A. 三维地质建模方法
自20世纪80年代以来，研究人员提出了许多三维地质模型来仔型模拟地质体，使这方面的研究有了长足的发展。通过对国内外大量的三维地质建模方面的文献和专业软件的研究分析，三维地质建模方法大体可归纳为三类：离散点源法、剖面框架法和多源数据耦合建模法。
1.2.3.1 离散点源法
在地质找矿中，经常需要根据少量的离散点采样数据(如地质测绘或钻孔资料)来获取地质体的形状，从而为进一步指导找矿起指导性的作用。因此，研究如何实现空间并拍散乱点数据场可视化的方法具有一定的意义。
Carlson(1987)从地质学的角度提出了地下空间结构的三维概念模型，并提出用单纯复形模型(Simplicial Complex Model)来建立地质模型。Victor(1993)、Pilout(1994)则具体应用Delaunay四面体的三维矢量数据模型研究离散点地质建模问题。Lattuada(1995)对3DDT(3 Dimensional Delaunay Triangulation)在地质领域内的应用进行了研究，表明四面体格网能很好地用于地质体的三维建模，优点包括：四面体单元易于建立索引；模型易于手工编辑；可通过相邻关系导出拓扑结构；约束三角剖分易于实现面约束；四面体非常便于可视化，同时具有较高的表达精度；易于实现搜索和关系查询等。Courrioux et al.(2001)基于Voronoi图实现了地质对象实体的自动重构。Frank et al.(2007)采用隐函数法(implicit function)表达三维曲面，对离散点集进行三维重构(reconstruction)，用来模拟断层和盐丘(salt dome)。杨钦(2001，2005)利用离散点源信息构建地层与断层结构面，依此作为约束条件约束Delaunay剖分建立三维地质模型。
钻孔数据也属于一种点源信息。它实质上是将原始的点、线数据进行有效的分层，根据各层面标高应用曲面构造法来生成各个层面或实体。围绕钻孔数据进行三维地质建模已有许多学者进行了研究，其中较早利用钻孔数据进行三维地质模拟的是加拿大学者Houlding(1994，2000)，利用钻孔孔口点位信息进行 Delaunay三角剖分，作为“主 TIN(Primary TIN)”，其他地层面则通过高程映射实现。张煜等(2001)对其建模方法进行了深入研究与发展，在垂直钻孔的理想状态下，采用三棱柱(Tri-prism，TP)数据模型建立三维地质模型，并给出了相关的剖切算法。Lemon et al.(2003)采用“地层层位法”建立三维地层模型，并采用自定义剖面(user-defined cross-sections)的方法对地质模型进行局部交互修正。吴江斌(2003)、朱合华等(2003)提出一种基于钻孔数据的二分拓扑数据结构的建模算法，尝试采用基于钻孔数据的四面体体元模型构建地下三维地质模型；四面体结构在表达复杂结构上则较灵活，但是使用四面体表示空间实体会产生大量的冗余，且生成四面体的算法比较复杂。张芳(2005)采用Delaunay三角构网技术，利用钻孔数据构建三维地层层面模型，同时引入“界面分片”思想，以适应于海量数据模型的可视化表达，但缺少对地质体属性信息的表达。在三棱柱模型的基础上，针对钻孔存在偏斜问题，类三棱柱(Analogical Tri-prism，ATP)(齐安文等，2002)、广义三棱柱(Generalized Tri-prism，GTP)(Wu，2004)方法先后被提出，用来进行三维地质建模，已被证明广泛适应于矿山、石油等深部地质问题建模；同时，似三棱柱(Similar Triprism，STP)(Gong et al.，2004)也被提出用于解决钻孔倾斜问题，如郑蔚等(2005)基于钻孔数据采用STP建立三维地质模型对地下空间进行虚拟漫游。STP与GTP本质上是相绝戚羡同的。基于钻孔数据建立三维地质建模，这一看似简单的数据模型方法，经历了10多年的发展历程：从初期的TP数据模型，适用于钻孔垂直成层、地层等厚的理想情况，发展到STP、GTP适用于钻孔不垂直且地层不等厚的常见情况。
