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正文摘录:

2006年第24期总第239地学三维建模技术何婧(西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071)摘要：三维地学模拟已经是研究地质结构、岩土工程和GIS的重要手段，目前已经成为地学领域的研究热点之一。三维地学模拟的关键技术是空间对象三维模型的建立，充分利用现有的二维GIS数据，设计了一套三维建模方法。关键词：可视化Delaunay三角网；DEM；分形；地质结构中图分类号：TP311文献标识码：B文章编号：1004—373X(2006)24一033一03Three——dimensionalGeographicModelingTechnologyHEQian(SchoolofCommunicationEngineering，XidianUniversity，Xi’an，710071，China)Abstract：Beinganimportantmethodingeologyresearch，roekengineeringandGeographyInformationSystem(GIS)，three—dimensionalgeographicmodelingtechnologyistheresearchhotspotingeographicfields.Thekeypointofthree—di—m。“。ionalgeographicm。delingteehn。1。gYistheestablishment。fthree—dimensionalm。dels。fsPace。bjects.Inthispaperamethodofthree—dimensionalmodelingwasdesignedwithtakingfulladvantageofexistingtwo—dimensionalGISdata.Keywords：visualized；Delaunaytrianglenet；DEM；fraetal；geology1引言随着科学计算可视化技术和计算机模拟技术的发展，三维地学模拟在20世纪90年代初期开始为人们所重视，并逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点0，“。三维地学模拟是一门综合运用现代空间信息理论来研究地质体几何结构及其内部物理、化学属性数据的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达，并运用科学计算可视化技术对其地学三维可视化进行真三维的再现与交互的科学与技术。因此，他包括2大部分的内容，即三维建模和可视化，其中前者是后者的基础，后者是前者的表现睥’。本文主要探讨地学对象的数据建模方法。2地形建模地形模型主要使用DEM数据表达，DEM数据由规则格网GRID或不规则三角形TIN构成。规则格网模型结构适合进行空间分析的应用，但是其采样点规则分布，造成此类DEM的数据冗余量很大，当对规则格网DEM进行重采样时，会造成地形失真。TIN模型能够保留地形特征点，可以防止数据重采样时造成的失真，所以TIN模型更适合于实时地形显示。TIN模型的基本要求有3点：收稿日期：2006—07—11(1)TIN必须惟一。(2)力求每个三角形的几何形状接近等边形状。(3)构成三角形时三角形的边长之和最小，即最邻近的点构成三角形。因此构建TIN三角网的关键是，哪三个离散数据点构成一个最佳三角形，并使得每个离散采样点均成为三角形定点。经实践检验，在所有可能的三角网中，Delaunay三角网在地形拟合方面表现最为出色0。’。2.1DEM数据的获取DEM数据主要用来描述地形，是三维场景最重要的数据之一。目前DEM数据的获取主要有4种方法：(1)传统野外测量采用全站仪和便携机，通过设置控制点进行地形采点，获取DEM数据的离散点。这种方法简单、易操作，但是采点密度不好掌握。(2)通过处理航摄影像生成其精度受分辨率和测量手段限制，但获取速度较快。(3)机载激光扫描仪直接扫描获取此方法可以直接测量地面要素高程，数据自动处理，获取速度快，但精度较低。(4)合成孔径雷达获取此方法不受白天黑夜以及天气的影响，分辨率高(可以达到水平1.5m，垂直2m)，但数据获取成本高。2.2构建地表三角网地表三角网的构建是以约束Delaunay(Constrained33