虛擬地質(zhì)建模與可視化

內(nèi)容概要

本書論述了虛擬地質(zhì)建模與可視化研究的背景、理論方法和關(guān)鍵技術(shù)，是作者在虛擬地質(zhì)建模與可視化領(lǐng)域十幾年的研究基礎(chǔ)上撰寫而成，反映了國家自然科學(xué)基金項目、教育部科學(xué)技術(shù)研究重大項目、北京市中青年骨干教師培養(yǎng)計劃等基金項目、以及北京、安徽、湖南、云南、貴州、廣西、山東、河北等地區(qū)的三維地質(zhì)模擬等課題的一些研究成果。

書籍目錄

前言
第1章 緒論
 1.1 虛擬地質(zhì)建模與可視化的含義
 1.2 虛擬地質(zhì)建模與可視化的重要意義
 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
 1.3.1 三維地質(zhì)模型設(shè)計
 1.3.2 三維地質(zhì)建模體系結(jié)構(gòu)
 1.3.3 可視化設(shè)計環(huán)境
 1.3.4 應(yīng)用進(jìn)展
 1.3.5 面臨的關(guān)鍵難題
 1.4 虛擬地質(zhì)建模與可視化系統(tǒng)設(shè)計
 1.4.1 設(shè)計目標(biāo)
 1.4.2 虛擬地質(zhì)環(huán)境組成
 1.4.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
第2章 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與理論方法
 2.1 基本原理
 2.1.1 基本概念
 2.1.2 基本幾何定義
 2.1.3 相關(guān)準(zhǔn)則
 2.2 基本幾何算法
 2.2.1 幾何定位
 2.2.2 凸殼
 2.2.3 Voronoi圖
 2.2.4
二維Delaunay三角化
 2.2.5 Delaunay四面體化
 2.3 實體集合運算
 2.3.1 Boolean運算
 2.3.2 曲面求交運算
 2.4 空間插值方法
 2.4.1 三次樣條插值函數(shù)
 2.4.2 B樣條函數(shù)曲線及曲面插值
 2.4.3 反向距離加權(quán)插值
 2.4.4 Kriging插值
 2.4.5 離散光滑插值
 2.4.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)插值
第3章 空間數(shù)據(jù)模型
 3.1 空間數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)
 3.1.1 空間數(shù)據(jù)模型
 3.1.2 幾何元素定義
 3.2 空間數(shù)據(jù)模型分類
 3.3 模型設(shè)計方法
 3.3.1 線框表達(dá)模型
 3.3.2 表面表達(dá)模型
 3.3.3 實體模型
 3.3.4 混合模型
 3.4 地質(zhì)體空間幾何模型
 3.4.1 超體元實體模型
 3.4.2 斷層數(shù)學(xué)模型
 3.4.3 褶皺幾何模型
 3.5 空間屬性模型
第4章 基于多源數(shù)據(jù)集成的三維地質(zhì)建模
 4.1 概述
 4.1.1 基于剖面的建模
 4.1.2 基于層面的?模
 4.2 體系結(jié)構(gòu)
 4.3 地質(zhì)數(shù)據(jù)特點及分類
 4.3.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)特點
 4.3.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)分類
 4.3.3 數(shù)據(jù)處理策略
 4.4 多源數(shù)據(jù)集成技術(shù)
 4.4.1 集成技術(shù)的方式
 4.4.2 多源數(shù)據(jù)集成流程
 4.4.3 面向源集成
 4.4.4 面向?qū)ο蠹?br /> 4.4.5 多源數(shù)據(jù)集成實例
 4.5 實體建模方法
 4.5.1 基本方法概述
 4.5.2 基于對象的空間幾何模型
 4.5.3
基于體分割的多層次三維拓?fù)淠Ｐ?br /> 4.5.4 三維建模設(shè)計策略
 4.6 空間信息質(zhì)量檢測模型
 4.6.1 概述
 4.6.2 質(zhì)量檢測模型設(shè)計
 4.6.3 不確定性分析
 4.6.4 數(shù)據(jù)的不完整性
 4.6.5 邏輯的不一致性
 4.6.6 誤差檢測與分析校正
 4.6.7 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與評估
 4.6.8 實例分析
第5章 虛擬地質(zhì)模擬環(huán)境設(shè)計與實現(xiàn)
 5.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)特征
 5.2 模擬環(huán)境架構(gòu)
 5.2.1 硬件環(huán)境
 5.2.2 軟件環(huán)境
 5.3 可視化技術(shù)方法
 5.3.1 可視化的含義
 5.3.2
三維地質(zhì)模型可視化的表現(xiàn)形式
 5.3.3 虛擬環(huán)境中可視化設(shè)計流程
 5.3.4 數(shù)據(jù)場可視化方法
 5.3.5
面向特征的駕馭式可視化方法
 5.4 場景渲染技術(shù)
 5.4.1 渲染技術(shù)概述
 5.4.2 光照模型
 5.4.3 透明度設(shè)計
 5.4.4 紋理映射
 5.5 模擬方法
 5.5.1 虛擬地質(zhì)場景中模擬方法
 5.5.2 靜態(tài)模擬
 5.5.3 動態(tài)模擬
 5.5.4 實時繪制
 5.6 檢測技術(shù)
 5.6.1 碰撞檢測技術(shù)
 5.6.2 片斷測試技術(shù)
 5.7 交互式體系結(jié)構(gòu)
 5.7.1 交互式體系結(jié)構(gòu)框架
 5.7.2
面向?qū)ο蟮慕换ナ綀D形編輯工具
 5.7.3 空間交互式體插值技術(shù)
 5.7.4
