基于VTK的三维地质体建模与可视化研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了巷道断面建模和三维地质体建模在矿业中的应用，特别是基于VTK（Visualization Toolkit）的三维建模与可视化系统的研究。作者徐志强在导师杨邦荣的指导下，针对现有技术在建模效率、真实感和实时交互上的不足，提出了改进方案。" 在巷道体建模部分，论文详细阐述了巷道中线和巷道断面的构建方法。巷道中线建模包括直线型、弧形和任意曲线型，通过起点、终点、方位角、旋转弧度、旋转半径和坡度等参数进行定义。对于弧形中线，论文采用了线段逼近的方式来模拟实际的弧段，这在三维环境中尤其重要，可以通过调整线段的数量来提高模型的精确度。 巷道断面建模则关注了基本形状如梯形、拱形，以及特定情况下的圆形、多角形和椭圆形。论文以圆弧拱形为例，说明如何通过R（半径）、W（宽度）和H（高度）来确定断面形状，并使用线段逼近圆弧的方法来创建三维效果。这种方法允许根据需要调整逼近圆弧的线段数量，以达到理想的建模精度。 在数据结构部分，论文提到了点、线、面和体的基本概念，以及如何使用面向对象的C++语言来定义这些基本元素，包括点类、巷道中线类、巷道断面类和巷道网格类，通过这些类来描述巷道模型的拓扑结构。 在基于VTK的三维地质体建模与可视化系统研究中，作者设计了一个结合层次结构和插件模式的架构，其中三维图形引擎采用层次架构，提供了一套通用的建模算法、图形渲染和场景管理接口，减少了重复工作。TIN（不规则三角网）被用于表示三维地质实体，以提高渲染速度和计算精度。同时，采用插件设计模式来实现三维交互式设计，降低了系统模块间的耦合度，便于管理和扩展。 该系统实现了三维矿体建模、三维巷道实体建模及地质数据管理功能，并在渲染速度上满足实际生产需求。这一研究为提升三维地质建模与可视化的效率和真实性提供了有效的方法和工具，具有重要的实践意义。