Page 118 - 水利水电工程三维图形建模研究

水利水电工程三维图形建模研究
Research on 3D Graphic Modeling of Water Conservancy and Hydropower Engineering

2. 主要建模技术
（1）面向对象的地质分类技术
面向对象技术通常采用分类的思想，可根据实际工程中地质对象的几何形态

特征和属性特征对其进行分析归类，水利水电工程区域内主要的地质信息可分为
地形类、地层类、断层类和界限类四类，并形成各自的层次结构关系。面向对象
的地质分类技术有利于相应建模方法的研究和模型的建立。
（2）改进的地质趋势面分析技术

根据钻孔、平碉的直接数据进行地质趋势面分析，是对三维地质模型重构进
行补充和验证修改的重要环节。传统的地质趋势面分析是指，利用平面或曲面对
地质空间观测点数值进行拟合的一种多元回归统计分析方法。考虑一个复杂地质
系统的本质属性包括非平衡性、非线性、突变性、自组织性和自相似性等特性，

而人工神经网络（ANN）在这方面具有优势，可用来进行地质趋势面分析。由
神经网络自动构建具有非线性映射关系的地质趋势面函数，将可获得更接近实际
的地质拟合曲面。
（二）模型的可靠性分析与三维统一模型的建立

模型的可靠性分析和检验，是三维地质建模工作中极其重要的环节，可靠性
分析技术在整个模型建立的过程中贯穿始终。结合工程实践，我们从以下四个方
面进行模型的可靠性分析。第一，模型组成部分的几何性检查。第二，地质结构
合理性的检查。第三，原始数据的精度检验。第四，模型的反馈检查与检验。完

成地质模型的可靠性分析后，我们可以运用三维几何对象的任意布尔切割算法，
以三维地质几何模型为对象，利用工程建筑物模型对其进行一系列图形操作运算，
构建水利水电工程地质三维统一几何模型。为了更真实清楚地表达不同地质结构
间的物理特征和视觉差别，我们可以建立三维图例库，并采用扰动函数法来模拟

表面凹凸纹理的真实效果，最终获得逼真且特征鲜明的效果。

三、基于三维统一模型的水利水电工程地质分析

（一）三维统一模型的可视化分析

通过较为复杂的三维地质建模过程，可以获得地上地质体的三维地质模型。
通过模型可以直观地看到各个地质单元的空间布局和相互关系，既验证了已完成
的勘察工作成果，也可以通过模型的可视化分析，为后续的勘察、设计乃至施工

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