1.2.3.2 剖面框架法
剖面框架法就是在收集整理原始地质勘探资料的基础上，建立分类数据库，人工交互生成大量的二维地质剖面，然后应用曲面构造法生成各层位面表达三维地质模型，或者利用体元表示法直接进行地质体建模(Chae et al.，1999)。
利用地质剖面表达研究区域三维地质现象的初级形式是序列地质剖面法(朱小弟等，2001)。序列地质剖面构模技术实质是传统地质制图方法的计算机实现，即通过平面图或剖面图来描述地质构造，记录地质信息，如图1.2所示。其特点是将3D问题2D化，在空间上采用若干平行或近似平行的地质剖面来表达研究区域的地质分布特征，但它在空间表达上是不完整的，它把剖面之间的地层或构造分布情况留给工程设计人员去“想象”。这种构模方法难以完整表达3D矿床及其内部构造。
基于剖面信息建立真三维模型具有很大的发展空间，对于复杂地质构造区域具有很好的适应性，成为当前地质建模的主要方法之一。然而，基于剖面进行三维重构得到完善发展的是在医学领域，后来迅速扩展到其他领域。在医学领域里，通过电脑断层扫描(CAT)或者核磁共振(MRI)等技术，可以获得一系列相互平行的人体切片图像，通过提取对象的边界，基于轮廓线算法，生成三维人体模型。地质剖面信息同医学切片信息一样，都是反映研究对象的某一特定断面上的构造分布，可以借助医学三维人体建模技术来构造三维地质模型。较早将医学领域的切面三维建模引入地学领域的是在考古学方面的应用(Tipper，1976，1977；Herbert et al.，1995)，主要应用在古生物的三维重构方面，而应用在三维地质建模方面的文献并不很多。
图1.2 序列地质剖面构模实例
公认的剖面三维重构的代表之作是Keppel的文章(Meyres et al.，1992；Herbert et al.，1995，2001；Xu et al.，2003；屈红刚等，2003)。在Keppel的研究基础上，Meyres(1992)将剖面建模方法分为4个子问题：对应问题(correspondence problem)、构网问题(tiling problem)、分支问题(branching problem)和光滑问题(fitting problem)：①对应问题解决相邻剖面之间的轮廓线匹配问题；②构网问题主要解决轮廓线之间的三角形构网问题，考虑满足某个准则，例如最大体积法(Keppel，1975)、最小面积法(Fuchsetal.，1977)等；③分支问题是解决同一对象在不同剖面上的组成部分的个数不同的问题；④光滑问题主要解决将初始生成的三角网进行插值，从而得到更加光滑的三角网。
屈红刚等(2003)提出基于含拓扑剖面地质建模方法来实现复杂地质的三维建模的对应问题，邓飞等(2007)则对一般意义上的剖面地质建模进行了讨论。
1.2.3.3 多源数据耦合建模法
随着计算机性能的提高，具备了对海量数据的处理能力，人们对建立的地质模型要求也不断提高，希望能够建立高精度和高复杂度的地质模型(Turner，2003，2006；Calcagno et al.，2006；Kaufmann et al.，2008)。提高模型的精度可以通过插值的方法来实现，但更好的方法是通过增加约束信息来对初始地质模型进行细化，这就涉及耦合多源数据来建立地质模型的问题。
早在1993年，Houlding提出三维地学建模概念的时候就强调地质解释信息具备对模型的修正(revision)功能。并且指出矿业工程有地质勘探数据、人工绘制数据及施工数据，还有不确定性的需要通过地质统计学进行估计的数据(Houlding，2000)，最终的地质模型需要综合考虑这些种类不同的数据。
