基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法

以鉆孔信息和剖面圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),應(yīng)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,提出了基于剖面的三維地質(zhì)建模的具體流程,并以實際工程為例,建立了某礦的三維地質(zhì)模型,實現(xiàn)了該礦的三維動態(tài)顯示、模擬開采等功能。

三維地質(zhì)模型主要通過剖面構(gòu)造·自動建模方法要求這些剖面基本平行,并且相鄰剖面地質(zhì)體的差別不能過大·本文針對剖面數(shù)據(jù)較少且不平行的情形,設(shè)計了人機交互的三維地質(zhì)模型構(gòu)造方法,利用普通多面體柵格化算法和由marchingcubes算法得到的光柵矢量化,實現(xiàn)了光柵和矢量模型的相互轉(zhuǎn)換·在保證模型間拓?fù)湔_的基礎(chǔ)上,提高了地質(zhì)模型的編輯效率,并在實踐中得到了檢驗·

在油氣開發(fā)領(lǐng)域,經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)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(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)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(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)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(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)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(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)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(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)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(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)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(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)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(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)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(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)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(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)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(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)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。

當(dāng)前國內(nèi)外對地質(zhì)體應(yīng)用模型研究較多,由于專業(yè)方向不同、各類數(shù)據(jù)間的差異,其構(gòu)建方法眾多.本文選擇兩種方式,一是基于dem插值曲面構(gòu)建應(yīng)用模型,動態(tài)演示年際地面沉降和地下水位變化,并對其成因、發(fā)展趨勢等進(jìn)行分析評價.二是選擇具有空間插值性質(zhì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)—視電阻率數(shù)值,構(gòu)建應(yīng)用模型,可以顯示數(shù)據(jù)的空間展布,進(jìn)行切割、開挖,以及等值面追蹤等功能,進(jìn)而根據(jù)其分布規(guī)律反向驗證地質(zhì)體模型中地層劃分的正確與否.總之,應(yīng)用模型與地質(zhì)體模型的耦合,在地下資源的管理、展示、分析,地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險評價,以及輔助管理部門決策等具體工作方面,有較強的應(yīng)用性和實踐意義.

三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)能夠形象表達(dá)地質(zhì)體的地層信息及空間構(gòu)造特征,對于工程設(shè)計和決策具有十分重要的意義。在綜合前人研究成果基礎(chǔ)上,提出一種基于二維地質(zhì)剖面構(gòu)建三維地質(zhì)模型的方法,該方法充分利用已有資料,并融入專家知識經(jīng)驗,具有用戶交互簡單、對于復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象處理能力較強等特點。同時,本文還分析了建模過程中的若干關(guān)鍵問題,并設(shè)計給出了相應(yīng)的算法,最后通過一個具體的工程實例展示了該方法的實際建模效果。

三維地質(zhì)模型是一個較為直觀、有效的研究地質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)容的方法。文章將三維地質(zhì)模型分為面模型、體模型和混合模型三類,并從曲面插值法、三角網(wǎng)剖分法和地質(zhì)斷層建模法三個方面理論化地闡述了三維地質(zhì)模型的可視化方法,最后就典型的體模型和虛擬鉆孔模型進(jìn)行了分析,描述了三維地質(zhì)模型可視化的應(yīng)用。

為解決三維地質(zhì)模型不確定性問題突出、精度難以評價的難題,分析了三維建模過程中誤差來源,提出采用c-f方法對三維地質(zhì)模型各階段不確定性進(jìn)行統(tǒng)一度量,以實現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度有效評價。以扎哈淖爾露天礦為工程實例,構(gòu)建了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型精度評價體系,以解析法和模糊評價法確定了各證據(jù)的可信度,以簡單有效的ahp方法確定了各證據(jù)權(quán)重,經(jīng)證據(jù)的合成與傳遞,有效地實現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度定量化評價,最終確定了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型的可信度為0.783。經(jīng)實際采動量核算,驗證了該方法的可行性,提高了模型實際應(yīng)用價值。

