Raqamli chiqish modeli - Digital outcrop model

Raqamli tashqi modelga misol, Vudsayd Kanyoni, Yuta, AQSh.
Shakl 1. Raqamli tashqi modelga misol, Vudsayd Kanyoni, Yuta, AQSh. Top: rangli nuqta buluti (A) va teksturali model (B) ko'rinishidagi DOM-ga umumiy nuqtai. Qizil rang bilan kattalashtirilgan maydon C va D da ko'rsatilgan. Pastki: yaqinroq masofada ko'rinadigan rangli nuqta buluti (C) va naqshli model (D).

A raqamli chiqish modeli (DOM), shuningdek, a deb nomlangan virtual chiqish modeli, ning raqamli 3D tasviridir chiqib ketish sirt, asosan tekstura shaklida ko'pburchakli mash.

DOMlar izohlash va takrorlanadigan o'lchovlarni amalga oshirishga imkon beradi[1] turli xil geologik xususiyatlarga ega, masalan. geologik sirtlarning yo'nalishi, qatlamlarning kengligi va qalinligi. Belgilanadigan va o'lchanadigan geologik xususiyatlarning miqdori tashqi modelning aniqligi va aniqligiga bog'liq.[2]

Foydalanish masofadan turib zondlash texnikasi ushbu 3D modellarga kirish qiyin bo'lgan joylarni qamrab olishga imkon beradi, masalan. balandligi bir necha metr bo'lgan jarlik devorlari. Geologik izohlash ekranda, shuningdek, odatiy dala ishlari usullaridan foydalanish xavfli bo'lishi mumkin bo'lgan joylarda ham amalga oshirilishi mumkinligi va nisbatan qisqa vaqt ichida to'planishi mumkin bo'lgan ko'p miqdordagi ma'lumotlar DOM-lardan foydalanishning asosiy afzalliklari hisoblanadi.[3] Georeferentsiya raqamli tashqi modellar boshqa fazoviy ma'lumotlar bilan birlashishga imkon beradi, masalan. natijalari raqamli geologik xaritalash yoki GIS.

Fotorealistik naqshli modellarga alternativa sifatida 3D raqamli tashqi modellar mos keladigan tasvirlardan spektral (RGB) ma'lumotlar bilan bo'yalgan nuqta buluti bilan ifodalanishi mumkin. Bunday sirt modelini namoyish qilish tashqi relyefni aniq tavsiflaydi, ammo alohida xususiyatga ega ekanligi sababli uni izohlash qiyin (1-rasmga qarang). Raqamli ko'pburchak chiqib ketish modellarini tasvirlar bilan tekstura qilish yuqori aniqlikdagi doimiy ma'lumotlarga ega modellarni yaxshilaydi va shuning uchun geologik talqinni osonlashtiradi.[2]

Yaratish texnikasi

Teksturali DOM-larni yaratish uchta asosiy bosqichga bo'linishi mumkin:

Kerakli model o'lchamlari va aniqliklariga erishish uchun ma'lumotlar asosan erdan to'planadi[2] (quruqlikdagi) yoki vertolyot platformasidan (mobil xaritalash ).[4] Havodagi va sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari ham birlashtirilgan bo'lishi mumkin, lekin asosan yaqin masofadagi ma'lumotlar yo'qolgan tashqi hududlar uchun qo'shimcha ma'lumotlar to'plamlari sifatida.[5]

Raqamli chiqib ketish yuzasi modeli

Raqamli tashqi sirt modelini yaratish quyidagi bosqichlardan iborat:

