馒头笑开了花
唐先明1，2曲寿利1雷新华2
（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国地质大学（北京），北京100083）
摘要 在分析目前石油领域三维可视化技术应用局限性的基础上，给出了全球三维可视化系统构建流程和数据组织管理模式。以ArcSDE作为空间数据引擎，利用Oracle 10g建立四川盆地油气勘探海量空间数据库，基于三维可视化软件平台Skyline TerraSuite，利用功能强大的三维可视化开发平台TerraDeveloper，设计、开发基于全球三维模型的油气勘探信息集成管理平台。通过集成基础地理数据库、区域地质数据库、地面工程数据库、遥感影像库、地层数据库、断层数据和测井数据，该系统不仅提供了强大的油气勘探基础数据管理、三维地形建模以及模型的可视化功能，还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。
关键词 四川盆地 三维可视化 三维地理信息系统 油气勘探 全球导航
Application and Research of 3D Visualization Technique to Petroleum Exploration Information Management in Sichuan Basin
TANG Xian-ming1，2，QU Shou-li1，LEI Xin-hua2
（ ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083； University of Geosciences，Beijing100083）
Abstract Based on the analysis of the current shortcomings of 3D visualization application in the fields of petroleum，the paper introduces the construction process and data structure of global 3D visualization using ArcSDE as engine of spatial data and Oracle 10g，“Petroleum exploration geodatabase of Sichuan Basin”is on Skyline Terra Developer，the software system“3D petroleum exploration data management and integration platform based on 3D global model”is designed and integrating geographical database，areal geology database，surface engineering database，remote sensing image database，stratigraphical database，fault data，logging database with 3D terrain modeling，the system realize such functions as data management for petroleum exploration，3D terrain modeling and the visualization of 3D geological is a visualization platform that assists the design and analysis for the geologists and the technologists.
Key words Sichuan basin 3D visualization 3D geographic information system petroleum explorationglobal navigation
随着计算机图形图像软硬件技术的迅猛发展，三维地形可视化技术在越来越多的领域得到了广泛的应用，构建一个为多种专业人员提供共同工作、研究与交流的三维实时交互的虚拟全球地理环境逐渐由梦想成为现实。三维可视化技术在石油工业中已得到高度重视和普及应用，它充分利用了三维地震信息和地震属性，以人们易于感知的三维图形对各种复杂数据场和数据关系进行描述。
油气勘探是通过采用不同的技术手段采集各种野外原始地质资料，并经处理、解释形成成果资料，进而采用各种科学方法进行盆地评价、圈闭评价和油气储藏评价，开展勘探规划部署、井位设计和地质综合研究工作，完成勘探科研和生产任务。在油气勘探过程中，各油田企业积累了海量的、异构的、多源的地理数据、勘探基础数据和成果数据，这些信息的综合应用对指导油田生产具有很重要的意义。利用三维GIS技术，基于“数字地球”将地表地理信息与地下地质信息一体化管理，构建一个分析、决策、规划及实施油气勘探开发研究的三维实时交互共享工作平台，能够有效地评估潜在的石油资源，及时、准确、直观地定位油气资源的空间分布及其特征，正确有效地开展部署勘探开发工作。
1 三维可视化技术的应用现状
