地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的三維地質(zhì)建模技術(shù)及應(yīng)用

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(shù)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(duì)地質(zhì)背景及成礦條件的認(rèn)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(jié)合的三維地質(zhì)建模技術(shù)。對(duì)研究區(qū)選取適當(dāng)剖面進(jìn)行二維反演，獲得各剖面地質(zhì)模型。通過剖面相連法構(gòu)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(shù)。對(duì)構(gòu)建的三維初始模型正演計(jì)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(yīng)。與實(shí)測結(jié)果對(duì)比分析后，合理添加地質(zhì)約束條件，重新修正模型，使得構(gòu)建的模型最大程度接近實(shí)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(xué)家的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)區(qū)域地質(zhì)的理解。利用主塊體和次級(jí)塊體思想對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行剖分建模．在保證模型精度的同時(shí)，減少總的模型塊體個(gè)數(shù)，大幅提高模型正演運(yùn)算速度，有效解決三維反演建模方法在建模過程中對(duì)模型復(fù)雜度和規(guī)模的限制，可方便構(gòu)建形態(tài)復(fù)雜、不同規(guī)模的三維地質(zhì)模型。并將該方法應(yīng)用于湖北大冶鐵礦區(qū)，構(gòu)建大冶鐵礦研究區(qū)三維地質(zhì)模型．驗(yàn)證了該方法的可行性及合理性。

針對(duì)當(dāng)前石油開采中前期地質(zhì)分析的重要性,對(duì)地質(zhì)分析中的三維地質(zhì)建模技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,包括在油藏描述、地質(zhì)建模、信息交流、儲(chǔ)量計(jì)算等方面的應(yīng)用,從而為三維地質(zhì)建模技術(shù)的深入推廣提供參考。

傳統(tǒng)地質(zhì)圖件是以二維形式表達(dá)的,人們只能通過想象力構(gòu)建深部地質(zhì)模型。受地質(zhì)知識(shí)水平差異、地質(zhì)復(fù)雜程度的影響,讀者難以在腦海中構(gòu)建準(zhǔn)確的地質(zhì)模型。每個(gè)人腦海中的模型差異較大,教師要準(zhǔn)確、完整地向?qū)W生表述自己腦海中的地質(zhì)模型較為困難。三維地質(zhì)模型具有強(qiáng)大的三維可視化功能,能夠確切表達(dá)地質(zhì)體的三維空間展布及各地質(zhì)體之間的接觸關(guān)系。三維地質(zhì)模型在地質(zhì)教學(xué)中的廣泛運(yùn)用不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度,還可以提高學(xué)生對(duì)課堂的興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。將三維地質(zhì)建模技術(shù)引入?yún)^(qū)域地質(zhì)調(diào)查實(shí)習(xí)中,可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,讓學(xué)生在校期間內(nèi)就掌握最先進(jìn)的三維建模技術(shù),為將來從事地質(zhì)工作打下良好基礎(chǔ)。

隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展，三維仿真中地質(zhì)建模技術(shù)越來越受到重視，本文闡述了catia軟件在水利工程建立地質(zhì)模型的應(yīng)用過程，詳細(xì)介紹了此軟件在建立地質(zhì)模型時(shí)的操作步驟、流程、相關(guān)命令功能和技巧。主要通過visualbasic語言編程和catia軟件的逆向工程模塊，首先利用visualbasic語言編程提取地形圖信息，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入catia，使用dse、qsr、partdesign等工作臺(tái)建立工程區(qū)的三維地質(zhì)模型。發(fā)現(xiàn)catia軟件能夠快速、簡捷地建立地質(zhì)模型，而且直觀、真實(shí)地反映出地形、地貌特征。因此將這種成熟的地質(zhì)建模技術(shù)引入水電行業(yè)是可行的，并將具有廣闊的前景。

當(dāng)今礦業(yè)領(lǐng)域開始不斷向著數(shù)字化、可視化的方向發(fā)展,“數(shù)字礦山”已成為礦山采礦行業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢(shì).該文在基于某地區(qū)金礦的勘查數(shù)據(jù),介紹了surpac三維數(shù)學(xué)建模軟件的主要功能,模塊和在地學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,并綜合論證該軟件未來的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和前景.

