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