  1. Ma'lumotlarni yig'ish
Tashqi yuza modelini yaratish uchun zarur bo'lgan raqamli ma'lumotlarni, xuddi shunday bo'lgani kabi, olish mumkin raqamli balandlik modellari, dan lazer yordamida skanerlash yoki bir nechta rasmlardan tiklangan yordamida bir nechta ko'rinishdan olingan harakatdan tuzilish yoki stereo ko'rish texnikasi.[6][7] Tasvirga asoslangan modellashtirishga imkon beradigan dasturiy ta'minot paketlarining to'liq bo'lmagan ro'yxatini topish mumkin Bu yerga.
Yuqorida aytib o'tilgan usullar bilan ishlab chiqarilgan modellar taqqoslanadigan o'lchov va tafsilotlar darajasiga olib kelishi mumkin.[6] Qo'llaniladigan usuldan qat'i nazar, birlamchi natijalar ma'lumotlari o'xshash: ko'p sonli nuqtalarning 3D (X, Y, Z) koordinatalari, a shaklida bulutli bulut, tashqi yuzani tavsiflovchi.
2. Nuqta bulutlarini va georeferentsiyani birlashtirish
Turli xil nuqtai nazardan olingan nuqta bulutlarini birlashtirish va bitta koordinatalar tizimiga ro'yxatdan o'tkazish kerak (rasmlar bilan birgalikda). Ro'yxatga olish jarayonida ikki burchakli bulutlarning umumiy qismlari o'rtasida 3B transformatsiya hisoblanadi. 3D transformatsiyasining parametrlarini ikkita nuqta bulutidagi mos keladigan nuqtalar asosida, sirtni moslashtirish va mobil xaritada qo'llab-quvvatlanadigan holatlarda topish mumkin. GNSS va INS, to'g'ridan-to'g'ri sensorni yo'naltirish usuli yordamida[8]
Nuqta bulutli georeferentsiya jarayonida lokal loyiha koordinatalari tizimi va a o'rtasida 3D transformatsiya amalga oshiriladi geodezik koordinatalar tizimi. Ushbu amalni bajarish uchun nuqta bulutida joylashgan va geodezik tizimdagi ularning koordinatalari ma'lum bo'lgan uchta nuqta talab qilinadi (yordamida o'lchanadi geodeziya usullari yoki GNSS ).
3. Nuqtali bulutni tozalash va yo'q qilish
Ma'lumotlarni yig'ish metodologiyasidan qat'i nazar, natijada paydo bo'lgan nuqta buluti filtrlanadi va keraksiz narsalardan tozalanadi, masalan. o'simlik. Ma'lumotlar to'plamining tashqi yuzasi murakkabligi va hajmiga qarab bulutning umumiy zichligini kamaytirish talab qilinishi mumkin.
4. 3D uchburchagi va uchburchak meshini optimallashtirish
Modeldagi tekstura imkoniyatini yoqish uchun tahrir qilingan nuqta buluti a ga aylantirildi uchburchak tartibsiz tarmoq (uchburchak mesh ). Ma'lumotlarni to'g'ri uchburchagi - bu skanerlash mumkin bo'lgan soyalar, o'simliklar, topografiyaning keskin o'zgarishi va tasodifiy xatolar tufayli ahamiyatsiz vazifadir. Shuning uchun tenglikni yaxshilash, topologiya muammolarini echish yoki teskari teskari sirt normal holatini qayta yo'naltirish uchun qo'shimcha mash tahrirlash va optimallashtirish talab etiladi.

Raqamli tasvirlar

  1. Rasmni ro'yxatdan o'tkazish
Teksturali 3D modellarni yaratish uchburchakning barcha uchlari bilan mos keladigan tasvir nuqtalari o'rtasidagi munosabatni aniqlashni talab qiladi. Kollinearlik holati ushbu munosabatni topish uchun ishlatilishi mumkin, ammo rasm ichki va tashqi yo'nalish parametrlari ma'lum bo'lishi kerak.
Ichki (ichki) kameraga yo'naltirish parametrlari dan olingan kamerani kalibrlash jarayon.
Ma'lumot yig'ishda lazer yordamida skanerlashda foydalanilganda, kamera asosan skaner bilan qattiq bog'lanadi va uning skanerga nisbatan yo'nalishi aniq o'lchanadi. Bunday hollarda tashqi (tashqi) orientatsiya parametrlari 3D transformatsiyasi yordamida barcha tasvirlar uchun osongina olinishi mumkin. Aks holda 3D tashqi yuza modeli va tasvirdagi kamida uchta nuqtaning ma'lum bo'lgan koordinatalari asosida tashqi kameraga yo'naltirish parametrlarini o'rnatish mumkin.
Fotosuratni modellashtirishdan olingan 3D tashqi sirt modelida ichki va tashqi tasvir yo'nalish parametrlari modellashtirish dasturi tomonidan hisoblab chiqilishi mumkin.
2. Tasvirni oldindan tanlash va ranglarni muvozanatlash
Amaldagi renderlash yondashuviga qarab (keyingi qismini ko'ring Bo'lim ) to'qimalarni xaritalash uchun eng mos rasmlarni oldindan tanlash kerak bo'lishi mumkin.
Agar yakuniy tekstura jarayonida ishlatiladigan tasvirlar turli xil yoritish sharoitida olingan bo'lsa va turli xil tasvirlarda ko'rinadigan mos keladigan xususiyatlarning ranglari sezilarli darajada farq qilsa, rasm rangni sozlash talab qilinishi mumkin.

To'qimalarni xaritalash

Turli xil to'qimalarni xaritalash algoritmlar mavjud, masalan: bitta rasm teksturasi,[9] to'qima ranglarini aralashtirish[10] yoki ko'rinishga bog'liq bo'lgan tekstura.[11] Yagona rasm teksturalash usuli ko'pincha qo'llaniladi,[3][12] soddaligi va samaradorligi tufayli.

