地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)的含斷層地質(zhì)體三維建模方法

我國是一個多高山、多丘陵的國家,傳統(tǒng)的鐵路地理信息系統(tǒng)(gis)多從二維的角度出發(fā),很難立體、全面的對鐵路周圍的地質(zhì)情況進行真實反映.為了解決這個問題,本文提出了一種基于arcgismultipatch數(shù)據(jù)結構的三維建模方法.即從三維建模的角度出發(fā),結合arcgis的三維模塊以及三維gis在地質(zhì)工程的應用,利用arcengine平臺對運用multipatch元素地質(zhì)體進行三維建模.

對幾種三維空間數(shù)據(jù)模型進行了比較,總結了克里格(kriging)插值方法在三維地質(zhì)體建模方面的種種優(yōu)點。在此基礎上,借助于gstl開源地質(zhì)統(tǒng)計學庫和wxwidgets界面庫,在dev-cpp開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了一個三維礦體數(shù)據(jù)的克里格插值系統(tǒng),為礦體的三維可視化提供了數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)實現(xiàn)了kriging插值、變異函數(shù)擬合模型擬合程度的驗證—交叉驗證以及特定格式的結果輸出等功能。

鑒于剖面是水文地質(zhì)中常見的、有價值的數(shù)據(jù)形式,提出了基于水文剖面的三維地質(zhì)建模方法,即\"剖面信息提取\

工程地質(zhì)三維建模對工程決策、地質(zhì)分析預測及提高制圖效率有非常重要的意義。本文根據(jù)天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)層的特點,基于收集的工程地質(zhì)鉆孔、剖面等多源數(shù)據(jù),運用gis技術和數(shù)據(jù)庫技術,采用多源數(shù)據(jù)耦合的簡單層狀地質(zhì)體三維地質(zhì)建模方法,建立了臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型,實現(xiàn)了對天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型的可視化編輯分析、虛擬隧道漫游和科學管理,可為工業(yè)區(qū)的規(guī)劃管理和經(jīng)濟建設等方面提供有效服務支撐。

在分析三維地質(zhì)體建模特點的前提下,利用計算機圖形學相關知識,提出了一種利用二維剖面構建三維塊狀地質(zhì)模型的方法.該方法以用戶編輯的二維地質(zhì)剖面為輸入,尋找地質(zhì)塊體的拓撲關系,自動構建以地質(zhì)塊體為單元的塊狀三維地質(zhì)模型,且能夠讓用戶充分利用已有資料進行交互式建模.應用實例表明該方法簡單有效,具有較強的實用性.

在煤田地質(zhì)勘探中,面對復雜多變的地質(zhì)體,利用三維地質(zhì)建模技術將其實際形態(tài)真實的反映出來,可以有效的指導勘探工程布置、見礦點預測等。三維地質(zhì)實體模型除描述物體的輪廓外,還應具備地質(zhì)體體積和表面積計算、任意方位剖面切割、地質(zhì)構造形態(tài)展示、地層穩(wěn)定性評價功能。三維地質(zhì)實體模型建立方法主要有剖面線法、合并法、相連段法。以寧夏洪澇池勘探區(qū)地質(zhì)實體模型建立為例,其主要模型包括:鉆孔模型,地形表面模型,煤系地層與斷層等地質(zhì)體三維空間模型等。在最終生成的地質(zhì)模型中,可以清晰反映出q、e、煤系地層、斷層面、煤層底板等高線等地質(zhì)體。

在實際針對煤田地質(zhì)加以勘探的過程中，其地質(zhì)體表現(xiàn)出的復雜性極為明顯，而要確?？碧骄_性，就必須要通過三維地質(zhì)建模技術，來使得地質(zhì)所表現(xiàn)出的多方面實際狀態(tài)能夠清晰的反映出來，進而為勘探工程的布置以及見礦點預測等工作奠定基礎。本篇文章主要針對真三維地質(zhì)體建模技術極其在煤田地質(zhì)勘探工作中的實際應用進行了全面詳細的探討，以期為我國地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展作出貢獻。