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和各種應(yīng)用軟件的開發(fā)，三維可視化技術(shù)也不斷地應(yīng)用到地學(xué)領(lǐng)域中?；趹?yīng)用軟件建立的礦體模型可以直觀形象的展現(xiàn)礦床內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)空間變化，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理和資源的合理利用，降低礦產(chǎn)勘查和開采的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此文章就surpac軟件在三維地質(zhì)建模中的應(yīng)用進(jìn)行略述。

三維地質(zhì)建模軟件是計(jì)算機(jī)技術(shù)在地質(zhì)中應(yīng)用的重點(diǎn)和發(fā)展方向,它將大量地質(zhì)資料和地質(zhì)人員分析判斷結(jié)果抽象為可視化的地質(zhì)模型,使復(fù)雜的空間關(guān)系可視化,通過對(duì)模型的旋轉(zhuǎn),從不同的角度觀看模型,形象直觀。在三維地質(zhì)模型上任切剖面圖大大提高了地質(zhì)成圖的效率。該軟件已在多個(gè)工程的地質(zhì)工作中應(yīng)用,軟件功能不斷增強(qiáng),已經(jīng)從研究階段進(jìn)入實(shí)用階段。

將三維地質(zhì)建模技術(shù)用于地質(zhì)分析,提出一種基于tin的建模方法。采用帶斷層約束的三角剖分算法,實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)delaunay三角剖分,建立地質(zhì)層面模型,以地層和斷層為約束,根據(jù)層序地層學(xué)原理,按層序網(wǎng)格表征方式細(xì)分地層,建立層序模型,并在結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,使用距離加權(quán)反比法估算網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的屬性,建立地質(zhì)體屬性模型。

根據(jù)本礦山現(xiàn)有的地質(zhì)勘探資料,通過三維礦業(yè)軟件3dmine建立相關(guān)圖形文件和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,從而創(chuàng)建礦山的地形dtm表面、礦體和塊體模型等實(shí)體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析和塊體估值等實(shí)現(xiàn)真實(shí)直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計(jì)劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)本礦山現(xiàn)有的地質(zhì)勘探資料,通過三維礦業(yè)軟件3dmine建立相關(guān)圖形文件和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,從而創(chuàng)建礦山的地形dtm表面、礦體和塊體模型等實(shí)體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析和塊體估值等實(shí)現(xiàn)真實(shí)直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計(jì)劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

不規(guī)則三角網(wǎng)(tin),廣義三棱柱(gtp)和四面體(ten)是廣泛應(yīng)用于鉆井三維地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)模型。本文重點(diǎn)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(guān)建模函數(shù)以及其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點(diǎn)索引號(hào)集合來表達(dá)任意幾何體的特點(diǎn),對(duì)基于鉆井?dāng)?shù)據(jù)的傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模過程作了一些改進(jìn)。例如,通過在tin構(gòu)造方法上添加頂點(diǎn)排序步驟,使tin拓?fù)湫畔⒏迂S富。簡化了gtp模型結(jié)構(gòu),使原來的6組拓?fù)潢P(guān)系只保留兩組,分別為修正的tin-gtp和gtp-頂點(diǎn),其中修正的tin-gtp拓?fù)潢P(guān)系能實(shí)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(xì)分方法來得到更加精細(xì)的模型體。實(shí)驗(yàn)表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整個(gè)模型系統(tǒng),也能實(shí)現(xiàn)線,面及體的快速查詢,模型數(shù)據(jù)的維護(hù)和更新也更為簡便。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,三維可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了快速發(fā)展。公路工程設(shè)計(jì)已從2d-gis發(fā)展到3d-gis,從分散的單一要素設(shè)計(jì)發(fā)展到基于數(shù)字地球的綜合要素的統(tǒng)一設(shè)計(jì)。公路地質(zhì)體三維可視化既可以拓展現(xiàn)有的理論基礎(chǔ),在方法模型上有所突破又能在實(shí)際中解決地質(zhì)領(lǐng)域中的許多基礎(chǔ)問題。作者對(duì)地質(zhì)體三維可視化中的部分問題進(jìn)行了研究。

近年來gis技術(shù)作為關(guān)鍵的空間信息方法,被廣泛應(yīng)用于地理信息相關(guān)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(chǔ)上,吸收了大量先進(jìn)的科學(xué)信息技術(shù),并有效利用地質(zhì)建模軟件構(gòu)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(shí)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(yīng)用gis的礦山三維地質(zhì)建模方法進(jìn)行了探討分析,以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員的后續(xù)工作提供一些借鑒意義。

本文圍繞三維地質(zhì)建模技術(shù),分類介紹了基于面模型、體模型和混合模型的典型建模方法。分析這些方法的基本原理,比較其優(yōu)、缺點(diǎn),并探討了三維地質(zhì)建模技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用,繼而對(duì)三維建模技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

