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第1章 绪论1

1.1 研究意义1

1.2 研究现状2

1.2.1 三维地质建模研究现状2

1.2.2 三维巷道建模研究现状9

1.2.3 三维交互可视化研究现状9

1.2.4 Web 3D信息发布现状11

1.3 现有研究的不足11

第2章 TIN、TEN集成三维地质建模13

2.1 地层13

2.2 建模区块段及地层确定15

2.2.1 块段划分原则15

2.2.2 地层划分17

2.3 地层层面三角（TIN）剖分18

2.3.1 Delaunay三角剖分18

2.3.2 Delaunay分治-合并算法21

2.4 二维Delaunay约束建模24

2.4.1 边界线约束建模25

2.4.2 洞约束模型27

2.4.3 地质断层的处理28

2.4.4 多轮廓线边界三维重构33

2.4.5 质量细分算法35

2.5 四面体三维模型40

2.5.1 四面体三维模型基础40

2.5.2 基于面模型体边界约束的四面体模型41

2.5.3 四面体格网细分43

2.5.4 四面体薄元消除算法47

2.6 本章小结48

第3章 矿井巷道三维模型50

3.1 巷道几何形态描述50

3.1.1 巷道分类及几何特征50

3.1.2 巷道的数据表达54

3.2 巷道三维模型的构建57

3.2.1 巷道特征点的计算57

3.2.2 独立巷道模型62

3.2.3 交叉连接巷道模型72

3.2.4 巷道与地质体模型的耦合性处理76

3.3 巷道模型三维拓扑77

3.3.1 巷道拓扑分类77

3.3.2 巷道节点的生成78

3.3.3 节点-弧段拓扑79

3.3.4 巷道与地质体岩性拓扑81

3.4 巷道三维模型的实现82

3.4.1 实现流程82

3.4.2 数据结构83

3.4.3 功能算子86

3.5 本章小结88

第4章 三维交互可视化89

4.1 三维图形变换89

4.1.1 图形平移及缩放89

4.1.2 投影变换90

4.1.3 基于四元素的旋转交互92

4.2 DirectX图形绘制管道流水线数据流组织95

4.2.1 顶点及索引缓冲区95

4.2.2 实体正反面剔除97

4.2.3 适合揭层信息展示的内存划分98

4.3 材质和光照处理101

4.4 纹理贴图104

4.4.1 纹理坐标计算104

4.4.2 纹理贴图的实现105

4.5 地质巷道三维模型的透明叠加显示105

4.5.1 颜色混合原理105

4.5.2 地质体与巷道透明叠加显示实现106

4.6 三维拾取算法107

4.6.1 三维视点和拾取点的射线矢量107

4.6.2 射线矢量对场景中实体的求交109

4.7 本章小结110

第5章 Web 3D信息发布112

5.1 Java 3D图形系统112

5.1.1 Java 3D虚拟场景空间数据组织112

5.1.2 视模型114

5.2 服务器端三维图形引擎115

5.2.1 Java Servlet开发原理115

5.2.2 Web三维地质巷道Servlet引擎117

5.2.3 三维图形数据通信引擎124

5.2.4 多用户并发操作处理126

5.3 客户端三维图形交互128

5.3.1 Ajax异步通信技术128

5.3.2 GWT-Ext客户端Web架构128

5.3.3 客户端对三维场景图像浏览的操作130

5.3.4 客户端Applet三维图形浏览131

5.4 本章小结132

第6章 系统实现与应用133

6.1 实验系统设计133

6.1.1 系统开发环境133

6.1.2 系统总体结构设计133

6.1.3 系统功能描述135

6.2 系统主要功能实现138

6.2.1 研究区构造与地层概况138

6.2.2 三维地质模型建立139

6.2.3 三维巷道模型142

6.2.4 巷道与地质体的集成模型142

6.2.5 三维模型集成可视化143

6.2.6 三维巷道漫游144

6.3 Web 3D信息发布145

6.4 模型的应用功能145

6.4.1 基于GIS双向查询145

6.4.2 断层与地层（煤层）变化查询146

6.4.3 地质体任意切割146

6.4.4 巷道掘进防突揭煤预警147

6.4.5 巷道救援仿真148

6.5 本章小结149

第7章 总结与展望150

7.1 总结150

7.2 展望152

主要参考文献153