不規(guī)則三角網(wǎng)(tin),廣義三棱柱(gtp)和四面體(ten)是廣泛應用于鉆井三維地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)模型。本文重點研究tin-gtp-ten混合建模方法,通過引入vtk作為可視化工具,利用vtk類庫中的相關建模函數(shù)以及其自身數(shù)據(jù)結構以點索引號集合來表達任意幾何體的特點,對基于鉆井數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模過程作了一些改進。例如,通過在tin構造方法上添加頂點排序步驟,使tin拓撲信息更加豐富。簡化了gtp模型結構,使原來的6組拓撲關系只保留兩組,分別為修正的tin-gtp和gtp-頂點,其中修正的tin-gtp拓撲關系能實現(xiàn)gtp快速剖分為四面體,用于模型顯示和空間操作分析。此外,利用vtk提供的蝶形細分方法來得到更加精細的模型體。實驗表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整個模型系統(tǒng),也能實現(xiàn)線,面及體的快速查詢,模型數(shù)據(jù)的維護和更新也更為簡便。

近年來gis技術作為關鍵的空間信息方法,被廣泛應用于地理信息相關的多門類行業(yè)。其中,礦山三維地質(zhì)建模主要是在傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎上,吸收了大量先進的科學信息技術,并有效利用地質(zhì)建模軟件構建出基于gis的多元化、多方法的新型三維地質(zhì)建模方法,其能夠在一定程度上保持礦山數(shù)據(jù)在空間與時間上的統(tǒng)一,提高礦山管理的數(shù)字化程度,使其生產(chǎn)過程能夠更加的安全、可靠。本文主要圍繞應用gis的礦山三維地質(zhì)建模方法進行了探討分析,以期能夠為相關工作人員的后續(xù)工作提供一些借鑒意義。

section軟件是基于mapgis平臺二次開發(fā)的地質(zhì)圖件制作工具,與以往掃描矢量化制圖相比,section通過與excel的結合,提高了制圖精度和效率,便于圖件的整飾與修改。

三維地質(zhì)建模與可視化是數(shù)字礦山的一項關鍵技術,對礦山生產(chǎn)、地學分析和資源評估具有重要的意義。以鉆孔信息和地質(zhì)剖面圖為基礎數(shù)據(jù),提出了基于剖面的三維地質(zhì)建模流程,建立了地質(zhì)體的面模型及其相應的地質(zhì)塊段體模型,最終實現(xiàn)了“剖面-tin-塊段”(section-tin-block)面體混合構模和科學計算可視化。對建模涉及的關鍵算法進行了研究:提出“切開-縫合”法解決了形狀和頂點數(shù)目差異較大的相鄰剖面輪廓線重構三維形體問題;研究了含島嶼多邊形的三角剖分算法,解決了含有夾石或孔洞的復雜地質(zhì)體構模問題。

http://www.***.*** 基于imagis的三維建模方法研究1 陳玉萍，武文波 遼寧工程技術大學測繪與地理科學學院，遼寧阜新（123000） e-mail：clark929@sohu.com 摘要：作者首先對遙感影像進行幾何糾正和數(shù)字化，然后利用三維地理信息系統(tǒng)軟件 imagis3.0,對數(shù)字化地圖進行預處理、三維建模、紋理粘貼，建立了遼寧工程技術大學三 維景觀模型，實現(xiàn)了基于imagis的三維建模方法的研究，并就有關問題進行了討論。 關鍵詞：imagis；數(shù)字地圖；三維建模；紋理粘貼 1.引言 近年來隨著城市規(guī)劃、交通、旅游、政府決策等部門對現(xiàn)實世界真實表現(xiàn)需求的日益 增加,三維gis已成為國內(nèi)外gis界的研究熱點。三維景觀圖以直觀的三維地形、地物代替了 抽象的地圖符號，這就使得地圖超出了傳統(tǒng)的地理信息符號化、空間信息水平化和