迄今为止，三维地形的可视化技术分为两种，一种是面绘制技术，另一种是体绘制技术。在地质研究工作中，主要是采用体绘制技术。三维地学模拟主要包括两大部分内容，即三维地质建模和可视化，其中前者是后者的基础，后者是前者的表现［1］。目前，在三维地震数据的可视化方面，已有多种成熟的商业软件系统推出，国外的有 EarthCube，Geoviz，gOcad，VoleGeo等，国内的有石油物探局的3DV和双狐公司的三维地震微机解释系统等。这些软件涉及地质建模、地震勘探、开采评估、矿床模拟、规划设计和生产管理等领域，在功能上各有千秋，很难说哪一个更先进［2，3］。但是，它们主要是面向地质领域的专用系统，基于局部区域而非全球区域，对海量基础地理数据与遥感影像数据等的支持也较弱。基于这种情况，本文采用面向对象的程序开发语言Visual C＃，基于优秀的国外三维可视化软件平台Skyline，设计并开发基于全球三维模型的空间数据管理平台，集成管理四川盆地区域内海量的、异构的、多源、多尺度的基础地理数据、油气勘探基础数据和成果数据、遥感影像，实现流畅的油气勘探的三维地形展示和地质分析。
2 系统开发技术背景与基本流程
随着地学应用的深入，人们越来越多地要求基于全球角度和真三维空间来认知世界和处理问题。但三维空间是复杂的，包含的信息是海量的，需要集成三维可视化与三维空间对象管理功能，同时由于三维应用的巨大差异，必须采用开放体系结构，实现用户定制功能。基于这种认识，Skyline TerraSuite在提供一般三维空间数据模型及其管理功能的基础上，允许针对特定应用领域动态扩展建模及分析功能插件，以适应特定的三维应用。整个TerraSuite软件体系如图1所示。
系统的实现分为4部分：地球三维场景构建、中心数据库建立、定制三维可视化环境和场景驱动与应用定制。
图1 Skyline TerraSuite软件体系
地球三维场景构建
场景构建是将要模拟的场景和对象通过数学方法表达成存储在计算机内的三维图形对象的集合。场景构建分为以下步骤：
（1）DEM数据采集：收集工作区的各级比例尺等高线数据或各种分辨率的航空航天遥感影像立体像对，建立地域的数字高程模型（DEM）。
（2）DOM数据生成：利用地面控制点和DEM数据，对工作区的低、中、高分辨率遥感影像进行严密的精纠正后生成数字正射影像图（DOM）。
（3）DLG数据采集：收集工作区的各级比例尺地形图、野外数据采集，建立工作区的各级比例尺线划图（DLG）。
（4）GIS数据转换：将数据采集阶段获得的DLG数据通过GIS工具转换为TerraBuilder能够接受的数据格式。
（5）数据建模：对一些油田地面建筑物、地标、油井或其他油田设备在3D MAX或MultiGen或TerraBuilder中进行建模。
（6）地球三维场景构建：将以上各种数据，导入到TerraBuilder中，创建一个现实影像的、地理的、精确的地球三维模型（MPT文件）。
中心数据库建立
基于全球三维模型的油气勘探信息集成管理平台是一个高度集成的应用系统，系统建设过程中必须充分考虑系统涉及的多专业图形、属性、影像、文字资料数据的一体化集成、系统数据库与系统软件功能的集成以及系统与网络环境的集成等关键问题。为实现功能的集成与扩展，考虑石油勘探开发数据的区域性、多维性、时序性、海量和异构的特点，拟采用大型商用关系数据库Oracle10g和空间数据引擎ArcSDE集中管理这些海量数据，建立数据中心，易于解决数据共享、网络化集成、并发控制、跨平台运行及数据安全恢复机制等方面的难题。
定制三维可视化环境
在全球三维场景的基础上，可以叠加自己关心的专题信息，通过与数据库的接口，还能集成中心数据库存放的地表、地下多维、动态空间信息，从而创建一个令人激动的交互式三维可视化环境，来突出一个地区的特征，显示其功能、相互关系以及从一个独特的视点展示该地区。
场景驱动与应用定制
（1）三维可视化程序：通过API接口直接调用所建立的三维可视化环境，也可以根据三维场景的参数生成实时场景，动态加载图层，有助于对空间数据相互关系的直观理解。
（2）三维空间查询与交互：直接在三维可视化环境下，对存放在中心数据库的各种数据和场景实体提供交互式查询等操作，以提供一个动态的环境，为进一步空间决策服务。
（3）应用定制：利用TerraDeveloper软件开发包提供的各种ActiveX控件，可以构建自己的面向三维的应用程序，实现与其他系统的应用集成［4］。
3 系统总体设计
系统体系结构
根据系统的功能需求，系统在技术上要求具有业务变化的适应性、高度的安全性和大容量数据存储处理等特点，因而在系统的技术框架中采用了3 层B（C）/AS/DS结构。与此同时，考虑到系统与其他专业系统之间的集成，拟采用基于SOA（面向服务架构）和Web Services（Web服务）技术的应用集成技术，构建基于“数字地球”的地表地理信息与地下地质信息一体化管理服务平台。整个系统的体系结构如图2所示。
系统数据的组织形式
系统数据的组织形式是可视化系统的关键，其优劣将直接影响到场景绘制的效率。在基于全球三维模型的空间数据管理平台中，主要包括3部分数据：①场景数据，即场景环境包含的地形信息，通过影像图片处理而成，包含在.mpt文件中；②对象图形数据，即油气勘探对象图形信息，是由3D MAX等三维图像处理软件处理而成的三维模型；③对象属性数据，即油气勘探属性信息。所有关于对象的信息包含在.fly文件中，采用基于层（Layer）的面向对象的场景数据组织形式。目前，系统集成的四川盆地区域的数据层主要有：
