3维模型数据(矿区三维地质建模的数据需求与数据组织)

案例 2020-02-01 09:32:10

§三维空间数据模型的概念

三维地质模型是客观地质实际的数字化与可视化表示,是对客观实体的抽象。进行地质建模时,首先要将客观地质特征抽象成几何形体,然后采用某种方式来表示几何形体。在计算机内部,相同的几何形体可以用不同的方式表示。例如,一个立方体可以用12条棱线表示,也可以用6个正方形平面表示。尽管这两种表示方式给人的视觉感受有所区别,但是,我们通过这两种方式都能明确地看到一个立方体。

几何形体的表示方式是三维空间数据模型的核心内容。为了方便、简洁、合理地表达、存储与管理地质模型,必须建立有效的三维空间数据模型。数据模型的概念属于数据库理论的范畴,数据模型是一系列构造数据库模式的概念及定义于数据库上的数据操作的集合,是确定信息表示方法和操作方式的抽象构架。通俗地说,我们可以将三维空间数据模型理解成图形数据的表示与存储方式以及图形元素之间拓扑关系的表达方式。

在建立空间数据模型后,需要利用确定的数据结构来具体实现与组织数据。数据结构是根据数据模型来设计的,是客观对象在计算机内部的表达。例如,在线框模型中,采用12条棱来表示一个六面体,对应的数据结构则包含点、线与体等结构,而点、线、体的数据成员包含了对象的几何信息、关系信息及其他属性。


三维激光扫描数据建模概述

三维激光扫描仪对地质标本进行全方位扫描,获取了地质标本的离散结构点(点云数据)之后,就可以开始建模工作了。

1)建模过程就是对点云数据进行实体转化,形成实体的三维标本网格数据,恢复被测标本的真实形体结构及实际尺寸,并使用照相机自动获取的纹理影像数据,给三维标本赋予纹理,完成真实结构、真实纹理的地质标本的三维数字化模型(图4.2)。

图4.2 标本点云数据实体化和赋予纹理的标本三维数字实体

2)岩石标本的三维数字化,需要用到Faro Scene的三角化构建功能。即在Faro Scene软件中,导入标本的点云数据进行网格构建,实现从点云数据转化为实体数据的过程,即转化为标本网格数据。

3)三维实体化的岩石标本还没有真实的纹理信息,需要利用三维激光扫描仪搭载的数码相机,自动获取纹理影像数据,在Faro Scene软件中,执行应用图像的命令,给岩石标本三维网格体赋予纹理,实现真实结构、真实纹理的岩石标本三维数字化。最后,生成Cache.c3 d、Information.c3 d、Level1.c3 d、World.c3 d及htm文件的一系列三维模型文件。

4)利用KUBIT PointCloud 6.0 软件,对标本的离散结构点云数据,进行实体转化,构建具备标本真实形体结构、实际尺寸的标本实体网格数据。

图4.3 三维激光扫描的标本点云数据、处理中的点云数据、实体化的点云数据和带纹理的高精度模型

5)利用KUBIT PhotoPlan 6.0软件,给标本网格贴上纹理,就构成了具有真实结构、真实纹理的标本三维数字模型(图4.3)。

6)最后添加鼠标互动浏览操作功能,按下鼠标左键,移动鼠标可以上、下、左、右旋转模型,鼠标中间滑轮可以放大、缩小模型。

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三维建筑模型数据产品基本特征
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