Vizualizatsiya

Katta naqshli 3D modellarni vizualizatsiya qilish hali ham bir muncha muammoli va qo'shimcha qurilmalarga juda bog'liq. DOMlarning 3D tabiati (har bir X, Y pozitsiyasi uchun bir nechta qiymatlar) ko'pgina geografik axborot tizimlariga kiritish uchun mos bo'lmagan ma'lumotlar shaklini keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, vizualizatsiya bo'yicha bir nechta dasturiy ta'minot to'plamlari mavjud bo'lib, ular geologik izohlash va o'lchovlarni amalga oshirishga imkon beradi:

  • Laym Virtual Outcrop Group tomonidan
  • RiSCAN PRO Riegl tomonidan
  • Sirovision CAE Mining tomonidan
  • ShapeMetrix3D 3G dasturi va o'lchovi bo'yicha; shuningdek, bir nechta rasmlardan sirt modelini chiqarishga imkon beradi
  • 3DM tahlilchisi Adamtech tomonidan; shuningdek, bir nechta rasmlardan sirt modelini chiqarishga imkon beradi
  • Virtual haqiqat geologik studiyasi Manchester universiteti tomonidan
  • SketchUp Google tomonidan; Ko'p to'qimali materiallar bilan katta modellarni boshqarish uchun mo'ljallanmagan

Raqamli chiqib ketish modellari va foto panellari

Suratlar paneli bu bir nechta rasmlarning mozaikasidir, odatda geologiyada tashqi hujjatlar va geometrik ob'ekt xususiyatlariga murojaat qilish uchun ishlatiladi. Bunday foto panellarning masshtabi turli xil geologik xususiyatlarning o'lchamlarini baholash uchun taxminan o'rnatiladi. Biroq, ushbu choralar odatda 3D chiqindilarni 2B tasvir tekisligiga aylantirish paytida qo'llaniladigan buzilish bilan bog'liq va qo'llanmaning noto'g'ri ekanligi bilan bog'liq xatolarni o'z ichiga oladi tasvirni tikish jarayon.[iqtibos kerak ]

3D tabiati tufayli raqamli tashqi modellar keyingisida keltirilgan funktsiyalarni to'g'ri va aniq o'lchovlarini ta'minlaydi Bo'lim.

Digital Outcrop modellaridan olinadigan ma'lumotlar

AQShning Yuta shtati, Grin daryosi yaqinida geologik talqinlarga ega bo'lgan raqamli tashqi model modeli.
Shakl 2. AQShning Yuta shtati, Grin-River yaqinidagi raqamli chiqish modelini geologik talqin qilish misoli. Ko'rsatilgan tashqi qismning o'lchamlari: balandligi ~ 350m, uzunligi ~ 1,1 km.
  • 3D chiziqlar[2] masalan:
    • kinoform kontaktlari
    • kanal korpuslari va cho'kindi tuzilmalar
    • aloqalar
    • sinish
    • ayb
    • to'ldirish xususiyatlarini belgilash
    • stratigrafik ufqlar
    • mahalliy cho'kindi xususiyatlar, masalan. tidal to'plamlar
  • burish va tushirish burchaklari
  • cho'kindi bo'linmalarning qalinligi va kengligi
  • moddiy tarkibi
  • turli omillarni kuzatish masofaga qarab o'zgaradi

Qo'shimcha ma'lumotlar

Raqamli chiqish modellarini tahlil qilish turli xilligi bilan yaxshilanishi mumkin georeferenced raqamli ma'lumotlar, masalan:

DOM-lar bilan georeferentsiya qilinmagan ma'lumotlardan foydalanish mumkin, ammo yordamchi ma'lumotlarni DOM-ga nisbatan joylashtirish uchun ko'proq ishlash talab etiladi.

