中图分类号：TP391论文编号：10006BY0306134博士学位论文基于隐函数的复杂地质构造建模研究作者姓名学科专业刘瑞刚计算机系统结构指导教师龙翔教授培养学院计算机学院ResearchonGeomodelingofComplexGeologicalStructureBasedonImplicitFunctionAdissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate:LiuRuigangSupervisor:Prof.LongXiangSchoolofComputerScienceandEngineeringBeihangUniversity,Beijing,P.R.ChinaApril,2009中图分类号：TP391论文编号：10006BY0306134博士学位论文基于隐函数的复杂地质构造建模研究作者姓名刘瑞刚申请学位级别工学博士指导教师姓名龙翔职称教授学科专业学习时间自计算机系统结构2003年9月10日研究方向起至计算机图形学2009年3月28日止论文提交日期2009年4月26日论文答辩日期2009年6月6日学位授予单位北京航空航天大学学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：年年月月日日北京航空航天大学博士学位论文摘要本文对复杂地质体构造建模方法和理论进行了系统的研究，提出了基于隐函数的复杂地质体构造建模方法。该方法能够自动生成断裂的地层面模型，统一了表面和实体建模，是一种整体建模方法。基于隐函数的复杂地质体构造建模方法系统完整地解决了当前三维复杂地质构造建模面临的问题，具有算法健壮，生成模型的效率高，生成的模型可以快速更新，适于大规模复杂地质体模型的构建。首先本文分析和总结当前国内外三维地质建模的研究概况，指出当前三维地质构造建模方法存在的不足之处，生成复杂褶皱构造的层面、蘑菇体等多值层面时存在困难，建模过程中过多的交互编辑、生成的模型不能快速更新等，同时指出三维地质构造建模的重要意义，给出本文研究工作的内容和目的。针对复杂的地质构造，对其成因进行分析和总结，提出了基于隐函数的地质构造建模方法。根据断层模型将地质体定义域进行复杂限定四面体网格剖分，依据地层的离散点数据信息使用LevelSet方法建立层面的空间距离场，在空间距离场中生成地层面模型，生成的层面网格能够自动处理地层面和断层面之间的拓扑关系，可以自动生成断裂的地层面模型和多值地层面模型，使用地层关系二叉树来表示层面的空间位置关系和对地质空间的划分，最后依据断层模型和地层模型在空间距离场中构建出地质体模型。对构建空间距离场的关键技术—LevelSet方法进行了深入研究。给出了空间曲面演化的控制方程，应用快速扫描算法根据离散点数据在三维空间的四面体网格结构中建立了无符号距离场，在四面体网格结构中实现了三维空间的Hamilton-Jacobi方程的数值解法和距离函数的重新初始化，构建了有符号距离场，使用LevelSet方法在距离场中实现了空间曲面的重构。使用隐函数方法构建距离场，实现了在符号距离场中描述地质层面。设计并实现了在四面体网格结构的空间距离场中使用LevelSet方法生成自动断裂的地层面的算法，由断层模型重新设置每个断面两侧的四面体网格单元的拓扑，根据地层离散点数据建立层面的空间距离场，使用LevelSet方法设置四面体网格顶点的隐函数值，通过追踪空间距离场的零等值面三角...