基于可拓学的三维地质体统一数据模型及其建模方法研究

Three-dimensional visualization of geological space which is an important research direction of 3D geographic information system, supporting the development of digital city and digital earth, has important significance on the underground mineral resources and utilization of underground space. Based on formal description method of the extenics basic-element model, the geological geometry, attribute and spatial relationship information of spatial objects is unified in an extension of geological data model, and the conceptual model, logical model and visualization model of complex geological spatial also are described in unified expression. Research on extension set theory in describing the structure of a unified data model of quantitative and qualitative, determined and fuzzy information, design of geological body extension algorithm of object geometry, characteristic analysis of unified data model. Research on multiple constraint mapping rule and calculation procession in the conversion from unified conceptual model to logic model, and 3D geological modeling is done automatically through one model conversion. This research provides a solution for quick modeling and dynamic update to solve three-dimensional geological modeling, which provides a new theoretical basis and technical support for the application of 3D geological model.

地质空间的三维可视化是三维地理信息系统的重要研究方向，是数字地球和数字地城市建设的重要支撑，对地下矿产资源和地下空间利用有着重要意义。本课题以可拓学基元模型为形式化描述工具，研究描述地质空间对象几何形态、属性和空间关系等信息为一体的可拓地质体数据模型，并实现复杂地质空间概念模型、逻辑模型和可视化模型的统一表达。研究可拓集合理论在统一数据模型中对定量和定性、确定和模糊信息的描述结构，设计地质体几何对象可拓性计算算法，探讨统一数据模型的可拓分析特性。研究从统一概念模型到逻辑模型转换的多条件约束映射规则和计算过程，通过一次模型自动转换完成三维地质建模。本课题的研究为解决三维地质建模的快速建模和动态更新提供了解决方法，为三维地质模型的应用研究提供了新的理论依据和技术支持。

地质空间的三维可视化是三维地理信息系统的重要研究方向，是数字地球和数字地城市建设的重要支撑，对地下矿产资源和地下空间利用有着重要意义。本课题基于空间拓展的基本原理和可拓学理论，研究了三维地质体几何、属性和控制相统一的数据模型，全面支持地质体模型的可视化、操作和计算分析。针对地质体勘探图纸的数据模型、识别技术、存储模型和操作方法等进行了研究，为本课题的研究提供基础数据源支持。基于点-线、线-面和面-体等三种模式对地质体数据模型中控制信息进行重点研究，分析其在不同空间拓展模式下的作用和影响。同时，针对不同控制信息模型提出了相应的控制模式及其三维地质体建模算法，提升了地质体表面的光滑度，优化了空间插值特性，并为三维地质体模型的动态更新提供了可行途径。本课题的研究重点突出了地质体模型中的控制因素，并和空间数据进行了有效融合，通过控制因素的空间调整实现模型的参数化更新，在地下空间分析与建模、储量计算和矿山开采等领域有着广阔的应用价值，特别是针对地质体模型的更新方法的研究，为该问题的解决提供了一些有益探索。