基于MPI的三維地層建模和可視化方法研究.pdf

1、地層三維建模及可視化技術是三維地學模擬領域研究的重點與熱點問題之一，它運用計算機技術，在三維環(huán)境下將空間數據管理、圖形可視化和實體內容分析等工具結合起來，用于地層分析的技術。通過地層三維可視化，形象展現(xiàn)地質體及其形態(tài)構造，增強地層分析的準確性和直觀性，從而減少地下工程設計施工面臨的巨大風險。但在可視化繪制過程中，隨著數據量的增加，存在計算和繪制時間過長的問題，因此采用并行體系結構對大規(guī)模地層數據進行處理可以較快速的完成復雜地層的建模，提

2、高可視化繪制速度。
　　本文在研究并行計算和三維地層可視化方法的基礎上，采用數據劃分并行可視化的方式，運用標準消息傳遞接口MPI與第四代可視化語言IDL實現(xiàn)可視化，即數據的并行通信由MPI完成，IDL完成繪制過程。實現(xiàn)方式為在MPI中調用IDL提供的共享庫函數及數據結構的接口，直接對IDL底層的數據和函數進行操作。解決的關鍵問題包括以下幾個方面：
　　1.研究三維地層建模方法，采用鉆孔數據，利用多層DEM模擬地層表面模型，不

3、同地層DEM在數據組織時，采用分層管理，考慮到插值擬合的層面可能由于地層相交出現(xiàn)尖滅點的現(xiàn)象，提出采樣點檢測法，判斷該點所屬地層分界曲線的位置。實體建模是在多層DEM基礎上，將曲面作為地層空間的分層面，為了區(qū)別顯示地層情況，對于同種地層體賦予同種屬性值。
　　2.采用并行可視化解決可視化繪制過程存在計算和繪制時間過長的問題，提高可視化繪制速度。在綜合比較并行計算實現(xiàn)方法的基礎上，運用數據并行的方法，利用MPI在局域網內多臺PC機搭

4、建Windows XP系統(tǒng)下的并行計算環(huán)境，采用主從模式，完成數據的分發(fā)和接收，較快速的完成了鉆孔數據的克里金插值過程。利用MPI調用IDL提供的數據和函數接口，實現(xiàn)三維地層可視化。
　　為了測試并行效果，基于所構建的并行計算環(huán)境，分別以不同的網格數目和節(jié)點數目對插值過程進行效率測試，結果顯示經過MPI并行后計算速度明顯提高，且在更大的計算規(guī)模下效果越明顯。但受到通信時間等因素的影響，在同一計算規(guī)模下，隨著計算節(jié)點的增加，并行計算