三維地質(zhì)建模與可視化是數(shù)字礦山的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),對(duì)礦山生產(chǎn)、地學(xué)分析和資源評(píng)估具有重要的意義。以鉆孔信息和地質(zhì)剖面圖為基礎(chǔ)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(yīng)的地質(zhì)塊段體模型,最終實(shí)現(xiàn)了“剖面-tin-塊段”(section-tin-block)面體混合構(gòu)模和科學(xué)計(jì)算可視化。對(duì)建模涉及的關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究:提出“切開-縫合”法解決了形狀和頂點(diǎn)數(shù)目差異較大的相鄰剖面輪廓線重構(gòu)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(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模問題。

隨著數(shù)字化的快速發(fā)展,三維建模技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。為了探索三維建模技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)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(tái)中進(jìn)行三維地質(zhì)建模,主要包括多源數(shù)據(jù)收集和預(yù)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(duì)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(yīng)的解決方法。建立的三維模型具有較強(qiáng)的可視化與分析功能,并進(jìn)一步延伸地質(zhì)信息服務(wù)功能。

三維地質(zhì)建模是實(shí)現(xiàn)巖土勘察bim動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,如何快速、高效地建立能直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工的三維地質(zhì)模型,是工程實(shí)踐應(yīng)用中的難點(diǎn)之一.以廈門第二東通道工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目為例,依據(jù)野外實(shí)測的地形測量數(shù)據(jù)及鉆孔、物探等地質(zhì)數(shù)據(jù),利用civil3d強(qiáng)大的曲面功能,首先建立地形曲面和地層曲面單元;其次,利用civil3d中\(zhòng)"由曲面提取實(shí)體\"等工具,自地表而下逐層建立三維地質(zhì)體,并整合生成最終的三維地質(zhì)模型.此外,通過二次開發(fā)建立基于civil3d三維地質(zhì)模型任意剖切補(bǔ)充模塊,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)模型的任意剖切及柵格圖生成;同時(shí),通過部件編輯器功能,針對(duì)沉管基槽進(jìn)行開挖設(shè)計(jì).工程應(yīng)用結(jié)果表明,該建模方法便捷、直觀且高效,所形成的模型能直接應(yīng)用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和施工.

地層面的建立是三維地質(zhì)建模的核心,合理的插值方法對(duì)地層面的構(gòu)建具有重要的影響。本文應(yīng)用離散光滑插值方法來構(gòu)建地層面,并建立了三維地質(zhì)模型。通過一個(gè)工程建模實(shí)例,詳細(xì)地闡述了基于dsi插值的三維地質(zhì)模型構(gòu)建的關(guān)鍵問題。利用專家知識(shí)系統(tǒng)并基于cad開發(fā)前處理程序?qū)υ嫉刭|(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

本文提出了分塊區(qū)域三維地質(zhì)建模的組件開發(fā)的具體開發(fā)流程,探索了dem數(shù)據(jù)處理方法,從而實(shí)現(xiàn)了從二維數(shù)據(jù)到三維地質(zhì)建模.在此基礎(chǔ)上,嘗試了基于虛擬鉆孔的區(qū)域地形圖建模,以及帶狀地形圖建模的方法模型,最終通過三維建模的組件開發(fā)得到了地質(zhì)體整體三維地質(zhì)模型,得到了地質(zhì)體整體可視化效果圖.

礦山三維地質(zhì)建模是實(shí)現(xiàn)\"數(shù)字礦山\"的關(guān)鍵技術(shù),是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化礦山的技術(shù)保障。對(duì)基于3dmine的礦山三維地質(zhì)建模研究進(jìn)行了綜述,主要對(duì)3dmine軟件的性能與發(fā)展、建模方法、三維可視化與\"數(shù)字礦山\"建設(shè)、礦山災(zāi)害預(yù)警與采動(dòng)影響等方面進(jìn)行了分析。在充分分析現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上提出了目前研究方面存在的不足與今后研究的重點(diǎn)。

將三維gis技術(shù)、三維地質(zhì)建模及可視化技術(shù)與固體礦產(chǎn)儲(chǔ)量估算相結(jié)合,對(duì)于提高儲(chǔ)量估算和管理的智能化和自動(dòng)化水平,具有重要意義。文章提出了一種利用三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)進(jìn)行固體礦產(chǎn)儲(chǔ)量估算的可行性方案。并提出了應(yīng)用輪廓線進(jìn)行三維礦體表面建模時(shí)尖滅與分支情況處理、帶約束的三維礦體表面建模的解決方案。

三維地質(zhì)建模是工程地質(zhì)隨時(shí)代發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，文章基于gocad平臺(tái)，利用地質(zhì)勘察鉆孔和地形等信息，介紹了某變電站工程自數(shù)據(jù)整理至三維地質(zhì)模型建立的一整套流程，初步建立了該工程場地的三維地質(zhì)模型，為工程技術(shù)人員更好地了解工程場地提供了可視化支持。