硕士学位论文三维地震数据体可视化方法及系统3D SEISMIC DATASET VISUALIZATION METHODS AND SYSTEM作者：导师：中国矿业大学学位论文使用授权声明Certificate of thesis authority本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理：作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权，即：①学校档案馆和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。
另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。
（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。
作者签名：导师签名：年月日年月日摘要三维可视化技术是用来显示、描述和理解地下及地面各种地质现象的一种先进手段，广泛应用于地质和地球物理学及其它行业的各个方面，在国内外研究应用如火如荼。
随着三维地震勘探的开展，迫切需要与之相应的三维可视化显示、解释方式，这种方式能有效地利用各种结构的大规模数据，从中考察构造的连续性，辨认构造的形态，发现对地震勘探研究及生产实践有用的信息，并以此来指导钻探、矿井建设、采区布设等生产活动，可以极大提高生产效率，保障矿井生产工作安全进行。
三维可视化技术既是一种成果表达手段，也是一种解释辅助工具。
与传统的二维剖面解释方法不同，三维体可视化技术可以让解释人员用“走进去”的方式，形象生动地选定目标，同时还可以结合精细的钻井标定方法，帮助解释人员准确快速地描述各种复杂的地质现象。
本文使用目前世界上功能强大、构架优秀的可视化工具包VTK(Visualization Toolkit)来开发本设计中所用到的多条可视化管道线（Pipeline），实现了三维数据体的切片显示、提取等值面、三垂面显示等多种面绘制效果及光线投射法的体绘制效果，并利用了流行高效的跨平台图形界面开发工具包Qt来开发人机交互界面(GUI, Graphic User Interface)，为开发跨平台桌面应用程序提供了良好的支持。
有机地结合这两种技术使得本设计中开发的应用程序具有良好的平台无关性，可以快速地在多种常见平台（Windows、POSIX 兼容）间进行移植，最大化减少了移植所要做的工作，而且尽量保持了程序的运行效率。
本文首先阐述了三维可视化技术及其在三维地震勘探中的应用，指出了本文研究的国内外背景、研究的主要内容和意义。
然后研究了三维可视化的方法和操作流程，在分析了VTK和Qt及其他相关技术的基础之上，结合三维地震数据体可视化自身的特点和实际应用要求，确定了用于三维地震数据体的可视化技术及其实现方式，使用这些技术设计并实现了三维地震勘探数据体的三维可视化应用，并把程序应用到某矿七采区勘探所得数据体上，最后分析应用所得到的结果，基本达到了预期的效果。
本文末尾总结全文，找出文章中存在的问题，并针对这些问题，根据作者目前的知识水平，提出了三维地震勘探可视化技术发展的方向。
关键词:三维地震；三维可视化；跨平台；VTK；Linux；Qt- -IAbstract3D visualization is a powerful tool to render, describe and understand all kinds of data in earth survey. And it has been used in this domain vastly. Visualization techniques are not meant to produce new data, it aims to provide another way to present the data acquired by computing or special devices, such as seismic exploration dataset, usually 500M or several GBs. Visualization can explore large quantity datasets, bring experts good and vivid results by which experts can study, find abnormal places and other useful information in the data. It’s both an interpreting tool and an expressive tool. Unlike the old 2D style, 3D style makes people feel just in the place where the interesting phenomena occurred. Even powerful when you combine several types of data together.In this paper, VTK (Visualization Toolkit) is utilized to build the graphics pipelines that applied couples of visualization algorithm. And the Qt library is used to setup the GUI (Graphic User Interface). Both of these two libraries are popular and powerful, what’s most important is that they are cross-platform. So the final program can be recompiled and run in common OS such as WINDOWS and POSIX compatible systems.First, I introduced the backgrounds of 3D visualization techniques used in seismic exploration, second, I studied the basic rules and methods about how-to of visualization, I designed some 3D visualization programs based on VTK and Qt. At last, I applied these programs on dataset from 3D seismic exploration, and analyzed the results. The results showed that the techniques used here and the combination of VTK and Qt were just right to fulfill the aims designed at the front of this article. However, this is not the perfect implementation, so some prospects about how to improve the programs were given by the author based on the author’s now knowledge.Keywords: 3D seismic exploration; 3D visualization; cross-platform; VTK; Linux;Qt- II -目录摘要 (I)目录 (III)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2选题的目的及意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.4课题来源与研究内容 (4)2可视化技术基础 (6)2.1引言 (6)2.2可视化数据类型 (6)2.3三维空间数据场可视化算法 (9)2.3.1 面绘制方法 (9)2.3.2 体绘制方法 (10)2.4标量场可视化技术 (11)2.5矢量场可视化技术 (12)2.6小结 (13)3可视化流程与关键技术 (14)3.1VTK技术 (14)3.1.1 图形模型 (15)3.1.2 可视化模型 (17)3.1.3 VTK 数据类型 (18)3.1.4 VTK 数据接口 (20)3.1.5 VTK文件格式 (20)3.1.6 VTK与OpenGL、OSG (21)3.2Qt技术 (22)3.2.1 Qt的优点 (22)3.2.2 Qt 的体系结构 (23)3.2.3 信号和槽 (24)3.3VTK与Qt相结合 (25)3.3.1 结合原理 (25)3.3.2 利用Qt Designer (26)- -III3.4基于Linux平台 (27)3.5跨平台程序设计 (27)3.6小结 (29)4勘探数据可视化系统实现 (30)4.1可视化开发环境 (30)4.2系统分析与设计 (30)4.3软件结构 (32)4.4界面的建立 (32)4.5测井数据可视化 (34)4.6三维地震数据可视化 (36)4.6.1 SEGY格式文件 (36)4.6.2 三维数据体概貌显示 (42)4.7三垂直平面显示 (44)4.8Widget交互式切片 (46)4.9体可视化 (49)4.9.1 光线投射算法基本原理 (49)4.9.2 三维体绘制的效果图 (51)4.10等值面提取 (52)4.10.1 等值面基本原理 (52)4.10.2 等值面绘制效果 (54)4.11小结 (56)5可视化技术应用于解释采区地震数据体 (57)5.1引言 (57)5.2盒式显示 (58)5.3切片显示 (59)5.4顺层切片显示 (60)5.4.1 结构化点表示数据 (60)5.4.2 多点表示数据 (62)5.4.3 结构化网格表示数据 (63)5.5小结 (64)6结论 (65)6.1 论文的主要工作和成果 (65)6.2 论文不足之处和展望 (65)- IV -参考文献 (67)作者简历 (70)学位论文原创性声明 (71)学位论文数据集 (72)- -V。