3DGeosciencesModelingAndGTPModel

MSU2005July9吳立新awulixin@263.netTEL:024-83676786010-62331012東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所Outlines1.What’sGeosciences?2.What’s3D?3.Reviews3DModels4.Objectsof3DGeosciencesModeling5.DataSourcesof3DGM6.Forelandsof3DGM

7.PrinciplesofGTPModel8.ApplicationsofGTP-basedGeomo3D東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所1.What’sGeosciences？東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所Geography傳統(tǒng)的GIS研究范疇:一般指傳統(tǒng)地理學(xué)所涉及的范圍，主要在巖石圈和大氣圈之間，即地球的表面，其構(gòu)模多基于2D空間框架東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所1.What’sGeosciences？Geology而自上世紀70年代以來，GIS的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，GIS所涉及的范圍已經(jīng)向上進入大氣層，向下進入地球內(nèi)部（巖石圈層之內(nèi)，地表以下0～10Km）

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所1.What’sGeosciences？煤巖地層地表植被地表建筑物大氣山川道路礦坑邊坡以數(shù)字礦山為例，其空間對象上至大氣環(huán)境、中至山川植被、道路建筑，下至礦坑邊坡、井巷工程、煤巖地層等

Geosciences的內(nèi)涵:

Geography,GeomorphyGeology,Geophysics,Geochemistry,Geo-engineering,CivilEngineeringSubsurface/CivilExcavation(suchastunnel,subwayandmineetc.)AnintegerofGeo-relatedsciencesandtechnology

涉地科學(xué)與技術(shù)的整體東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所1.What’sGeosciences？

廣義地理系統(tǒng):

地上、地表、地下三位一體的系統(tǒng)，其中的空間目標可以稱為廣義地理目標

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所1.What’sGeosciences？煤巖地層地表植被地表建筑物大氣山川道路礦坑邊坡2.What’s3D?Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKGeometry0D:point1D:line2D:face3D:bodyGISdatamodel2D:face:TIN,DEM3D:body:CSG,3DCM?

skintexturefromoutdoortoindoororganicsection:

compositionsattributes

topologicalrelations

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3DReconstruction:

geometrytextureattribute2.What’s3D?Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKOrganicSection:

compositionsattributestopologicalrelations

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所2.What’s3D?Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKOrganicSection:

compositionsattributestopologicalrelations

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所2.What’s3D?3.3DModelsReviewFacialModelVolumetricmodelMixedmodelRegularIrregularTINCSG-treeTENTIN-CSGmixedGridVoxelPyramidTIN-OctreemixedorHybridB-RepOctreeTri-Prism(TP)Wireframework-BlockmixedNon-UniformRationalB-splines(NURBS)NeedleGeocellularOctree-TENmixedWireframeworkorLinkedslicesRegularblockIrregularblock

Serialsections

Solid

Sections-TIN

3DVoronoivolume

Multi-DEMs

ATP,GTP

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所表1：3D空間數(shù)據(jù)模型及構(gòu)模方法分類

FacialModelVolumetricmodelMixedmodelRegularIrregularTINCSG-treeTENTIN-CSGmixedGridVoxelPyramidTIN-OctreemixedorHybridB-RepOctreeTri-Prism(TP)Wireframework-BlockmixedNon-UniformRationalB-splines(NURBS)NeedleGeocellularOctree-TENmixedWireframeworkorLinkedslicesRegularblockIrregularblock

Serialsections

Solid

Sections-TIN

3DVoronoivolume

Multi-DEMs

ATP,GTP

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKF2……F6E1E2E12…………F1東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3.3DModelsReview3.3DModelsReviewInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所

（a）

CSG（b）

Voxel

（c）

Octree

（d）

Needle（e）

RegularBlock

RegularVolumetricModel

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3.3DModelsReviewIrregularVolumetricModel

（a）

Tetrahedral（b）

Pyramid（c）

Tri-Prism（d）

Geocellular

（e）

IrregularBlock（f）

Solid（g）

3DVoronoi

（h）

GTPInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3.3DModelsReviewInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.MixedmodelTIN-CSG