面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)選擇和拾取設(shè)計方案
 5.7.5 虛擬漫游交互設(shè)計
第6章 空間地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化分析
 6.1 基本方法概述
 6.2 立體剖面及柵狀圖的計算與表示
 6.2.1 計算方法
 6.2.2 空間切割類型
 6.2.3 算法實現(xiàn)
 6.3 開挖操作與分析
 6.3.1 開挖應(yīng)用需求分析
 6.3.2 基于SSI的開挖算法
 6.3.3 基于四面體的開挖算法
 6.4 等值線及其填充分析方法
 6.4.1 由等高線提取DEM模型
 6.4.2 根據(jù)網(wǎng)格模型產(chǎn)生等值線
 6.5 三維空間體積與儲量計算
 6.5.1 常規(guī)儲量計算方法
 6.5.2 體積計算方?
 6.5.3 基于地質(zhì)體模型的儲量計算
 6.6 空間數(shù)據(jù)分層查詢結(jié)構(gòu)
 6.6.1 分層查詢結(jié)構(gòu)框架
 6.6.2 多維數(shù)據(jù)庫設(shè)計
 6.6.3 查詢方法
 6.7 多維數(shù)據(jù)分析
第7章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
 7.1 系統(tǒng)設(shè)計策略
 7.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
 7.3 系統(tǒng)功能模塊
 7.3.1 空間數(shù)據(jù)處理
 7.3.2 實體建模設(shè)計
 7.3.3 可視化設(shè)計
 7.3.4 空間數(shù)據(jù)分析
 7.3.5 專業(yè)模型接口
 7.4 空間類庫設(shè)計方法
 7.4.1 空間類體系結(jié)構(gòu)
 7.4.2 空間對象類
 7.4.3 數(shù)學(xué)模型支撐類
 7.4.4 模型構(gòu)建與應(yīng)用類
 7.4.5 圖形類
 7.4.6 主調(diào)模塊及輔助類
 7.5 類的設(shè)計
 7.5.1 類及其關(guān)聯(lián)類圖
 7.5.2 類的繼承與派生
 7.6 算法研究與分析
 7.6.1 算法概述
 7.6.2 多值面網(wǎng)格模型的生成算法
 7.6.3 區(qū)域遞歸分割算法
 7.6.4 可變?nèi)腔惴?br /> 7.7 接口設(shè)計
 7.7.1 用戶接口
 7.7.2 外部接口
 7.7.3 內(nèi)部接口
 7.8 系統(tǒng)出錯處理
 7.9 系統(tǒng)環(huán)境與性能
 7.9.1 系統(tǒng)環(huán)境
 7.9.2 系統(tǒng)性能
第8章 GeoSIS三維地質(zhì)建模可視化系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用
 8.1 GeoSIS建模流程
 8.2 研究區(qū)域概況
 8.3 區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征
 8.3.1 地層?征
 8.3.2 構(gòu)造特征
 8.3.3 水系特征
 8.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其預(yù)處理
 8.4.1 鉆孔數(shù)據(jù)
 8.4.2 地質(zhì)邊界
 8.4.3 DEM數(shù)據(jù)
 8.4.4 斷層數(shù)據(jù)
 8.4.5 褶皺數(shù)據(jù)
 8.4.6 層面數(shù)據(jù)
 8.4.7 剖面CAD設(shè)計
 8.4.8 輔助數(shù)據(jù)
 8.5 三維地質(zhì)模型構(gòu)建
 8.5.1 多源數(shù)據(jù)集成與處理
 8.5.2 層面模型建立
 8.5.3 實體模型重構(gòu)
 8.6 三維模型空間分析與應(yīng)用
 8.6.1 三維地質(zhì)模型一體化顯示
 8.6.2 空間信息分析
 8.6.3 空間信息查詢
 8.7 典型案例分析
 8.7.1 地質(zhì)勘探區(qū)
 8.7.2 礦區(qū)
 8.7.3 油田區(qū)
第9章 GeoGSS地下水模擬可視化設(shè)計
 9.1 應(yīng)用背景
 9.2 系統(tǒng)可視化設(shè)計方法
 9.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
 9.4 典型案例分析
第10章 GeoUSS地下水滲流場模擬可視化系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用
 10.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)
 10.1.1 地下水動態(tài)仿真環(huán)境
 10.1.2 地下水仿真流程
 10.1.3 關(guān)鍵算法
 10.2 基本原理與方法
 10.2.1 單元基函數(shù)
 10.2.2 流速計算
 10.2.3 流徑點坐標(biāo)計算
 10.3 地下水滲流場動態(tài)模擬
 10.3.1 虛擬開采條件下流場模擬
 10.3.2 地下水水位動態(tài)模擬
 10.3.3 特征提取
 10.3.4 流線生成與動態(tài)跟蹤
 10.4 數(shù)據(jù)管理
 10.4.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
 10.4.2 存取管理模式
 10.5 三維動態(tài)可視化分析與發(fā)布
 10.5.1 VR可視化分析
 10.5.2 三維Web發(fā)布
 10.6 典型案例分析
 10.6.1 數(shù)據(jù)集成與管理
 10.6.2 水文地質(zhì)模型導(dǎo)入與重構(gòu)
 10.6.3 可視化分析與預(yù)測
參考文獻(xiàn)
彩圖

