地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的三維地質(zhì)建模技術及應用

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。

針對當前石油開采中前期地質(zhì)分析的重要性,對地質(zhì)分析中的三維地質(zhì)建模技術進行詳細的分析,包括在油藏描述、地質(zhì)建模、信息交流、儲量計算等方面的應用,從而為三維地質(zhì)建模技術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的,人們只能通過想象力構建深部地質(zhì)模型。受地質(zhì)知識水平差異、地質(zhì)復雜程度的影響,讀者難以在腦海中構建準確的地質(zhì)模型。每個人腦海中的模型差異較大,教師要準確、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)模型具有強大的三維可視化功能,能夠確切表達地質(zhì)體的三維空間展布及各地質(zhì)體之間的接觸關系。三維地質(zhì)模型在地質(zhì)教學中的廣泛運用不僅可以加強學生對知識點的理解程度,還可以提高學生對課堂的興趣,提高教學質(zhì)量。將三維地質(zhì)建模技術引入?yún)^(qū)域地質(zhì)調(diào)查實習中,可以增強學生的動手能力,讓學生在校期間內(nèi)就掌握最先進的三維建模技術,為將來從事地質(zhì)工作打下良好基礎。

隨著三維可視化技術的發(fā)展，三維仿真中地質(zhì)建模技術越來越受到重視，本文闡述了catia軟件在水利工程建立地質(zhì)模型的應用過程，詳細介紹了此軟件在建立地質(zhì)模型時的操作步驟、流程、相關命令功能和技巧。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，將點云數(shù)據(jù)信息導入catia，使用dse、qsr、partdesign等工作臺建立工程區(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)建模技術引入水電行業(yè)是可行的，并將具有廣闊的前景。

當今礦業(yè)領域開始不斷向著數(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.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)學建模軟件的主要功能,模塊和在地學領域中的應用,并綜合論證該軟件未來的發(fā)展優(yōu)勢和前景.

隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和各種應用軟件的開發(fā)，三維可視化技術也不斷地應用到地學領域中?；趹密浖⒌牡V體模型可以直觀形象的展現(xiàn)礦床內(nèi)部結構和外部形態(tài)空間變化，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)的動態(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)濟效益。因此文章就surpac軟件在三維地質(zhì)建模中的應用進行略述。

三維地質(zhì)建模軟件是計算機技術在地質(zhì)中應用的重點和發(fā)展方向,它將大量地質(zhì)資料和地質(zhì)人員分析判斷結果抽象為可視化的地質(zhì)模型,使復雜的空間關系可視化,通過對模型的旋轉,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。該軟件已在多個工程的地質(zhì)工作中應用,軟件功能不斷增強,已經(jīng)從研究階段進入實用階段。

將三維地質(zhì)建模技術用于地質(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)層序地層學原理,按層序網(wǎng)格表征方式細分地層,建立層序模型,并在結構模型的基礎上,使用距離加權反比法估算網(wǎng)格結點的屬性,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體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計分析和塊體估值等實現(xiàn)真實直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟效益。

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體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計分析和塊體估值等實現(xiàn)真實直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟效益。

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。

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

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。

本文圍繞三維地質(zhì)建模技術,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,并探討了三維地質(zhì)建模技術在城市建設中的應用,繼而對三維建模技術的發(fā)展方向進行了展望。

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。

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。

三維地質(zhì)建模是實現(xiàn)巖土勘察bim動態(tài)設計的關鍵,如何快速、高效地建立能直接應用于指導設計施工的三維地質(zhì)模型,是工程實踐應用中的難點之一.以廈門第二東通道工程地質(zhì)勘察項目為例,依據(jù)野外實測的地形測量數(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)模型任意剖切補充模塊,實現(xiàn)了地質(zhì)模型的任意剖切及柵格圖生成;同時,通過部件編輯器功能,針對沉管基槽進行開挖設計.工程應用結果表明,該建模方法便捷、直觀且高效,所形成的模型能直接應用于指導工程設計和施工.

三維地質(zhì)建模是實現(xiàn)巖土勘察bim動態(tài)設計的關鍵,如何快速、高效地建立能直接應用于指導設計施工的三維地質(zhì)模型,是工程實踐應用中的難點之一。以廈門第二東通道工程地質(zhì)勘察項目為例,依據(jù)野外實測的地形測量數(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)模型任意剖切補充模塊,實現(xiàn)了地質(zhì)模型的任意剖切及柵格圖生成；同時,通過部件編輯器功能,針對沉管基槽進行開挖設計。工程應用結果表明,該建模方法便捷、直觀且高效,所形成的模型能直接應用于指導工程設計和施工。

以巖灘水電站為例,分析了三維地質(zhì)建模中的自由曲面構建、齊全的數(shù)據(jù)接口以及dsi離散內(nèi)插方法,不同地質(zhì)對象的建立和數(shù)據(jù)表達,與數(shù)值計算相結合的技術等幾個關鍵問題。將以上技術應用于巖灘水電站的三維地質(zhì)模型,結果表明,該模型在顯示、成圖分析及三維數(shù)值計算等方面均取得了較好的效果。

地層面的建立是三維地質(zhì)建模的核心,合理的插值方法對地層面的構建具有重要的影響。本文應用離散光滑插值方法來構建地層面,并建立了三維地質(zhì)模型。通過一個工程建模實例,詳細地闡述了基于dsi插值的三維地質(zhì)模型構建的關鍵問題。利用專家知識系統(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,從而實現(xiàn)了從二維數(shù)據(jù)到三維地質(zhì)建模.在此基礎上,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.

本文結合工程實例介紹了基于microstation平臺研發(fā)的工程地質(zhì)三維設計軟件(powergeo)進行三維地質(zhì)建模的流程,并對bim技術在水利工程勘察中的應用進行了嘗試。