三維空間建模方法是三維地勘工程gis研究的核心問題之一。提出一種基于似三棱柱體元的三維數(shù)據(jù)模型,模型包含頂點、線段(棱邊、三角形邊)、三角形、側面四邊形、三棱柱體元5個基本元素,和點對象、線對象、面對象、體對象、復雜對象、空間對象等6個對象。設計了5個基本元素和3種地質(zhì)對象的數(shù)據(jù)結構和它們之間的拓撲關系。以巖體和巷道為例,給出了似三棱柱體建模思路和算法。利用內(nèi)蒙古某礦區(qū)實際鉆孔資料和模擬巷道數(shù)據(jù)對所開發(fā)的系統(tǒng)原型進行驗證。研究表明,基于似三棱柱體元的數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢在于可以表示空間對象的表面和內(nèi)部結構,便于建模和節(jié)省存儲空間,同時便于不規(guī)則的自然地質(zhì)體和規(guī)則勘探工程建模。

隨著數(shù)字化測量的發(fā)展，三維激光掃描儀能夠快速地以多角度、高效、高精度方式獲取物體的表面三維數(shù)據(jù)，可以用于校園典型建筑物的三維建模。以云南師范大學呈貢校區(qū)內(nèi)的國立西南聯(lián)合大學紀念碑和國立昆明師范學院紀念柱為典型建筑物三維建模對象，首先采用徠卡p40三維激光掃描儀采集它的三維點云信息，然后利用cyclone軟件對多站式點云數(shù)據(jù)進行拼接、統(tǒng)一化和去燥，將處理后的點云數(shù)據(jù)導入geornagicstudio軟件．對其進行封裝、孔洞填充、平滑等相關處理，構建其三維模型并對模型進行紋理映射，最終完成校園典型建筑物點云數(shù)據(jù)的三維模型構建。該三維建模流程方法對校園典型建筑物的三維建?？扇〉幂^好的效果。

針對于地表以下地質(zhì)空間的研究,三維地質(zhì)模型是一個可以有效、直接的研究方法。本文從鉆孔、剖面和散點三個角度對地質(zhì)空間三維動態(tài)模型進行理論和構建方面的闡述,伴隨著三維gis技術的發(fā)展,為地質(zhì)空間三維動態(tài)模型的深入提供了更廣闊的前景。

由于深部地質(zhì)結構的復雜性、地質(zhì)信息的不確定性,使得三維地質(zhì)模型一直存在可信度問題。通過多元數(shù)據(jù)的綜合分析、對比、相互約束,能夠較為準確的控制深部地質(zhì)結構與隱伏地質(zhì)體,進而提升地質(zhì)模型可信度。該方法在銅陵礦集區(qū)建模工作中取得較好效果。

隨著淺地表礦床發(fā)現(xiàn)的難度增大,資源勘查深度增加,三維建模技術在深部找礦中作用更加突出。三維地質(zhì)模型的精確程度直接決定了對地質(zhì)背景及成礦條件的認知程度,為此提出了一套基于航磁資料處理與三維可視化相結合的三維地質(zhì)建模技術。對研究區(qū)選取適當剖面進行二維反演,獲得各剖面地質(zhì)模型。通過剖面相連法構建各地質(zhì)單元的三維地質(zhì)模型后,引入起伏地形三維塊體磁場正演技術,對構建的三維初始模型正演計算,從而獲取全區(qū)三維地質(zhì)模型及各地質(zhì)單元的航磁異常理論響應。與實測結果對比分析后,合理添加地質(zhì)約束條件,重新修正模型,使得構建的模型最大程度接近實際情況,這樣模型既能很好地反映地質(zhì)信息,又能滿足觀測場與理論場的擬合誤差最小,最大限度發(fā)揮地質(zhì)學家的經(jīng)驗和對區(qū)域地質(zhì)的理解。利用主塊體和次級塊體思想對地質(zhì)體進行剖分建模,在保證模型精度的同時,減少總的模型塊體個數(shù),大幅提高模型正演運算速度,有效解決三維反演建模方法在建模過程中對模型復雜度和規(guī)模的限制,可方便構建形態(tài)復雜、不同規(guī)模的三維地質(zhì)模型。并將該方法應用于湖北大冶鐵礦區(qū),構建大冶鐵礦研究區(qū)三維地質(zhì)模型,驗證了該方法的可行性及合理性。

