高精度三維復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型快速構(gòu)建方法研究

隨著二維GIS應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬和應(yīng)用的深入，其在能源、礦產(chǎn)資源和地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域中凸現(xiàn)的缺陷日漸突出，迫切需要建立三維地質(zhì)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維地質(zhì)模型的快速構(gòu)建，并進(jìn)行高精度立體展示及專業(yè)應(yīng)用。由于地質(zhì)現(xiàn)象的高度復(fù)雜性以及位于地下無法直接觀測(cè)等，使得三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的生成成為制約三維地質(zhì)信息系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用的主要瓶頸之一。本課題緊扣地質(zhì)領(lǐng)域的特點(diǎn)，擬通過以任意交叉折剖面為框架、基于多元數(shù)據(jù)集成的三維復(fù)雜地質(zhì)模型自動(dòng)構(gòu)建、模型精細(xì)化及動(dòng)態(tài)更新、模型評(píng)價(jià)與質(zhì)量控制、模型優(yōu)化（光滑）等多種方法來綜合解決三維地質(zhì)模型構(gòu)建中復(fù)雜模型、高精度和快速等難題。本研究成果不但可以豐富三維地質(zhì)建模的相關(guān)理論方法，而且對(duì)于研制我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維地質(zhì)信息系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的方法支撐，切實(shí)提高礦產(chǎn)、油氣資源評(píng)價(jià)和開發(fā)水平以及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力。 2100433B

三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估與誤差修正問題是當(dāng)前制約三維地質(zhì)建模技術(shù)深入發(fā)展應(yīng)用的瓶頸。我們以典型場(chǎng)區(qū)地質(zhì)體三維空間分布形態(tài)為研究對(duì)象，對(duì)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法、地質(zhì)實(shí)體模型精度評(píng)估理論、誤差檢測(cè)及修正技術(shù)進(jìn)行了深入研究。我們提出了三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估、誤差檢測(cè)、動(dòng)態(tài)修正的總體研究框架。在三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估方面，分別構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估的一般理論模型、面向特定地質(zhì)體的實(shí)際操作模型和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造不確定性的三維空間分布模型，重點(diǎn)研究了地質(zhì)實(shí)體自身特性、三維地質(zhì)建模方法對(duì)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度的影響，解決了由一般地質(zhì)界面的內(nèi)插誤差和特殊地質(zhì)體的外推誤差引起的精度評(píng)估問題。在模型誤差修正方面，提出了基于建模初始數(shù)據(jù)的模型誤差修正方法和基于建模中間結(jié)果的模型誤差修正方法，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，引入“數(shù)據(jù)—模型的可視化交互技術(shù)”。針對(duì)典型研究場(chǎng)區(qū)的地層分布特點(diǎn)，我們提出了一種重構(gòu)沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的新方法“鉆孔-層面-實(shí)體法”。沉積地層系統(tǒng)三維構(gòu)模的難點(diǎn)主要集中于對(duì)缺失地層地質(zhì)成因的判定以及缺失邊界的界定上。為了重構(gòu)缺失地層引起的不連續(xù)地質(zhì)界面，“鉆孔-層面-實(shí)體法”首先使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將鉆孔數(shù)據(jù)離散化為一系列散點(diǎn)，并基于這些散點(diǎn)插值擬合出各個(gè)地層頂、底界面的初始高程，自動(dòng)推算出缺失地層的地質(zhì)成因；然后按照不同的地質(zhì)成因，自動(dòng)對(duì)缺失地層及其控制界面進(jìn)行交切處理、高程調(diào)整與一致性處理；最后生成用三維塊體或三棱柱體元充填的三維實(shí)體模型。“鉆孔-層面-實(shí)體法”具有自動(dòng)性高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，研究實(shí)例顯示了其建模結(jié)果自然、合理，非常接近于實(shí)際地層分布情況。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，公開發(fā)表論文14篇（其中SCI刊物《Engineering Geology》1篇，EI收錄6篇）；申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)（其中1項(xiàng)已授權(quán)）。這些研究成果為建立一套完整的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估與誤差修正的理論體系和方法體系奠定了基礎(chǔ)，有助于完善復(fù)雜地質(zhì)條件下三維地質(zhì)模擬的方法與技術(shù)。 2100433B

三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估與誤差修正問題已成為制約三維地質(zhì)建模技術(shù)深入發(fā)展應(yīng)用的瓶頸。本課題以典型場(chǎng)區(qū)典型地質(zhì)體三維空間分布形態(tài)為研究對(duì)象，將三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建與模型精度評(píng)估、誤差檢測(cè)、修正作為整體過程加以研究，將模型的精度控制因素和誤差修正方法相結(jié)合，將工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果相結(jié)合，采用計(jì)算機(jī)圖形三維可視化技術(shù)來克服場(chǎng)地模型試驗(yàn)的缺點(diǎn)，建立三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估的一般理論模型、面向特定地質(zhì)體的實(shí)際操作模型和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造不確定性的三維空間分布模型，重點(diǎn)研究建模源數(shù)據(jù)的屬性、地質(zhì)實(shí)體自身特性、三維地質(zhì)建模方法對(duì)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度的影響，提出、實(shí)現(xiàn)并完善三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型誤差修正方法，形成三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評(píng)估、誤差檢測(cè)、動(dòng)態(tài)修正的標(biāo)準(zhǔn)流程框架，達(dá)到預(yù)測(cè)與控制模型精度、修正模型誤差的目的。本課題研究成果有助于完善復(fù)雜地質(zhì)條件下三維地質(zhì)模擬的方法與技術(shù)。