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目录 1

第一章　绪论 1

1.1 引言 1

1.2 地下水基础知识 3

1.2.1　地下水概述 3

1.2.2 地下水的物理与化学性质 7

1.2.3　地下水的运动 8

1.2.4　地下水的分类 10

1.3 地学信息三维可视化的国内外研究现状 12

1.4 本书的主要研究内容 16

2.1.1 可视化、科学计算可视化与体视化 18

2.1 体视化的基本概念 18

第二章　体视化的基本理论与方法 18

2.1.2 体数据的来源与分类 19

2.1.3 体视化的基本流程 23

2.1.4 体视化的软件及硬件 24

2.1.5 体视化的应用 26

2.2 面绘制原理与算法 27

2.2.1 面绘制基本原理 27

2.2.2 面绘制典型算法 27

2.3 体绘制原理与算法 30

2.3.1 概 述 30

2.3.2 规则体数据的体绘制算法 32

2.3.3 不规则体数据的体绘制算法 35

2.4 混合绘制原理与算法 37

2.5 体视化研究的发展前沿 38

2.6 本章小结 39

第三章　水文地质层及其内部物理化学属性体数据的生成 40

3.1 三维地质构模的理论与方法 40

3.2 呈均质变化特征现象的三维体数据生成 47

3.3 呈水平变化特征现象的三维体数据生成 55

3.3.1 距离倒数加权法的基本原理 56

3.3.2 距离倒数加权法的改进研究 58

3.3.3　水文地质层孔隙度体数据生成 63

3.4 呈三维变化特征现象的体数据生成 64

3.4.1 引言 64

3.4.2 Kriging方法的基本原理 65

3.4.3 采用Kriging方法生成地下水温体数据 70

3.5 本章小结 75

第四章　地下水三维体数据的体视化 76

4.1 基于光线投射算法的地下水三维体数据的可视化 76

4.1.1 光线投射算法 77

4.1.2 利用光线投射算法实现地下水三维体数据的体绘制 87

4.2 体视化中LOD技术思想的应用与实现 87

4.2.1 层次细节简化（LOD）技术原理 88

4.2.2 利用层次细节简化技术思想改进体视化中的交互显示速度 89

4.3 利用八叉树改进光线投射体绘制算法 91

4.3.1 光线投射体绘制改进算法的回顾研究 92

4.3.2　八叉树模型 94

4.3.3 线性八叉树的建立 98

4.3.4 基于线性八叉树结构的光线投射体绘制算法 99

4.4 基于体素的水文地质层体积计算 101

4.4.1 基于规则体素的体积计算方法 102

4.4.2 三维填充算法 104

4.4.3 结果检验 106

4.5 本章小结 107

第五章　基于规则体数据的剖切与三维交互技术 108

5.1 基于规则体数据的剖面显示技术 108

5.1.1 概 述 108

5.1.2 插值式剖面（Slice）显示方法 109

5.1.3 剖切（Clip）显示 111

5.2.1 图形的空间定位 112

5.2 三维交互技术 112

5.2.2 三维交互中空间数据的属性值量测 116

5.3 水文地质专题地图的自动生成 119

5.3.1 以属性值为依据进行跟踪 119

5.3.2 以链段为依据的多边形跟踪 120

5.4 本章小结 123

第六章　地下水流场的三维可视化 125

6.1 引言 125

6.2 研究区第Ⅱ承压含水层地下水流的三维数值模拟 126

6.2.1 研究区水文地质条件概述 126

6.2.2 第Ⅱ承压含水层地下水流三维数学模型的建立 126

6.2.3 地下水流三维数学模型的常见解法分析 127

6.2.4 第Ⅱ承压含水层地下水流模型的三维有限差分数值求解 128

6.3 地下水流场的三维可视化 133

6.3.1 向量场可视化方法简述 133

6.3.2 混合体绘制技术 136

6.3.3 利用混合体绘制技术实现地下水流场的三维可视化 137

6.3.4　结果分析 137

6.4　本章小结 138

第七章　地下水三维可视化系统的设计 139

7.1 引言 139

7.2 可视化开发工具VTK 140

7.2.1　VTK简介 140

7.2.2　VTK文件格式 140

7.2.3　VTK图形模型与可视化模型 146

7.2.4 利用VTK进行体绘制 148

7.2.5 VC＋＋环境下使用VTK进行应用程序开发 152

7.3 系统总体设计 157

7.3.1 系统设计的原则 157

7.3.2 系统总体设计 157

7.4　数据库设计 159

7.4.1 数据库设计原则 159

7.4.2 水文地质基础数据库 159

7.4.3 基础图形数据库 163

7.5 系统功能模块设计 163

第八章　总结与展望 164

参考文献 165

附录 174