【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路工程勘探成像，具体涉及一种基于vtk(vi sua l i zati on too l k it，视觉化工具函式库)的铁路工程勘察三维可视化及解译方法及系统。
技术介绍
1、目前在铁路工程中，物探资料成像技术基本都是应用二维技术，以断面、剖面等技术展示勘探成果，一方面不利于在物探勘探成果中引入钻探、地质及地形条件等有效先验信息,降低了资料解释的准确性；另一方面，二维成像对地质体的空间展布情况缺乏直观的展示，从而给物探资料的解译带来了困难，极易造成误差。
2、在铁路工程勘探中应用三维成像技术的成果并不多见，大都是基于二维平面的情况。开展三维成像技术的研究，探究适用于三维数据的成像技术，认识三维空间内地质病害的图形图像特征，对评估病害的危害程度和提高解释直观性及准确性对铁路选线有着非常重要的现实意义。
3、vtk是一款开源的三维渲染引擎，主要应用于三维计算机图形学、图像处理和可视化，是给从事可视化应用程序开发工作的研究人员提供直接的技术支持的一个强大的可视化开发工具。vtk是基于opengl的面向对象的设计方法发展来的。本专利技术通过vtk的二次开发实现了“线”状工程的多源数据的三维成像及联合解译方法，破解了勘察设计阶段对于灾害源精准解译、空间展布不清造成的施工阶段安全风险的难题。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法及系统，以解决现有基于二维成像的物探资料成像技术存在的资料解释的准确性低、对地质体的空间
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，所述方法包括：
3、获取多源铁路工程勘察数据并进行数据同源化处理，将处理后的数据存储于数据库中，所述多源铁路工程勘察数据包括物探数据、钻探数据、地质数据以及地形数据；
4、基于创建的多个视图模板，从数据库中读取各视图所需成图数据，利用vtk进行三维成像并渲染得到多个视图，并实现多视图的联动和同步变换，所述视图包括地形地貌图形、地球物理成果图形、地质成果图形及钻探成果图形；
5、基于对各视图的同步比对和分析，进行地质异常体辨识与风险等级划分，并完成铁路工程地质条件评价。
6、进一步地，获取多源铁路工程勘察数据并进行数据同源化处理，具体包括：
7、将获取的多源数据进行二维成果、三维成果分类；
8、对不同坐标系进行坐标转换，统一坐标系；
9、对数据进行分块并计算各块的中心点坐标，其中地形数据先依据地形数据的坐标范围进行分块，其余数据再按地形数据分块范围进行分块；不足分块大小的区域利用无效数据补齐填充为分块大小，根据补齐的坐标外框作为成图所需的三维坐标空间。
10、进一步地，将获取的多源数据进行二维成果、三维成果分类，具体包括：
11、将铁路线路、地形数据、物探数据的断面成果形成二维成果数据，数据格式为(x,y,属性)，x、y为线路的平面位置，铁路线路属性为线路标高,测量数据属性为坐标点的标高，断面数据的属性为岩石物性参数；
12、将钻探成果形成二维成果数据，数据格式为(x,y,属性1，属性2)，x、y为钻孔的平面位置，属性1为钻孔深度，属性2为钻探直径；
13、将物探数据、地质资料的三维探测成果形成三维成果数据，数据格式为(x,y,z,属性)，物探数据的属性为岩石物性参数，地质资料数据的属性为地质岩性，x,y,z为空间坐标信息，坐标信息需满足右手螺旋定则。
14、进一步地，对数据进行分块并计算各块的中心点坐标，具体包括：
15、读取导入数据的坐标信息，获取数据坐标信息的最大和最小值，以最大和最小坐标建立包络所有数据坐标范围的坐标空间；
16、左下角坐标为基准点，以分块长度为边长的方形块，由下至上，由左至右，以网格模式逐步将坐标空间划分为大小相同的方形坐标块，并根据划分顺序将分块编号；
17、划分块结构时，根据网格位置及分块大小获取各分块坐标最大、最小值，
18、
19、式中：分别为分块最小、最大横坐标；分别为分块最小、最大纵坐标；n为横向分块编号；m为纵向分块编号；δ为分块大小；
20、利用最大、最小值计算分块中心点的坐标
21、
22、进一步地，基于创建的多个视图模板，从数据库中读取各视图所需成图数据，利用vtk进行三维成像并渲染得到多个视图，具体包括：
23、采用开源的可视化工具vtk和微软的mfc类库来搭建能显示多个文档视图的多文档应用程序；
24、基于所述多文档应用程序创建多个视图模板，分别用于显示地形地貌图形、地球物理成果图形、地质成果图形及钻探成果图形；
25、以成图所需的三维坐标空间的三维中心点作为基准，读入包含中心点的多个图块数据；
26、对读入的数据根据不同的成图要求进行相应的数据处理，并将处理后的不同类型数据分别存储于vtk不同数据结构中；