TIN-OctreeorHybrid

WireFrame-Block

Octree-TE

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3.3DModelsReview表2：3D空間數(shù)據(jù)模型及構(gòu)模方法新分類

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所單一構(gòu)?；旌蠘?gòu)模集成構(gòu)模面元模型體元模型混合模型集成模型規(guī)則體元非規(guī)則體元

表面模型(Surface)不規(guī)則三角網(wǎng)模型（TIN）

結(jié)構(gòu)實體幾何（CSG）四面體格網(wǎng)(TEN)TIN+GridTIN+CSG格網(wǎng)模型（Grid）

體素（Voxel）金字塔（Pyramid）Section+TITIN+Octree(Hybrid模型)邊界表示模型（B-Rep）針體（Needle）三棱柱（TP）WireFrame+Block

線框(WireFrame)或相連切片(LinkedSlices)八叉樹（Octree）地質(zhì)細胞(Geocellular)B-Rep+CSG

斷面（Section）規(guī)則塊體（RegularBlock）非規(guī)則塊體(IrregularBlock)Octree+TEN

多層DEMs

實體（Solid）

3DVoronoi圖

廣義三棱柱(GTP)

注：斜體部分為柵格模型；多層DEMs當采用TIN構(gòu)模時為矢量模型，若采用Grid構(gòu)模，則為柵格模型；其它為矢量模型或矢柵混合、矢柵集成模型。4.Objectsof3DGMSurfaceInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKSubsurface:GeologyHydrogeologySubwaysUndergroundparkarea

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKSurfaceSubsurface:Geology,HydrogeologyExcavationsTunnelsWorkingfaces

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所4.Objectsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKModelingobjects:

SurfaceterrainSurfacebuildingsSurfaceconstructions

SubsurfacegeologicalbodiesSubsurfacegeologicalstructuresSubsurfacecavitiesSubsurfaceengineeringexcavations東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所4.Objectsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所4.Objectsof3DGMI:三維可視化II:三維查詢III:三維分析IV:工程應(yīng)用根據(jù)3DGIS與3DGMS應(yīng)用需求的不同，可將三維地學(xué)空間構(gòu)模的目的依次分為4個目標層次:

I:在計算機環(huán)境下，對地學(xué)數(shù)據(jù)和地學(xué)對象進行三維可視化，以方便和增強對地學(xué)數(shù)據(jù)、地學(xué)現(xiàn)象和地學(xué)過程的理解與認識II:含I，還要能進行三維空間查詢與簡單的三維度量，如歐式距離、方位、表面面積、體積的可視量算等;III:含II，還要能進行地學(xué)統(tǒng)計計算與拓撲分析；IV:含III，還要能在所建模型上進行工程設(shè)計，能與有限元模型（FEM）相耦合進行數(shù)值模擬計算，以及能進行模型更新

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所4.Objectsof3DGM三維地學(xué)空間構(gòu)模的功能要求：

2.5D2.75D3D3D靜態(tài)動態(tài)準動態(tài)I：三維可視化II：三維查詢III：三維分析IV：工程應(yīng)用空間構(gòu)?？梢暬臻g構(gòu)?？梢暬S度量地學(xué)統(tǒng)計空間構(gòu)?？梢暬S度量拓撲分析工程設(shè)計拓撲分析地學(xué)統(tǒng)計空間構(gòu)模可視化三維度量模型更新FEM模型5.DataSourcesof3DGMSurface

Subsurface10~1000m

Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKDatasources:Borholes,Geophysical,GeochemicalExcavationsPlanning…東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第一方面：地學(xué)空間目標的認知人們對空間目標的認知過程首先是觀察，根據(jù)觀察視點、尺度特征、空間維數(shù)、復(fù)雜性和興趣點的不同，以及數(shù)據(jù)組織和處理方式的不同，地理空間認知一般有三種模式：即基于對象(object-based)、基于網(wǎng)絡(luò)(network-based)和基于域(field-based)的認知模型。

