岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 1170-1177.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1197

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多源数据融合的规则体元分裂三维地质建模方法

李健1,刘沛溶2,梁转信2,王心宇2,王广印2   

  1. 1. 郑州大学 地球科学与技术学院,河南 郑州 450001;2. 郑州大学 水利科学与工程学院,河南 郑州 450001
  • 收稿日期:2020-08-13 修回日期:2020-09-16 出版日期:2021-04-12 发布日期:2021-04-26
  • 通讯作者: 刘沛溶,男,1997年生,硕士研究生,主要从事三维地质建模方面的研究。E-mail: lpr0531@163.com E-mail: jianli@zzu.edu.cn
  • 作者简介:李健,男,1983年生,博士,副教授,主要从事三维地质建模、点云数据智能处理、遥感影像处理与应用的相关研究。
  • 基金资助:
    城市市政管网运行安全保障技术研究(No. 2016YFC0802400)

Three-dimensional geological modeling method of regular voxel splitting based on multi-source data fusion

LI Jian1, LIU Pei-rong2, LIANG Zhuan-xin2, WANG Xin-yu2, WANG Guang-yin2   

  1. 1. School of the Geo-Science & Technology, Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan 450001, China; 2. School of Water Conservancy Science & Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan 450001, China
  • Received:2020-08-13 Revised:2020-09-16 Online:2021-04-12 Published:2021-04-26
  • Supported by:
    This work was supported by Research on the Safety Guarantee Technology of Urban Municipal Pipeline Network Operation (2016YFC0802400).

摘要: 针对传统地质建模方法中地层模型表达不精确,地层边界存在锯齿现象和模型数据量大,不能在Web端流畅加载和渲染等问题,提出了一种基于规则体元分裂的三维地质建模方法。该方法首先利用地质勘察中的钻孔与地质剖面资料进行数据转换融合,通过插值算法加密地层矢量点,然后构建规则体元并进行体元类划分,设计5种不同的规则体元分裂类型,与此同时进行体元分裂模型的数据结构设计,并通过Three.js对不规则体元数据结构进行解析和展示。在此基础上,以郑州市某区域的勘测资料为基础数据构建了三维地质模型,并进行了Web端可视化。试验证明,所构建的模型能够精确、光滑地表达不同地层结构,且能够在浏览器中实现地质体内部信息的快速渲染、空间查询和分析。

关键词: 数据融合, 体元分裂模型, 地质建模, 三维可视化

Abstract: In traditional geological modeling methods, the expression of the stratigraphic model is inaccurate and the stratigraphic boundary has a sawtooth phenomenon. Moreover, due to the large amount of model data, it cannot be smoothly loaded and rendered on the Web side. To solve these problems, this paper proposes a three-dimensional (3D) geological modeling method based on regular voxel splitting. This method first uses the boreholes and geological section data in the geological survey for data conversion and fusion, and encrypts the stratum vector point through the interpolation algorithm, and then constructs and divides the regular voxels, and designs 5 different regular voxel splitting types. At the same time, the data structure design of the voxel splitting model is carried out, and the irregular voxel metadata structure is analyzed and displayed through Three.js. Using this method, a 3D geological model was constructed based on the survey data of a certain area of Zhengzhou City, and the Web-side visualization was performed. Experiments have proved that the constructed model can accurately and smoothly express different stratigraphic structures, and can realize rapid rendering, spatial query and analysis of the internal information of geological bodies in the browser.

Key words: data fusion, regular voxel splitting model, geological modeling, 3D visualization

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