地质体三维形态分析
作者：毛先成，邓浩，张彬 著
出版时间： 2020年版
内容简介
本书系统地阐述地质体三维形态分析的原理、模型、算法与实现参考，给出该方法在凤凰山铜矿、丁家山铅锌矿、香花岭锡矿深边部找矿中的实际应用案例。地质体三维形态分析是作者在开展隐伏矿体三维预测的长期实践中提出并逐步发展形成的，尤其是国家自然科学基金面上项目“基于栅格模型的地质体三维形态定量分析”成果的总结和提炼。地质体三维形态分析理论与方法，可定量地描述、分析、计算包括超覆、倒转等复杂形体在内的任意地质体的形态特征，提取地质体形态趋势、外凸内凹、表面起伏程度、形态几何参数、距离场等形态特征量化指标，挖掘形态特征、形态指标与矿化空间分布之间的关联关系，发现矿化矿体空间定位规律。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 地质体与地质体形态 2
1.2.1 地质体 2
1.2.2 地质体形态 2
1.2.3 地质体形态的表达 3
1.3 地质体形态的传统分析方法 3
1.3.1 地质体形态的图件分析 3
1.3.2 地质体形态复杂度计算 6
1.3.3 地质体形态的趋势面分析 8
1.4 研究现状与问题 8
1.5 研究思路与研究方法 9
1.5.1 研究思路 9
1.5.2 研究方法 11
参考文献 13
第2章 形态分析数学基础 18
2.1 数学形态学基础 18
2.1.1 数学形态学简介 18
2.1.2 集合论基本概念 19
2.1.3 膨胀与腐蚀运算 21
2.1.4 开运算与闭运算 22
2.2 欧氏距离变换基础 23
2.2.1 欧氏距离变换概述 24
2.2.2 欧氏距离变换原理 25
参考文献 27
第3章 地质体三维建模 29
3.1 概述 29
3.2 地质数据库 29
3.2.1 数据需求分析 30
3.2.2 地质数据模型建立 30
3.2.3 地质矿产资料编码数字化 34
3.2.4 综合地质数据库的建立 34
3.3 地质体线框模型建立 35
3.3.1 地质体界线圈定 36
3.3.2 线框模型的数据结构 39
3.3.3 地质体线框模型建立 41
3.4 地质体块体模型建立 43
3.4.1 块体模型的数据结构 43
3.4.2 地质体块体模型建立 45
3.5 地质体二值体元模型建立 47
参考文献 49
第4章 地质体三维形态分析原理与算法 50
4.1 地质体距离场计算 50
4.2 地质体趋势形态提取 54
4.2.1 基于数学形态学的趋势形态提取算法 56
4.2.2 基于欧氏距离变换的趋势形态提取算法 58
4.3 地质体凹凸部分提取 59
4.4 地质体表面形态起伏提取 61
4.5 地质体趋势、凹凸以及起伏程度分级提取 63
4.6 地质体接触面(带)提取 65
4.7 地质体形态几何参数提取 66
4.7.1 地质体表面与趋势面体元法向量提取 66
4.7.2 地质体表面与趋势面间夹角提取 67
4.7.3 地质体表面与区域应力场方向面间夹角提取 70
参考文献 70
第5章 地质体三维形态分析并行算法与实现 71
5.1 地质体三维形态分析并行计算概述 71
5.1.1 并行计算机体系结构概述 71
5.1.2 基于MPI 的并行编程模型 72
5.1.3 基于MPI 的并行算法设计 74
5.1.4 基于MPI 的并行程序实现 75
5.2 数学形态学并行算法 77
5.2.1 腐蚀与膨胀并行算法 77
5.2.2 开运算与闭运算并行算法 77
5.3 三维欧氏距离变换并行算法 78
5.3.1 平面阶段并行化分析与设计 79
5.3.2 垂直阶段并行化分析与设计 80
5.4 地质体三维形态分析并行算法 86
5.4.1 地质体趋势形态提取并行算法 86
5.4.2 地质体表面凹凸部分提取并行算法 88
5.4.3 地质体接触面(带)提取并行算法 88
5.4.4 地质体表面形态起伏与夹角提取并行算法 89
5.5 形态分析并行程序实现 91
5.5.1 并行程序编码实现 92
5.5.2 基于高性能计算平台的并行系统 92
5.6 形态分析并行计算效率分析 95
5.6.1 算法时间复杂度分析 95
5.6.2 并行程序实际执行效率分析 99
参考文献 104
第6章 基于TIN 模型的地质体三维形态分析 106
6.1 概述 106
6.2 地质界面的距离场计算 106
6.3 地质界面的几何形态参数提取 109
6.3.1 坡度提取 109
6.3.2 地质界面间夹角提取 110
6.4 基于滑动平均的地质界面形态趋势分析 113
6.5 基于离散光滑插值的地质体形态趋势分析 114
6.5.1 离散光滑插值原理 114
6.5.2 离散光滑插值求解 115
6.6 地质界面和地质体表面的形态起伏分析 115
6.6.1 地质界面的形态起伏分析 115
6.6.2 地质体表面的形态起伏分析 117
6.6.3 形态起伏分级提取算法 117
6.6.4 算法加速 118
参考文献 120
第7章 顾及结构分解的地质界面形态趋势分析 122
7.1 概述 122
7.2 地质界面的多项式拟合 122
7.3 地质界面的趋势-剩余分析 123
7.3.1 地质界面的结构分析 123
7.3.2 地质界面的趋势-剩余分析 124
7.4 应用实例 125
7.4.1 断层面的形态模拟 125
7.4.2 断层波状构造的分解 125
7.4.3 波状构造的分级控矿 128
参考文献 130
第8章 基于栅格模型的地质体三维形态分析实例 131
8.1 研究对象 131
8.2 应用实例 132
8.3 讨论 143
参考文献 144
第9章 基于TIN 模型的地质体三维形态分析实例 145
9.1 研究对象 145
9.2 应用实例 145
9.3 讨论 161
参考文献 161