基于對象：對象可以不受限制，但只適合于那些具有完整邊界的、非連續(xù)的地理目標；

基于網(wǎng)絡(luò)：可以看成是基于點、線對象及其拓撲關(guān)系的集合描述；基于域：把地學(xué)空間中的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量或體來看待，如圖斑模型、等值線模型、采樣模型。6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第一方面：地學(xué)空間目標的認知

三維地學(xué)空間構(gòu)模難而復(fù)雜，許多理論、方法與技術(shù)問題（甚至是基本的）尚不清晰、不完整、不嚴密，謹就作者近年從事3DGIS與3DGMS理論、方法與技術(shù)研究的經(jīng)驗、心得和體會，就6個方面提出11個前沿問題，與同仁進行討論。而實際上，地學(xué)目標具有不同于一般地理目標的高度復(fù)雜性和非線性特點，如固、液、氣三相耦合、地上與地下耦合、自然體與人工體耦合等。此外，地學(xué)目標的空間分布可能不連續(xù)（如污染、礦體），地學(xué)目標的邊界也可能不完整（如斷層、地下水）。6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第一方面：地學(xué)空間目標的認知表3：地學(xué)空間目標的分類

地上實體基礎(chǔ)設(shè)施壩體、邊坡、橋梁、管線、輸電線塔等房屋建筑村莊民房、城市公寓、高樓大廈、會館廠房、文物古塔、雕塑等自然地物古樹、景觀樹、雪花、云霧、泥石流、熔巖流等地球表面地形特征土壤、山脈、丘壑等地貌特征河流湖泊、各類道路、植被耕地等

地下實體地質(zhì)體巖層、礦體、油氣藏、斷層、褶曲等地下自然空間暗河、巖溶洞等地下人工空間城市地下溝、地鐵、防空洞，礦山井巷，隧道硐室，軍事掩體等6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第一方面：地學(xué)空間目標的認知可見，傳統(tǒng)的地理空間認知模式難以完整、正確地表達復(fù)雜地學(xué)目標。據(jù)此，提出第1個前沿問題：

前沿問題1：是否需要一種新的認知模型？如果需要，則新的認知模型既要強調(diào)空間目標的幾何特征與綜合個性，又要便于空間關(guān)系和邏輯關(guān)聯(lián)表達。

6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第二方面：空間模型的維數(shù)人們對空間模型的維數(shù)稱謂尚不統(tǒng)一，如2D、2維半、2.75D、假3D、偽3D、3D、真3D等，常造成混淆和概念模糊，如2.5D、2.75D一般也稱為3D（TurnerK.,1991,1998）。據(jù)此，提出第2個前沿問題：前沿問題2：是否需要對空間模型的維數(shù)進行統(tǒng)一界定？對這一問題，從數(shù)學(xué)模型、高程特征、屬性特征、構(gòu)模方式和典型實例等方面進行了比較。所謂真3DGIS，它是將3D空間坐標（x,y,z）作為獨立參數(shù)來進行空間實體對象的幾何構(gòu)模，其數(shù)學(xué)表示為：，因而所建立的模型不僅可以實現(xiàn)真3D可視化，還可以進行3D空間分析。6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第三方面：空間模型的適應(yīng)性

1）面元模型雖然可以較方便地實現(xiàn)地層可視化和模型更新，卻不是真3D的，也不描述3D拓撲關(guān)系，更無法進行開采開挖設(shè)計；

2）規(guī)則體元模型雖然是真3D的，模型更新也比較方便，卻難以適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模，且?guī)缀醪幻枋鐾負潢P(guān)系；

3）非規(guī)則體元模型雖然是真3D的，也可以適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模，但模型更新比較困難，且?guī)缀醪幻枋鐾負潢P(guān)系；

4）混合元模型雖然理論上探討較多，但技術(shù)實現(xiàn)難度大，許多難點尚未突破。6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第三方面：空間模型的適應(yīng)性

可見，不同模型的適應(yīng)性各不相同，要根據(jù)具體的三維構(gòu)模目的來選擇適合的三維地學(xué)空間模型。據(jù)此，提出以下3個前沿問題：前沿問題3：如何突破混合模型的技術(shù)難點并盡快技術(shù)實現(xiàn)？前沿問題4：為保障幾何一致和拓撲一致，集成模型的紐帶如何確定？前沿問題5：是否可以發(fā)展一種通用的3D空間數(shù)據(jù)模型？

