高放废物如何安全处置是核能开发领域的世界级难题,建造地下实验室是高放废物深地质处置的关键步骤。由于地下实验室工程建设结构复杂,工程实施难度大,如何有效的规划、设计和评估地下实验室工程建设方案是一个重要问题。本文基于几何结构、拓扑关系和地质语义,对地下实验室多源数据进行融合表示,构建了地下实验室三维数字模型。采用地形自动生成等算法,透视、切面等数字模型可视化表现方式,结合沉浸环境下视点定位交互手段,构建了沉浸式高放废物地质处置地下实验室数字模型可视化系统。阐述了沉浸环境下地下实验室数字模型可视化研究的以下几个方面:(1)沉浸环境下地下实验室数字模型可视化系统的构建流程以及结构设计。构建流程主要为整合地下实验室工程数据、构建地下实验室数字模型、设计沉浸式地下实验室数字模型可视化系统。系统主要分为四大模块:地下实验室可视化交互模块、沉浸环境下视点定位交互模块、地下实验室数字模型视景模块、地下实验室沉浸式漫游模块。(2)地下实验室数字模型的构建过程。首先介绍了系统的数据资源体系,将钻孔数据,图纸数据,实验室样品测量数据等多种数据源的数据进行一系列处理融合,最终转化为以空间为划分线索的地表建筑要素、地貌要素、地下实验室主体要素、地下实验室局部实体要素,为地下实验室数字模型构建提供数据基础。其次阐明了地下实验室的三维模型架构,将地下实验室数字模型可视化系统的三维模型架构划分为几何对象层、拓扑关系层、属性对象层三个层次。然后叙述了地下实验室的几何模型构建过程,包括构建准则、构建方式、构建流程、具体构建过程、贴图和材质映射过程、和模型优化方法。接下来讲述了地下实验室通过Perlin Noise函数自动化构建地貌模型的过程。(3)地下实验室数字模型可视化系统所提供的两种交互方式。第一种为基于视觉线索的视点定位交互方式,以用户的视线焦点为定位依据完成与系统的交互;另一种为三维数据可视化交互方式,系统提供了多种可视化表现方式:三维景观方式、透视三维景观方式、切面方式,更利于研究人员对地下实验室工程建设方案的分析研究。(4)沉浸环境下地下实验室数字模型可视化系统具体构建过程。包括系统场景构建,光照处理与天空盒设置,漫游路线设置、系统最终实现。实验结果表明,该系统能够为论证地下实验室工程的设计方案与工程规划提供参考依据,提高地下实验室研究数据综合分析的直观性。