（1）DLG——数字线划图：全区不同比例尺土地覆盖状况、植被、道路、水系、居民地等图层。
图2 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台系统结构
（2）DEM——数字高程模型：全区不同比例尺数字高程模型数据。
（3）DOM——数字正射影像：全区不同比例尺、不同分辨率的彩色正射影像。
（4）DRG——数字栅格图：全区不同比例尺地形图栅格数据。
（5）全国地名数据。
（6）1：200000地质图。
（7）勘探基础数据：测网、矿井、三维探区。
（8）勘探成果数据：地震异常、一类进积、二类进积、礁体、生物礁、滩和相带等。
（9）构造数据：断层、等值线等（宣汉、通南巴）。
（10）井位数据。
（11）地面工程数据：天然气管道、道路。
系统功能模块
基于全球三维模型的油气勘探信息管理与集成系统分为石油勘探数据管理、三维基本操作、三维GIS导航查询、三维分析等模块。系统主界面如图3所示。
各个模块的具体功能如下：
（1）石油勘探数据管理：系统利用GIS技术、XML技术、空间数据库等技术对多尺度基础地理信息、勘探基础数据和成果数据、多分辨率遥感影像、各种图表和文字报告等地表地下信息进行一体化的存储和管理。实现了对地理底图、油气地质勘查所获取的资料和成果的录（导）入、转换、编辑及查询等功能。另外，系统还提供了目标实体超链接及关联服务，如与钻孔相关的试验表类属性数据与图形数据的关联存储管理功能，提供与钻孔相关的各种基本信息及试验结果等属性信息的查询等功能。
图3 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台系统界面
（2）三维基本操作功能：在全球三维场景中，实现以下功能：
放大、缩小、平移、旋转等三维基本功能；
选择对象、使物体居中、环绕浏览对象；
飞行或者跳转到指定对象；
获得场景中任何一点的经纬度坐标和高程值；
场景的点对象、线对象，可以实现不依赖试图比例缩放；
提供场景的快照和打印输出功能。
（3）三维GIS导航查询：在全球坐标系统上实现基础地理信息、地质数据及勘探数据的立体定位导航分析。
全球任意点定位和导航；
二维三维联动功能；
测距、求积、高程和剖面生成；
地表实体三维建模及多种属性管理；
可定制飞行路径和视角的三维浏览功能。可自己制定飞行的路线或选择预定义飞行路线进行三维飞行（图4）。
（4）三维分析功能：
图4 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台设置飞行路径
测量功能：测量距离（水平、垂直和随地形起伏3种方式）、面积；
区域对象选择：可以进行多边形框选进行对象选择，并可获得选中区域内的对象集，可统计区域内的实体数并形成分类列表；
剖面观察：对所选地区场景进行剖面观察，可分析出地表起伏状况；
等高线绘制：用矩形框选出指定范围，可以显示出该范围等高线示意图，并可随意设定等高线显示方式；
最佳路径分析：根据给定的参数，如放样间隔、上升的最大坡度、下降的最大坡度、允许的放样宽度等信息，依据地形的走势，自动解算出最佳的放样线路；
视线分析：根据地面拾取两点系统可以自动计算两点间的通视情况；
视域分析：在场景中任选一点和视角范围可以进行视域可见分析；
空间分析：突发事件的地点，选择一定半径，利用分析工具可以作出整个目标点的空间范围，以提供决策。
4 系统应用扩展
基于全球三维模型的油气勘探信息管理与集成系统由于采用了组件技术、基于SOA（面向服务架构）和Web Services（Web服务）等技术，不仅提供了强大的地表与地下油气勘探信息数据管理、三维建模与模型的可视化、全球定位导航等功能，还可以进行系统扩展和专业系统集成，实现油气勘探开发的深度应用，如野外地质踏勘路径优选和工作安排、地震资料采集观测系统设计和优化、探井地面井场位置优选及工程测算、开发井位部署规划及钻前工程分析、油气集输地面工程设计及方案优化、目标区块水电路讯规划设计及优化、全球定位系统集成和油田现场服务等。
5 结论
三维可视化技术在国内、外已经趋于成熟，但基于全球三维模型的三维地理信息系统（GIS）刚刚起步，尤其是缺少针对地表与地下油气勘探信息三维一体化管理的经典模式和成熟经验。本文基于Skyline TerraDeveloper所设计、开发的全球三维油气勘探信息管理与集成系统，就是一个成功的实践，重点研究了虚拟现实环境下交互式地表地下油气勘探信息管理系统，给出了一种交互式虚拟现实全球导航平台的系统构成方案和原型系统。整个系统可靠性好、易于移植、便于维护，并具有很强的空间分析功能。结合三维地质建模及可视化系统的研究现状、相关技术的发展走向以及实际工程实践的应用需求，笔者认为，需要进一步探索、研究并解决以下问题：
（1）研究并实现现有的基于全球三维模型的空间数据集成管理平台的地上和地下三维一体化无缝集成与可视化功能。
（2）不断丰富与其他地震三维分析软件的接口。
（3）研究并开发基于VRML/X3D技术的网络三维可视化系统，能够为社会大众、专业技术人员和地质科学家提供更加普遍的支持和服务奠定基础。
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我是伙星人
环艺设计毕业论文参考文献