6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第四方面：二維屏幕上的三維操縱

眾所周知，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，人們可以對靈境中的空間目標進行靈活操縱。但虛擬現(xiàn)實技術(shù)的設(shè)備依賴性很強，一次性投資太大，影響了三維地學(xué)空間模型的實際應(yīng)用。PC環(huán)境下的地學(xué)靈境構(gòu)建與三維操縱勢在必行。據(jù)此，提出2個前沿問題：前沿問題6：PC環(huán)境下可否實現(xiàn)地學(xué)靈境？前沿問題7：如何實現(xiàn)PC環(huán)境下的三維可視操縱，如空間捕捉、三維度量等？6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第五方面：空間拓撲關(guān)系描述

縱觀近年國內(nèi)外的研究成果和學(xué)位論文，發(fā)現(xiàn)：進行3DGIS和3DGMS理論研究時，一般通過定義點、線、面、體元四類幾何要素之間的拓撲關(guān)系來進行拓撲表達。而實際應(yīng)用時，則通常需要進行簡單對象與簡單對象、簡單對象與復(fù)雜對象、復(fù)雜對象與復(fù)雜對象之間的拓撲查詢與拓撲分析，這是基于要素的拓撲表達所不能支持的。據(jù)此，提出兩個前沿問題:前沿問題8：幾何要素之間的拓撲關(guān)系描述是否完備、一致，以及如何做到最優(yōu)？前沿問題9：如何進行新的拓撲關(guān)系定義和表達，以及設(shè)計新的拓撲存儲結(jié)構(gòu)?6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第六方面：模型更新問題事實上，自然現(xiàn)象和人類工程在不斷發(fā)展變化，一個三維模型或三維系統(tǒng)是否具有生命力，取決于該模型或系統(tǒng)能否保持適當、必要的現(xiàn)勢性。模型的動態(tài)變化包括環(huán)境演變、自然災(zāi)害、地下開挖、礦體開采、城市建設(shè)等自然過程和人類工程活動。可見，模型的更新內(nèi)容應(yīng)包括：空間邊界變化、空間體元增減（消亡、分裂、合并）、拓撲關(guān)系變化等多方面的內(nèi)容。過去的3D空間構(gòu)模研究（尤其是3DGIS領(lǐng)域）很少涉及到空間模型更新的問題，在拓撲維護方面則幾乎沒有涉及（尤其是3DGMS領(lǐng)域）。6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所第六方面：模型更新問題據(jù)此，提出兩個前沿問題：前沿問題10：3D空間模型的更新機制是什么？前沿問題11：如何進行模型擴充、修改與局部細化，以及進行動態(tài)拓撲維護？

6.Forelandsof3DGMInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所其它方面：8項關(guān)鍵理論與技術(shù)問題多源異構(gòu)地學(xué)數(shù)據(jù)的認知與理解多源異質(zhì)地學(xué)數(shù)據(jù)的集成與表達海量地學(xué)數(shù)據(jù)的分布式管理三維地學(xué)數(shù)據(jù)的并行處理與模型計算多尺度地學(xué)數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)三位一體集成的地學(xué)空間模型模型精度及其可靠性分析與工程開挖無縫集成的數(shù)據(jù)組織方法

StratumiStratumi+1UpperinterfaceofstratumiUpperinterfaceofstratumiandLowerinterfaceofstratumi+1Lowerinterfaceofstratumi+1BoreholesGTP:GeneralizedTri-PrismInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelP1-NodeP2-TIN-edgeP3-Side-edgeP4-TIN-faceP5-Side-faceP6-GTPcomponentP7-DiagonalGTP:7PrimitivesInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodel

GTP:DegenerationofsideandTINfaceSidedegenerationTINfacedegenerationGTPTetrahedronPyramidInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelGTPdivaricationNewstratuminterbeded7.PrinciplesofGTPmodelInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所3D2D1D0D3DGeosciencesmodelGeo-layerGTPcomponentsTIN-faceSide-faceSide-edgeTIN-edgeInterfacenode（X,Y,Z）AttributesGeo-structureDiagonaledgeGeo-bodyInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelNewNodeLocalupdatingofGTPmodelandTopo:NewnodeoutsideoriginalTIN東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelLocalupdatingofGTPmodelandTopo:NewnodeinsideoriginalTINNewnode東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelLocalupdatingofGTPmodelandTopo:NewnodeinsideGTPADBE12CFHG東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelLocalupdatingofGTPmodelandTopo:NewstratumdiscoveredStratum2Stratum1DrillholesNewstratumInterface0Interface1Interface2東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelGeo-clipoperationInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKNon-coplaner東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelGeo-clipoperationInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKTheclippingofplaneontetrahedron1-faceintersectQuadrilateralintersect1-pointintersect1-edgeintersectNon-intersectTriangularintersect東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelLocalupdatingofGTPmodelandTopo:Newstratumdiscovered:acaseInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelC4C2E2A2B3D2D3B2A3C3A1B1C1B4A4F2F3E3RulesIntegrityLessredundancyFastforinquiry

東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelTopology？6groupsTIN-edge,NodeandTIN-faceGTP,Face(TIN-faceandside-face)andNodeSide-edge,Node,Side-faceandTIN-faceTIN-face,TIN-edge,Side-face,Upper-GTPandLower-GTPSide-face,Edge(TIN-edgeandside-edge)andGTPnode,TIN-edge,Side-edgeandGTP東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelTopology？TopologicalrelationPrimitivesInclusionAdjacentDisjointNode(P1)P2，P3，P4，P5，P6P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6TIN-edge(P2)P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6Side-edge(P3)P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6TIN-face(P4)P6P1，P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6Side-face(P5)P6P1，P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6GTP(P6)—P1，P2，P3，P4，P5，P6P1，P2，P3，P4，P5，P6AB’CDD’BA’C’A’’B’’C’’東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelTopology？EngineeringexcavationGIS(E2GIS):

areal-3DGISservingforgeosciencesrelatedtogeo-engineering,civilengineeringandminingengineering.Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHKR1O1A1B1R2O2A2B2Difference:

datasource;dataprecision;spatialscale;spatialdistribution東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelVisualizeexcavation’slocationandshape:integratedwithitssurroundingsinreal-3Dathighprecision;Virtualwanderthroughthesurroundings:excavationsseamlesslycut

geologicalbodies;Supportengineeringcalculationsandanalysis:withattributesembodied;Supporttopologicalinquiryandanalysis:excavationsandgeologicalbodiestopologicallycoupled.Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelE-GTPinsimpleThetriangulationfordifferentshapedexcavations

(a)circlearchsection(b)rectanglesection(c)trapezoidalsectionOiOiOiOiInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelE-GTPincomplexE-GTPdivisionschemaforaportionofshape-changedtunnel

O1A1C1B1E1D1G1F1①②O2A2C2B2E2D2G2F2①②③Inst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelSectionselectionforturningengineeringexcavationSectionsSidefacesCen-ter

(a)Reversedarc（b）Singlearc（c）ArcdivisionE-GTPincomplexInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodelObject-orientedintegralreal-3DspatialdatamodelforE2GISIntegralreal-3DspatialobjectsingeosciencesPoint-entityLine-entityFace-entityBody-entityTIN-edgeSide-edgeSide-faceTIN-faceNodeX,Y,ZGeologicalbodyEngineeringexcavationG-GTPE-GTPInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,ChinaUni.Min.&Tech.東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所7.PrinciplesofGTPmodel8.ApplicationsofGTP-basedGeomo3DInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所8.ApplicationsofGTP-basedGeomo3DInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所8.ApplicationsofGTP-basedGeomo3DInst.RS/GPS/GIS&SubsidenceEng.,CUMTB；ARCSIT-PUHK東北大學(xué)3S與數(shù)字礦山研究中心、中國礦大3S與沉陷工程研究所8.App