McInerney et al.(2005a，b)认为三维地质建模只能部分上是一个数字地质采样过程，更重要的是地质学家的人工解释过程。并且尖锐地指出，不要指望一些计算机软件能够自动并成功地“建模”! 让一个有经验的地质学家输入解释性的信息进行建模，是现实和必要的；而软件只是建模过程中提供便利的一个工具(There is no expectation that some computer software will successfully and automatically“builda model”! The reality is that interpretative input from a skilled geologist is essential to build a model；the software is simply a tool to facilitate the model-building process)。其要求实际上是，地质建模不仅要考虑地质勘探所获取的确定性数据，还应加入地质工程人员对地质构造的解释性数据，这就构成多源地质建模的基本思想。
Mallet(2002)针对地质体建模的特殊性和复杂性，以点、线数据为主要数据源，建立以三角形为基本单元的三维曲面，采用离散光滑插值技术(Discrete Smooth Interploate，DSI)使曲面的粗糙度最小，并作为GOCAD的核心技术，得到了许多地球物理公司和石油公司的支持。
相比较国外以石油、矿业工程为主要应用领域的三维地质建模，钟登华等(2006)则从水利水电工程地质领域，研究多源地质数据建立坝区的三维地质模型。Wu et al.(2005)提出一种逐步细分的多源数据集成地质建模方法，考虑到地质数据大多比较稀疏和低采样率的特征，采用逐步细化的方法对初始地质模型不断修正。
地质构造的复杂性和认识的阶段性，使多源地质建模引起越来越多的研究兴趣。32届国际地质大会(International Geological Conference，IGC)于2004年在意大利佛罗伦萨召开，在“地质的复兴(The Renaissance of Geology)”(Zanchi et al.，2007)议题上，多名国际知名的地学建模专家共同提到了多源地质建模问题。其中，Zanchi et al.(2008)借助商业软件对意大利境内阿尔卑斯山(Alps)利用多源地质建模问题进行研究，并应用于滑坡稳定性分析。西方发达国家主要将地质建模应用于能源与环境领域，这是为数不多的在工程建设领域开辟蹊径的研究。无独有偶，Kaufmann et al.(2008)尝试采用多源地质建模，研究在废弃煤矿巷道内进行天然气储存问题。
总体来看，三维地质建模技术是一个从简单地层模拟到复杂地质构造模拟的发展过程。从最初基于单一数据建立简单层状三维地质模型，到综合利用多源数据建立复杂地质模型，能够反映地质构造的空间特征。
B. 三维建模入门
三维建模入门教程分三步：
一、CAD三维建模首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系；其次是掌握CAD的用户坐标系以及多个视图的使用技巧，另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑；至于基本立体的绘图练习全靠反复训练，掌握各自的特点。
切记：CAD的每一个命令中都蕴涵着各自的技巧，好好探索和熟练它们。
二、世界坐标系是CAD在作图时，用于确定平面或空间点位置的一个笛卡尔坐标体系，每一个坐标的正向和另两个坐标的旋向必须符合右手定则，CAD在平面作图时的三维世界坐标系标志是坐标符号图中有一“W”字样。
一般将X-Y平面理解为水平面，Z轴方向表示高度距离，就是说“Z”值等同于用来确定X-Y水平面高度的标高命令“ELEV”，孙亮旅无论是“Z”值还是“ELEV”值，其“+”值表示在X-Y面上方，而“-”值表示在X-Y面的下方，用户在作图时要切记这一点。
注意：不管你的三维建模设计多复杂，作图过程中一定要有个基本坐标体系不能变，否则，作图方向的紊乱，将使你陷入困境！
三、如何灵活使用三维坐标，在三维实体建模的作图过程中，要经常地变换坐标系统，从而有利于作图。CAD的世界坐标系是不变的，主要是用户坐标系的变换，其命令为“UCS”它可以完成平移、新建坐标方向、旋转等功能。