紧张而又充实的大学生活即将结束，毕业前都要通过最后的毕业论文，毕业论文是一种有计划的、比较正规的检验学生学习成果的形式，那么应当如何写毕业论文呢？下面是我为大家收集的环艺设计毕业论文参考文献，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
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基于3D MAX的建模方法〔 作者：Admin 来源：博景源 点击数：1 更新时间：2007-3-17 〕摘 要计算机动画在教学领域的应用是这几年开始的，主要用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。尤其在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程太复杂，抽象，无法向同学演示，这对于学习者还是教育者都是个问题，网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。本文详细的阐述三维在现在生活中的应用状况，发展前景和主要的实现手段。作者最终选择3D MAX作为实现方式，着重的讲述了3D MAX的优缺点和如何运用3D MAX制作自控元件的三维模型。关键词：3D MAX；建模；自控元件ABSTRACTThe application of computer moving pictures in education field has begun from recent years. The main use is to assistant teaching and training which can improve the students’ perceptual knowledge, making tedious teaching imply in the vivid and amusing moving pictures. The application in self-education and teaching is particularly important, for some current course are too intricate and abstract ,and can’t demonstrate to students, all that is a problem to either students or educators. The network-teaching ,computer moving pictures used for assistant teaching and training resolve this problem just in time. It uses three demons to set up the models, brings the training and demonstration which can’t be taken to the class, and makes it realize through the computer. In class, teachers can teach lively, making the puzzle course become simple. After class students can listen to where he hasn’t comprehended very well again and again, and doing that is good for revision, firm master, and can improve learning paper has elaborated in detail the application of the three demons in modern life , the development prosper and main means to carry out. The author eventually choose 3D max as the carrying out means, emphasized the advantages and disadvantages of 3D max, and how to use 3D max to make three demon models of automatic words: 3D max; model ; automatic component目 录第1章 绪论 1第2章 三维动画的应用 方案论证 3D MAX软件介绍 小结 9第3章 元件建模 . 制作直流伺服电机的模型 支流力矩电动机 . 制作交流伺服电动机的模型 . 三相步进电动机模型的制作 . 制作力矩式自整角机的模型 . 制作旋转变压器的模型 小结 37第4章 模型的后期处理 标准渲染 灯光 摄影机 小结 44结论 45参考文献 46致谢 47第一章 绪论计算机在教学领域的应用是这几年开始的，计算机动画用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。三维计算机软件的制造的模型的表现能力越来越好，他可以帮助将复杂的课程，难以理解的问题变得简单，形象，易于理解，消化。