27、建立vtk渲染引擎管线，将vtk存储的实体数据描述映射为图元，然后将图元转换为实体模型，之后通过渲染器将模型对象投影为数字图像，最后通过渲染窗口将图形展示；
28、在图形移动过程中，计算图形移动后的显示视点中心，当包裹视点中心的图块变化时，修改三维中心点位置并读取当前三维中心点下的图块数据，重新绘制当前三维中心点下的图形；
29、在图形缩放过程中，利用vtk的lod技术，重新成图。
30、进一步地，对读入的数据根据不同的成图要求进行相应的数据处理，具体包括：
31、由于物探成果是连续无奇点的数据，所以首先利用数据插值和滤波方法对物探数据进行平滑处理；
32、物探数据在网格化的过程中通过无效数据补齐的方式填充网格，从而形成完整的三维立体网格，而采集时未采集地面以上数据，所以要结合地形数据将地面以上的物探数据修改为程序设置的无效数据值，为成图时剔除无用数据做准备，以保证物探成果随地形变化，成果合理；
33、由于地质成果应是闭合的四面体且各线不相交的图件，所以需要提前检查坐标合理性，对不符合要求的坐标点进行删除或通过下一点进行插值实现坐标点的合理化；
34、由于地质构造应为埋藏于地表之下的，所以坐标点检查时将高于地表以上的点修改为与地表的相交点坐标，保障图形的合理性；
35、钻探成果是地表以下的圆柱体图件，所以坐标点检查时将高于地表以上的点修改为与地表的相交点坐标，保障图形的合理性。
36、进一步地，将处理后的不同类型数据分别存储于vtk不同数据结构中，具体包括：
37、物探数据利用c++的cf i l e类读入数据，通过插值、滤波算法实现地球物理网格化及平滑处理，导入vtkpo l ydata数据结构中；
38、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，获取多源铁路工程勘察数据并进行数据同源化处理，具体包括：
3.如权利要求2所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，将获取的多源数据进行二维成果、三维成果分类，具体包括：
4.如权利要求2所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，对数据进行分块并计算各块的中心点坐标具体包括：
5.如权利要求1所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，基于创建的多个视图模板，从数据库中读取各视图所需成图数据，利用VTK进行三维成像并渲染得到多个视图，具体包括：
6.如权利要求5所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，对读入的数据根据不同的成图要求进行相应的数据处理，具体包括：
7.如权利要求5所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，
8.如权利要求1所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，实现多视图的联动和同步变换，具体包括：
9.如权利要求1所述的一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，基于对各视图的同步比对和分析，进行地质异常体辨识与风险等级划分，并完成铁路工程地质条件评价，具体包括：
10.一种基于VTK的铁路工程勘察三维可视化及解译系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，获取多源铁路工程勘察数据并进行数据同源化处理，具体包括：
3.如权利要求2所述的一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，将获取的多源数据进行二维成果、三维成果分类，具体包括：
4.如权利要求2所述的一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，对数据进行分块并计算各块的中心点坐标具体包括：
5.如权利要求1所述的一种基于vtk的铁路工程勘察三维可视化及解译方法，其特征在于，基于创建的多个视图模板，从数据库中读取各视图所需成图数据，利用vtk进行三维成像并渲染得到多个视图，具体包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，崔雷，王军伟，陈婷，李良泉，谭鑫，高鑫，武栋栋，
申请(专利权)人：陕西铁道工程勘察有限公司，
类型：发明
国别省市：
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