這種結構在CAD／CAM中應用廣泛?！ 〔灰?guī)則四面體結構是不規(guī)則三角形結構（TIN）向三維的擴充，它以四面體作為最基本的體元來描述物體。在這種結構中以連接但不重疊的不規(guī)則四面體構成格網。這種結構具有體元結構簡單、快速幾何變換、拓撲關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。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結構中，CSG適合表示規(guī)則形狀的物體，三維柵格結構、指針結構、八叉樹結構適合表示不規(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 基于八叉樹和四面體的混合數據結構 由于八叉樹具有結構簡單、操作方便的特點，但數據量隨分辨率的增大而成倍增加，而四面體網格既能保護原始數據，又具有精確表示坐標和空間拓撲關系的能力。因此文獻［5］提出了一種基于八叉樹和四面體格網的混合結構，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，并在八叉樹結構中設置一個屬性值來實現八叉樹與四面體格網的結合?；旌蠑祿Y構的數據組織中包括：八叉樹（編碼、屬性）、四面體（體號、面號、屬性）、三角形（面號、邊號、屬性）、線（線號、起點、終點、屬性）、結點（x、y、z屬性）五個描述表?；旌蠑祿Y構實現了數據結構的靈活性，對提高表示精度，減少數據量是十分有益的。文獻［5］對這種結構作了實驗性研究，取得了一定的效果，比較適合于具有斷層的礦體描述。 測繪信息網圖3 八叉樹和四面體格網的混合結構［5］ 基于邊界表示的三維矢量數據結構 邊界表示通常用于三維幾何造型，文獻［7］將其引伸到地質領域。即以點—邊—環(huán)—界面—體來描述一個研究區(qū)域體，并建立空間拓撲關系。這種結構中認為體由界面劃分、界面由環(huán)構成、環(huán)由邊組成、邊包含起點、終點。這樣三維GIS的拓撲關系由五個關系表組成：—起始邊—終結邊；—起結點—終結點—過該邊的環(huán)；—組成該環(huán)的邊—內鄰界；—外環(huán)—內環(huán)—正面相鄰體—負面相鄰體；—包圍體的曲面。并采用“界面引入—體劃分”的方法來實現三維拓撲關系的動態(tài)建立以維護。即對任何一個內部結構復雜的研究區(qū)域體，從沒有任何內部結構的簡單體域開始，逐個引入分界面，每引入一個分界面，就對體域進行一次劃分，將原來的一個體域一分為二。界面引入的準則是由大到小，由新到老。根據這一準則對地質體來講，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”的不斷細分過程可用二叉樹數據結構來記錄，如圖4。文獻［
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