三维模型构成：
1、网格
网格是由物体的众多点云组成的，通过点云形成三维模型网格，点云包括三维坐标（XYZ）、激光反射强度（Intensity）和颜色信息（RGB），最终绘制成网格，这些网格通常由三角形、四边形或者其它的简单凸多边形组成，这样可以简化渲染过程。但是，网格也可以包括带有空洞的普通多边形组成的物体。
2、纹理
纹理既包括通常意义上物体表面的纹理即使物体表面呈现凹凸不平的沟纹，同时也包括在物体的光滑表面上的彩色图案，也称则凳纹理贴键羡图（texture），当把纹理按照特定的方式映射到物体表面上的时候能使物体看上去更真实。
纹理映射网格赋予图像数据的技术；通过对物体的拍摄所得到的图像加工后，再各个网格上的纹理映射，最终形成三维模型。
C. 三维模型数据精度如果达到LOD3细节层次级别，该如何要求设计师三维可视化 3D 地图
如果视角距离近，则会对某些场景放大，包括室内场景，而视角距离远了之后，远处的场景都可以隐藏，这些就是常见的数据精度要求。主要是面向众多场景组合，为了方便数据管理而设置的显示标准。
建筑、道路、地形、河流模型
应根据建筑基底和建筑高度制作模型，以大比例尺的地形图建筑轮廓线为依据，建筑高度根据通用数值和比例间接获取。
CampusBuilder在绘制过程中可以切换2D/3D视角，并使用参考图管理进行比例尺换算。
一个LOD3数据精度级别的三维模型就做好啦
D. 如何使用AutoCAD提高三维实体建模效率
要提高CAD绘图效率，不管平面、三维建模、三视图、效果图只有熟练掌握灵活使用各种命令，而且努力学习专业技术知识，勤学苦键橡漏稿烂练效率自然就如漏提高了。
E. 如何提高3D打印模型的精度
哪些因素会影响FDM成型件的精度？
FDM工艺是一项涉及CAD/CAM、数据编程、材料编制、材料制备、工艺参数设置以及后期处理等环节的集成制造过程。每一个环节的差错，都可能影响FDM成型件的精度。下面“弘瑞3D打印”讲述几大主要因素：
材料性能
FDM材料的性能将直接影响成型件的成型精度，材料在工艺过程中要经过固体→熔体→固体的两次相变，在凝固过程中，由材料的收缩而产生的应力变形会影响成型件精度。因此，如要提升精度，应通过改进材料的配方等方法来减小材料的收缩率。
分层厚度
分层厚度是指在成型过程中每层切片截面的厚度。由于每层有一定的厚度，会在成型后的实体表面产生台阶现象，直接影响成型件的尺寸误差与表面粗糙程度。通常情况下，分层厚度越大，模型表面产生的台阶高度也就越大，表面质量也会越差，但加工效率则会提高。所以分层厚度的设置要根据自身需求而合理设定。此外，为了提高成型精度，加工物闷御完成后，会进行相应的打磨抛光等后期处理，提高成品效果。
喷头温度
喷头温度影响材料的丝材流量、挤出丝宽度、粘结性能及堆积性能等。温度过低，丝材粘度就会加大，挤出丝速度变慢，会导致喷头堵塞，同时丝束的层与层之间粘结强度也会降低，可能导致层与层之间的剥离；温度过高，材料趋于液态，粘性系数变小，流动性变强，会导致挤出速度过快无法形成精度控制的丝束，在加工制作时可能会出现前一层的材料尚未冷却，后一罩岩层就铺覆在前一层的上面，使得前一层材料出现坍塌现象。因此，喷头温度的设定非常重要，要根据每种丝束的性质在一定的范围内进行恰当的选择，保证挤出的丝束成正常的熔融流动状态。
填充速罩孝度与挤出速度
挤出速度是指喷头内熔融状态的丝束从喷嘴挤出时的速度。若挤出速度增大，挤出丝的截面宽度就会增大，当挤出速度达到一定数值，挤出的丝束粘附在喷嘴外圆锥面，形成“挤出胀大”现象，出现这种情况就不能进行正常加工。
填充速度应与挤出速度匹配，填充速度比挤出速度快，则材料填充不足，会出现断丝现象，难以成型。相反，若填充速度比挤出速度慢，则熔丝会堆积在喷头上，使成型面材料分布不均，表面会有疙瘩，影响成型质量。因此，填充速度与挤出速度之间应进行合理匹配。
那么如何提高FDM成型件的精度呢？
通过软件对STL文件进行修复，提高面片质量，减少CAD模型离散化过程中的精度损失。