編輯推薦

　　虛擬地質(zhì)建模與可視化是20世紀(jì)80年代后期提出并發(fā)展起來的一個新的研究領(lǐng)域，是由勘探地質(zhì)學(xué)、數(shù)學(xué)地質(zhì)、地球物理、地理信息系統(tǒng)、遙感、計算幾何、數(shù)據(jù)挖掘、科學(xué)可視化和虛擬現(xiàn)實等學(xué)科綜合而成的一門新型交叉性學(xué)科，是地球科學(xué)和信息科學(xué)的高度綜合?！短摂M地質(zhì)建模與可視化》全面詳細(xì)地介紹了虛擬地質(zhì)建模與可視化的研究成果，內(nèi)容包括相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和理論方法、空間數(shù)據(jù)模型、多源數(shù)據(jù)集成技術(shù)、虛擬地質(zhì)建模可視化環(huán)境設(shè)計、空間數(shù)據(jù)可視化分析與查詢方法；并系統(tǒng)闡述了在上述理論研究成果基礎(chǔ)上研發(fā)的geo-系統(tǒng)及其在礦山地質(zhì)與開發(fā)、城市地質(zhì)調(diào)查、海岸帶地質(zhì)調(diào)查、石油、地勘和水利等領(lǐng)域的應(yīng)用。　　《虛擬地質(zhì)建模與可視化》可作為三維地質(zhì)建模與開發(fā)、虛擬現(xiàn)實和gis等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的教材，同時也可作為從事礦山地質(zhì)、地球科學(xué)及信息科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域科研、教學(xué)、研發(fā)人員的參考書。

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