地学空间数据三维可视化关键算法研究及软件研发

论文摘要

随着大数据时代空间信息技术的飞速发展,地学空间数据的数量和规模越来越庞大。建立地学空间数据模型是解释地学现象、模拟地质过程和开展空间分析的基础,通过运用统计学、地学以及计算机科学等多学科交叉的理论与技术,对地学空间数据进行三维可视化建模与数据分析,进而搭建面向地学空间数据统计和分析的三维可视化软件平台,对于提高地学空间数据处理的直观性和准确性具有重要作用。本文从数据特征分析、空间模型设计、可视化表达方法以及空间分析算法等方面入手对地学空间数据进行了研究,建立了一系列针对地学空间数据的三维可视化建模方法,并开发出一款具有丰富交互操作的三维可视化软件平台。该研究成果将有效提高地学空间数据的三维可视化建模效率和空间分析能力,具有较好的理论研究意义和实际应用价值。本文的主要研究内容如下:1.对地学空间数据的基本特征进行分析,阐述了地学空间数据的三维空间特性以及海量、多尺度、多维、非结构化等特点;通过对多种可视化技术特点与地学空间数据特征的综合考虑,选取VTK图形库作为可视化工具包。2.对常见的点模型、线模型、面元模型（主要包括TIN模型、GRID模型等）,体元模型（主要包括三棱柱模型、六面体模型等）进行研究,并根据地学空间数据的特点,设计相应的数据结构与三维可视化建模方法。3.基于地学空间数据的三维可视化模型,设计了通用的体元网格模型剖切算法,研究了空间插值算法、RF-Kriging预测算法等,有效提高了可视化建模效率和空间分析能力。4.按照软件工程方法,基于Visual Studio 2012开发环境和MFC框架设计开发了一款三维可视化软件平台,实现了地学空间数据的三维可视化构建、管理、编辑、运算及表达等功能,并对真实的地学空间数据进行了三维可视化展示。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 可视化技术的研究现状
•     1.2.2 地质统计学的研究现状
•     1.2.3 可视化软件的研发概况
•   1.3 论文主要研究内容与创新点
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 论文创新点
•   1.4 论文结构安排
• 第二章 地学空间数据特征分析与可视化方法
•   2.1 地学空间数据来源分析
•   2.2 地学空间数据特征分析
•   2.3 基于VTK的数据可视化方法
•     2.3.1 可视化管线与渲染引擎
•     2.3.2 VTK的基本数据结构
•     2.3.3 坐标系统与空间变换
•   2.4 本章小结
• 第三章 地学空间数据三维可视化模型设计
•   3.1 点模型与线模型
•   3.2 三维面元模型
•     3.2.1 TIN模型
•     3.2.2 GRID模型
•   3.3 三维体元模型
•     3.3.1 三棱柱模型
•     3.3.2 六面体模型
•     3.3.3 四面体模型
•   3.4 三维属性模型
•   3.5 本章小结
• 第四章 地学空间数据三维可视化关键算法研究
•   4.1 地学空间数据三维空间剖切方法
•     4.1.1 隐函数模型
•     4.1.2 隐函数模型剖切算法设计
•     4.1.3 可视化流程设计
•     4.1.4 模型剖切展示
•   4.2 地学空间数据三维空间插值方法
•     4.2.1 距离幂次反比插值
•     4.2.2 普通克里金插值
•     4.2.3 RF—Kriging算法在煤层气含量预测中的应用
•   4.3 本章小结
• 第五章 地学空间数据三维可视化软件设计与实现
•   5.1 需求分析与架构设计
•     5.1.1 系统需求分析
•     5.1.2 系统架构设计
•   5.2 界面设计与功能实现
•     5.2.1 用户界面设计
•     5.2.2 文件管理模块
•     5.2.3 可视化模块
•     5.2.4 交互模块
•   5.3 软件功能示例
•     5.3.1 基于钻孔数据的地层建模
•     5.3.2 图形编辑功能展示
•     5.3.3 网格最短路径计算
•     5.3.4 空间模型的布尔运算
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于雪润

导师: 曹丽

关键词: 地学空间数据,三维可视化模型,空间分析

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用,计算机软件及计算机应用

单位: 合肥工业大学

分类号: P208;TP311.52

总页数: 80

文件大小: 8070K

下载量: 187