选择合适的工艺参数，包括层厚、补偿量、挤出速度、填充速度、开启/关闭延时，喷头温度、成型室温等。
增加基底厚度，增大填充间隔，可以减小物件弯曲变形的程度。
保持平台的清洁，校准Z轴打印的初始高度。
在FDM工艺成型的过程中，影响精度的因素以及改善精度的方法除了上面讲述的这些，还会有很多种其他情况。应根据自身需求及实际情况，灵活处理。唯有秉承不断钻研、精益求精的态度，才能成就精致的3D打印佳作。这也正是3D打印的乐趣所在。
F. 如何提升3d建模能力
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G. 简述3D打印模型数据处理的基本流程
一、建模。3D建模通俗来讲，就是通饥段贺过三维制作软件将虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。
1、直接下载模型。现在网上有很多3D模型的网站，种类和数量都非常多，可以下载到各种各样的3D模型，而且基本上都是可以用来直接进行3D打印的。
2、通过3D扫描仪逆向工程建模。3D扫描仪逆向工程建模就是通过扫描仪对实物进行扫描，得到三维数据，然后加工修复。它能够精确描述物体三维结构的一系列坐标数据，输入3D软件中即可完整的还原出物体的3D模型。
3、用建模软件建模。目前，市场上有很多的3D建模软件，比如3DMax,Maya,CAD等等软件都可以用来进行三维建模，另外一些燃档3D打印机厂商也提供3D模型制作软件。
二、切片处理
实际上就是把3D模型切成一片一片，设计好打印的路径（填充密度，角度，外壳等），并将切片后的文件储存成.gcode格式，一种3D打印机能直接读取并使用的文件格式。
然后，再通过3D打印机控制软件，把.gcode文件发送给打印机并控制3D打印机的参数，运动使其完成打印。它的作用是和3D打印机通讯。
三、打印过程
启动3D打印机，通过数据线、SD卡、等方式把STL格式的模型切片得到Gcode文件传送给3D打印机，同时，装入3D打印材料，调试打印平台，设定打印参数，然后打印机开始工作，材料会一层一层地打印出来，层与层之间通过特殊的胶水进行粘合，
并按照横截面将图案固定住，最后一层一层叠加起来，就像盖房子一样，砖块是一层一层的，但累积起来后，就成一个立体的房子。最终经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌，一个完整的物品就会呈现在我们眼前了。
3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
四、完成打印，后期处理
3D打印机完成工作后，取出物体，做后期处理。比如，在打印一些悬空结构的时候，需要有个支撑结构顶起来，然后才可以打印悬空上面的部分。所以，对于这部分多余的支撑需要去掉，做后期处理。
其次，有时候3D打印出来的物品表面会比较粗糙（例如SLS金属打印的），需要抛光。抛光的办法有物理抛光和化学抛光。通常使用的是砂纸打磨（Sanding）、珠光处理（BeadBlasting）和蒸汽平滑（VaporSmoothing）这三种技术。
还有，除了3DP的打印技术可以做到彩色3D打印之外，其他的一般只可以打印单种颜色。有的时候需要对打印出来的物件进行上色烂派，例如ABS塑料、光敏树脂、尼龙、金属等，不同材料需要使用不一样的颜料。
(7)怎样提高三维建模数据扩展阅读
限制因素
1、材料的限制
虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。
研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
2、机器的限制
3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。
这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。