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煤层顶底板DEM二维光照渲染制图方法
摘要
本论文针对煤层顶底板DEM二维光照渲染制图方法进行研究，通过使用三维建模软件和渲染技术，实现对煤层顶底板的二维光照渲染图制作。首先对DEM数据进行处理，生成STL模型，然后导入三维建模软件中进行修改和编辑，最终呈现出真实的煤层顶底板二维光照渲染图。研究结果表明，该方法制作出来的二维光照渲染图具有较高的真实性和模拟效果，可以为煤层地质勘探、开采和开发提供重要参考。
关键词：煤层顶底板；DEM；二维光照渲染图；三维建模软件；真实性
引言
煤是一种重要的能源资源，在能源工业中具有重要的地位。在煤层地质勘探、开采和开发过程中，对煤层地质情况进行了解是非常重要的。而煤层顶底板是煤层地质中的一个重要因素，对应着一个具体的地质图。为方便煤层顶底板地质数据的获取和管理，通常采用数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)技术进行煤层顶底板地质数据的采集和处理。
然而，煤层顶底板的DEM数据往往只是提供了一个高程的数字模型，对于真实的地质场景并没有直观的视觉呈现。因此，通过将DEM数据与光照渲染技术相结合，可以制作出高度真实的煤层顶底板二维光照渲染图。本论文通过煤层顶底板DEM数据处理，运用三维建模软件和渲染技术，实现对煤层顶底板的二维光照渲染图制作和研究。
煤层顶底板DEM数据处理
常见的DEM数据处理软件有ArcGIS、Surfer、GlobalMapper等。在进行DEM数据处理时，需要先获取煤层顶底板采集的实测数据，然后通过这些实测数据的处理和分析，得到煤层顶底板的高程数据。接下来，可将高程数据转化为格网数据，以方便后续的处理和应用。最终，将DEM数据导出为STL文件格式，为后续的三维建模提供数据基础。
三维建模
三维建模是在计算机环境中，通过多种手段，模拟出真实物体的三维欧式空间的建模过程。三维建模软件可以帮助使用者快速创建和编辑三维模型，如3DMAX、Maya、ZBrush等。对于煤层顶底板的建模，需根据导出的STL文件，导入任何一款三维建模软件并进行编辑。由于煤层顶底板的表面多为光滑曲面，因此主要采用几何建模的方法，根据DEM数据进行曲面和线条的编辑和绘制，以达到更加真实表现煤层顶底板的目的。
渲染技术
渲染技术是利用计算机图形学和计算机视觉技术，将三维模型转化为二维图像的过程。渲染技术分为离线渲染和实时渲染两种。离线渲染是在事先准备好的场景和物体模型上，通过大量计算而得到的图像数据。实时渲染则是能够在较短时间内生成动态的图像。在本文中，采用离线渲染，通过真实光照和材质模拟，生成高真实感的煤层顶底板二维光照渲染图。
渲染流程可大致分为以下步骤：1.准备场景和模型2.为模型设定材质3.设定光源，并设置光照的方向和颜色4.设置渲染参数，并进行计算和渲染
渲染参数包括影响渲染的颜色、亮度、反射等因素，渲染计算时需进行多次迭代，以得到最终的高真实感的煤层顶底板二维光照渲染图。
实验及分析
为验证本文所提出的煤层顶底板DEM二维光照渲染制图方法的有效性，本文在实验室中进行研究。在渲染制图期间，使用了3DMAX、Maya等三维建模软件以及Arnold、V-Ray等优秀的离线渲染软件。通过这些软件进行制图，本文制作了多张煤层顶底板二维光照渲染图。
通过对比制图前的原始DEM数据和制图后的煤层顶底板二维光照渲染图，可以发现，制图后的煤层顶底板渲染图具有更加真实的效果，结构更加丰富、明快、有光感。
结论
本论文通过对煤层顶底板DEM二维光照渲染制图方法进行研究，通过煤层顶底板DEM数据处理、三维建模和渲染技术的应用，实现了对煤层顶底板的高真实感二维光照渲染图制作。制图结果表明，该方法制作出来的二维光照渲染图具有较高的真实性和模拟效果，可以为煤层地质勘探、开采和开发提供重要参考。