隨著數(shù)字化的快速發(fā)展,三維建模技術已經(jīng)得到了廣泛的應用。為了探索三維建模技術在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應用方法,本研究闡述了面向區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的三維地質(zhì)建模工作方案與方法。選擇重慶市潼南區(qū)為研究區(qū)域,使用區(qū)域調(diào)查中的地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)等各種資料,在三維地質(zhì)建模系統(tǒng)(geobim)平臺中進行三維地質(zhì)建模,主要包括多源數(shù)據(jù)收集和預處理、空間數(shù)據(jù)庫建庫、地表三維模型的建立與地下三維模型的建立等。針對geobim建模過程中出現(xiàn)的各基巖面擬合、圍合面異常等問題,提出了相應的解決方法。建立的三維模型具有較強的可視化與分析功能,并進一步延伸地質(zhì)信息服務功能。

隨著淺地表礦床發(fā)現(xiàn)的難度增大，資源勘查深度增加，三維建模技術在深部找礦中作用更加突出。三維地質(zhì)模型的精確程度直接決定了對地質(zhì)背景及成礦條件的認知程度，為此提出了一套基于航磁資料處理與三維可視化相結合的三維地質(zhì)建模技術。對研究區(qū)選取適當剖面進行二維反演，獲得各剖面地質(zhì)模型。通過剖面相連法構建各地質(zhì)單元的三維地質(zhì)模型后．引入起伏地形三維塊體磁場正演技術。對構建的三維初始模型正演計算，從而獲取全區(qū)三維地質(zhì)模型及各地質(zhì)單元的航磁異常理論響應。與實測結果對比分析后，合理添加地質(zhì)約束條件，重新修正模型，使得構建的模型最大程度接近實際情況．這樣模型既能很好地反映地質(zhì)信息，又能滿足觀測場與理論場的擬合誤差最小，最大限度發(fā)揮地質(zhì)學家的經(jīng)驗和對區(qū)域地質(zhì)的理解。利用主塊體和次級塊體思想對地質(zhì)體進行剖分建模．在保證模型精度的同時，減少總的模型塊體個數(shù)，大幅提高模型正演運算速度，有效解決三維反演建模方法在建模過程中對模型復雜度和規(guī)模的限制，可方便構建形態(tài)復雜、不同規(guī)模的三維地質(zhì)模型。并將該方法應用于湖北大冶鐵礦區(qū)，構建大冶鐵礦研究區(qū)三維地質(zhì)模型．驗證了該方法的可行性及合理性。

在油氣開發(fā)領域,經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進行描述,而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實時繪制的瓶頸。因此,對地形網(wǎng)格模型進行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法:通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數(shù)據(jù)量,同時運用gpu技術將海量地形數(shù)據(jù)進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明,該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化,從而滿足實時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實時繪制的瓶頸。因此，對地形網(wǎng)格模型進行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數(shù)據(jù)量，同時運用gpu技術將海量地形數(shù)據(jù)進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化，從而滿足實時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實時繪制的瓶頸。因此，對地形網(wǎng)格模型進行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過刪除頂點法矢量變化不明顯的點來減少數(shù)據(jù)量，同時運用gpu技術將海量地形數(shù)據(jù)進行并行計算進而提高建模速度。試驗結果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化，從而滿足實時顯示的需要。