Ilovalar

  • Tashqi analog tavsiflash uchun DOM-lardan foydalanish (ya'ni, uglevodorodlar kabi manbalarni o'z ichiga olgan er osti qatlamlariga o'xshash geologik tuzilmalar) kirish imkoniyati cheklangan yoki ma'lumot olish xarajatlari cheklangan joylarda.
  • Geologik modellashtirish
    • geologik jarayonlar to'g'risida aniq tushunchalarni oshirdi
    • rezervuar modelini yuqori aniqlikdagi o'lchovlar bilan takomillashtirish[15]
    • er osti jinslari shakllanishi haqidagi tushunchalarni kengaytirish
    • to'g'ridan-to'g'ri DOM-lardan olingan geologik modellashtirish uchun kirish ma'lumotlari
  • Neftni qayta tiklashni yaxshilandi
  • O'qitish maqsadi: ekskursiya oldidan mavjud bo'lgan DOMlar talabalarga joy bilan tanishishga imkon beradi va keyinchalik munozarali tezislarning bir qismini tekshirish imkoniyatini beradi.[1]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b J.A. Bellian, C. Kerans va DC Jennette, 2005. Raqamli chiqib ketish modellari: Stratigrafik modellashtirishda er usti skanerlash Lidar texnologiyasining qo'llanilishi, Cho'kindi tadqiqotlar jurnali, jild. 75, 2-son, 166-176-betlar
  2. ^ a b v d Bakli, S .; Xauell, J .; Enge, H .; Kurz, T. (2008). "Geologiyadagi quruqlikdagi lazer yordamida skanerlash: ma'lumotlarni yig'ish, qayta ishlash va aniqlikni hisobga olish". Geologiya jamiyati jurnali. 165 (3): 625–638. doi:10.1144/0016-76492007-100.
  3. ^ a b Bakli, S .; Enge, H .; Carlsson, C .; Xauell, J. (2010). "Virtual Outcrop Geologiyasida foydalanish uchun quruqlikdagi lazerlarni skanerlash". Fotogrammetrik yozuv. 25 (131): 225–239. CiteSeerX  10.1.1.471.9674. doi:10.1111 / j.1477-9730.2010.00585.x.
  4. ^ S. Bakli, J. Vallet, A. Braathen, U. Uiler, 2008. Raqamli erlarni modellashtirish va geologik chiqindilarni vizuallashtirish uchun vertikal vertikal asosida lazerli skanerlash. IAPRS 37 (B4), s.493-498 pdf.
  5. ^ Bakli, S .; Shvarts, E .; Terlaki, V .; Xauell, J .; Arnott, RW (2010). "Havo fotogrametriyasini va suv omborini analog modellashtirish uchun er usti lidarini birlashtirish". Fotogrammetrik muhandislik va masofadan turib zondlash. 76 (8): 953–963. doi:10.14358 / pers.76.8.953.
  6. ^ a b Xaneberg, V.S (2008). "Qo'shma Shtatlarda 3-o'lchovli tosh qiyaliklarni modellashtirish va uzilishni xaritalash uchun er usti raqamli fotogrametriyadan foydalanish". Muhandislik geologiyasi va atrof-muhit byulleteni. 67 (4): 457–469. doi:10.1007 / s10064-008-0157-y.
  7. ^ F. Tonon va J. T. Kottenstette, 2006. Tosh yuzini tavsiflash uchun lazer va fotogrammetrik usullar. 2006 yil 17-18 iyun kunlari Kolorado shtatining Oltin shahrida bo'lib o'tgan seminar haqida hisobot. pdf.
  8. ^ M. Kramer, D. Stallmann, N. Xala, 2000. Fotogrammetrik dasturlar uchun GPS / inertial tashqi yo'nalishlardan foydalangan holda to'g'ridan-to'g'ri georeferentsiya. IAPRS, 33 (B3 qism), pdf
  9. ^ W. Niem va H. Broszio, 1995. Kompyuter animatsiyasi uchun bir nechta kameraning ko'rinishini 3D-ob'ekt modellariga xaritalash. Stereoskopik va uch o'lchovli tasvirlash bo'yicha xalqaro seminar ishi, Santorini, Gretsiya.
  10. ^ P. Poulin, M. Ouimet, M.K. Frasson, 1998. Fotogrammetriya bilan interaktiv modellashtirish. Rendering bo'yicha Eurographics Workshop, Springer-Verlag, 93-104 betlar.
  11. ^ P.E. Debevec, KJ Teylor, J. Malik, 1996. Fotosuratlarda me'morchilikni modellashtirish va ko'rsatish. Kompyuter grafikasi va interfaol texnikasi bo'yicha 23-yillik konferentsiya materiallari, SIGGRAPH '96, Nyu-Orlean, AQSh.
  12. ^ Riegl, 2010. RiSCAN PRO foydalanuvchi qo'llanmasi. 119-120-betlar.
  13. ^ C. Olariu, 2000. Chap, GPR va 3-D fotorealistik ma'lumotlarni birlashtirgan bo'r delta oldingi konlarini o'rganish, Yuta, Panter Tongue qumtoshi. Magistrlik dissertatsiyasi, Dallasdagi Texas universiteti pdf
  14. ^ Kurz, T .; Bakli, S .; Xauell, J .; Schneider, D. (2011). "Panoramik giperspektral tasvirni er usti lidari bilan integratsiyasi". Fotogrammetrik yozuv. 26 (134): 212–228. doi:10.1111 / j.1477-9730.2011.00632.x.
  15. ^ Enge, H.D .; Bakli, S. J .; Rotevatn, A .; Xauell, J. A. (2007). "Tashqaridan suv omborini simulyatsiya qilish modeliga: Ish jarayoni va protseduralari". Geosfera. 3 (6): 469–490. doi:10.1130 / ges00099.1.

Tashqi havolalar