数据结构分析小结-水利水电工程地质三维建模与分析理论及实践

根据上述分析可知,每一种数据结构都有其优缺点和适用范围。总体上来说,基于曲面表示的数据结构在表达空间对象的边界、可视化和几何变换等方面具有明显的优势,缺点是不能表达空间对象内部的不均一性,无内部属性信息记录而难以进行三维空间查询;基于体元表示的数据结构可以很好地表达空间对象的内部信息,易于进行布尔操作和空间查询,但由于其理论基础(体图形学)本身还不完善,利用其进行三维建模存在存储空间需求大、图形空间走样、处理时间长、可操作性差和离散化等问题,并且体绘制技术缺乏线面这种明显的几何特征的支持,所生成的图像与人们在现实世界所感受的画面有较大的差距,不利于分析、认识效率的提高,目前难以在实践中得到进一步应用。

在此基础上,为了将基于曲面表示和基于体元表示的数据结构两者的优势结合起来,不少学者研究了基于混合结构的数据模型,即将两种或两种以上的数据结构加以综合,形成一种具有一体化结构的数据模型,如基于八叉树和四面体格网(Octree+TEN)的混合结构、基于多种表示的CSG+Octree的数据结构、基于TIN+Octree的混合型数据结构等。虽然面、体混合结构在理论上有许多优点,然而在实际应用中,由于地质空间对象的复杂性和未知性,人们难以对曲面表示和体元表示的结合程度做出正确的选择,在计算机实现中尚未找到很好的解决方法;而且学者们试图为表达复杂的三维空间对象提供一种通用的模型,而很少有人进行某个专业领域的数据模型研究,从而导致模型难以实现,无法推广使用。(www.xing528.com)

综上所述,基于曲面表示的数据结构仍然是实现三维地质建模的主流,而基于体元表示的数据或混合数据结构则尚不成熟,且更多地应用于石油勘探、采矿等行业的地质建模,因为这些行业的研究重点便是地质体内部的各种资源属性,如油藏分布、矿产品位等。水利水电工程地质研究目的则与之不同,主要是查清工程建设区域的各种地质现象及其对工程的影响,以便采取相应的应对措施,而对地质体内部的微观属性并不十分关注。因此,目前真正适用于水利水电工程地质三维建模与分析的数据结构仍然还是基于曲面表示的数据模型,其中以TIN模型、参数函数模型和BRep结构具有较明显的优势。