尤其是在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程，如自动元件，电机拖动原理，自动控制原理等课程十分的难懂抽象，无法向同学演示，这对于无论是学习者还是教育者都是个问题。网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。计算机动画用于辅助教学真正的适合了课程发展改革的要求，让教的行为与学的行为可以发生在不同的空间，时间。为学生与老师都提供了便利。学校的实践层面引入网络，真正的多媒体制作涉及教学方案设计，文学脚本撰写，平面设计（美工）创意，2D 、3D的动画制作，视盲频素材采集和编辑编程方面等等，对人力资源的技术文化水平很高要求，对制作平台要求硬件很高。我们可以充分利用已有的公网资源，充分运用已有的权威机构专业网方面、个人特色网络、老师的饿精力更多地集中在探究学习活动方案的设计上，更多地集中在学习者学习活动的辅导上。本次毕业设计主要完成的是自动元件的网络教学系统，它包括教学部分，练习部分，考试部分，问答部分，留言部分等。为了更为形象的再现自动元器件的结构，工作情况，采用了三维软件建模。三维计算机动画是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型，并赋予表面材料、颜色、纹理等特性，然后，设计造型的运动、变形，灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置，焦距，移动路径等，最终生成一系列可动态播放的运动图象，并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备，三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间，而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。市面在流行的三维设计软件很多，但是Autodesk公司的3D Studio 是继3D Studio 之后的又一个可在微机上应用的具有突破性的造型、渲染和动画的套装软件，简称为MAX。它综合了低价格，易使用，功能更强大的特点，并带来了全新水平的生产率，工作能力和可配置性，因而倍受世界各地动画师的和艺术家的青睐，得到了迅速的推广和普及。我国很多字幕、动画机等公司推出的动画制作一统均为3D Studio MAX系统。3D Studio MAX 提供的造型工具包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具提供立方体，球体，半球体，圆柱体、圆管、圆环，椎体和多边形。高级造型工具可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体，如：人体、植物等。三维形体可进行扭曲，弯曲，缩放，摇摆，角度变形，雕刻和锥孔等，3D Studio MAX提供丰富的材质和质感，并可对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射，凹凸和透明度等进行编辑，可通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形，光源可为环境光、泛光灯、聚光灯，并可设置任意多个相机的位置，方向和角度，也可进行灵活调整，具有动画实时预演功能，以便及时观察物体效果。此外，3D Studio MAX还支持很多特殊效果，如：淡入淡出，模糊，光晕，星光闪烁，雾雨，声等，利用这些特技处理，可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。可以说3DS MAX是这次毕业设计中最理想的建模软件，它方便易学，建模效果优良，能够满足设计需要。所以本人将采用3D MAX软件制做自动元件的各种元件的模型。本文主要介绍自动元件的建模部分。他不同于传统的建模方法，它首先在3D MAX 制图软件中绘制自动元件的模型，这样做既易于建模，而且模型生动，逼真。更为重要的是在虚拟现实中导人，操作方便。要想将整个设计过程说得清楚，有条理，就必须知道设计的目的，内容，实现手段。本次设计的目的是为了响应国家教育系统改革的号召，建设网络教学系统，完善教学形式。开发自动元件远程教学系统，为了配合系统研制，更形象的再现自动控制元件结构，工作原理和工作状况。运用三维软件建模，制作动画场景演示。本文主要分为四部分：第一章，绪论。简单的称述毕业设计的目的，内容，要求，方法。通过设计的过程对大学四年所学的专业知识有一个整体的把握，更为深入理解所学的内容。与此同时掌握一种时下流行的技术，软件。作到学以至用，与时代同步。第二章，要介绍3D在现实生活中的应用，发展状况，作为建模实现手段3D MAX 当然有着与众不同的优点，功能和操作手段。要想熟练的使用3D MAX就必须了解它的特点，独到之处。所以在本章详尽的讲述了三维的发展应用，以及3D MAX的功能，优缺点。第三章，详细的介绍三维图形的建立，以实例来说明自动元件是如何建立模型的，并且配有图形以及操作时的技巧，注意事项。第四章，应用3D MAX建完模型后，要有一些后期处理才能得到理想的模型，所以在这章陈述了3D MAX的后期制作。至此本次设计完成。
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