提出一種基于交叉折剖面的三維地質(zhì)模型自動構(gòu)建方法,重點解決模型構(gòu)建中\(zhòng)"高精度\"和\"快速\"的難題。該方法擴大了建?？衫玫臄?shù)據(jù)源,提高了建模的自動化程度,構(gòu)建的模型質(zhì)量得以提高?；谠摲椒ㄩ_發(fā)了一個原型系統(tǒng),并成功應(yīng)用到北京市奧運場區(qū)的工程建設(shè)層三維地質(zhì)建模中,結(jié)果表明該方法具有建立實際三維地質(zhì)模型的能力。

我國高放廢物地質(zhì)處置經(jīng)過30多年研究,已初步確定新場為地下實驗室推薦場址。開展新場巖體三維地質(zhì)建模研究,一方面能夠充分利用已有資料準(zhǔn)確地表達(dá)各種地質(zhì)現(xiàn)象,直觀再現(xiàn)地質(zhì)單元的空間展布及其相互關(guān)系；另一方面可以挖掘隱含的地質(zhì)信息,方便地質(zhì)分析和工程決策,這在地下實驗室研究階段非常重要。在對新場已有資料綜合分析和解譯的基礎(chǔ)上,建立了巖體的三維地質(zhì)模型,直觀地再現(xiàn)了新場巖體地質(zhì)環(huán)境特征；并基于地質(zhì)建模結(jié)果,開展了鉆孔設(shè)計等工程應(yīng)用,取得了較好的效果。本研究可為我國高放廢物地質(zhì)處置后續(xù)工作中地質(zhì)分析與工程設(shè)計提供有益參考和技術(shù)支持。

為了獲取三維地質(zhì)體任意方向的剖面圖,在四面體建模的基礎(chǔ)上,利用面與面之間的相切關(guān)系以及四面體剖切后拓?fù)潢P(guān)系的一致性,在三角形自分解基礎(chǔ)上完成了三維地質(zhì)體的任意剖切,并在vc環(huán)境下利用opengl對該剖切進(jìn)行了顯示。仿真結(jié)果表明,該方法實現(xiàn)了三維地質(zhì)體任意方向的剖切處理,提高了繪制地質(zhì)剖面圖的效率。

在巖土工程有限元數(shù)值模擬中,復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境使得建模困難,模型一般都被簡化處理。其結(jié)果直接影響計算的準(zhǔn)確性。借助地質(zhì)模型能最大程度地表達(dá)地質(zhì)實際的特點,將地質(zhì)模型和數(shù)值模型相結(jié)合,提出一種新的巖土工程有限元建模方法——crm地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法。其核心思想是將三維地質(zhì)模型經(jīng)過特定方式轉(zhuǎn)化為符合有限元網(wǎng)格要求的數(shù)值計算模型。具體轉(zhuǎn)化過程為:①根據(jù)計算范圍對地質(zhì)模型進(jìn)行區(qū)域切割;②從切割模型提取控制數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu);③對重構(gòu)模型按地層屬性自動剖分有限元網(wǎng)格;④將網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)值分析系統(tǒng)完成建模。通過編程實現(xiàn)與實例驗證,這種方法能準(zhǔn)確生成復(fù)雜模型網(wǎng)格,整體建模速度快,自動化程度高,且能方便地模擬開挖過程,并可為不同的數(shù)值分析系統(tǒng)使用,極大地提高了前處理工作的效率。

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征.以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建.結(jié)果表明地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù).

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征。以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建。結(jié)果表明:地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù)。

bim技術(shù)應(yīng)用于工程設(shè)計、施工管理等已成為當(dāng)前信息化工程建設(shè)的必然趨勢，將bim模型與工程地質(zhì)條件緊密結(jié)合成為bim技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵熱點問題。通過對revit和bentley建模軟件應(yīng)用研究對比分析，確定了bentley對于建立市政工程三維地質(zhì)模型的適用性，并基于bentley統(tǒng)一的dgn文件格式數(shù)據(jù)共享的原則，研究三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建及在bentley的框架下的應(yīng)用。結(jié)合市政地下管網(wǎng)工程，實現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)三維可視化，為bim框架下開展場地開挖、廊道設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等正向設(shè)計工作提供依據(jù)。

針對傳統(tǒng)勘探剖面構(gòu)模人工干預(yù)較多、模型精確性有待提高等問題,研究了一種智能化與人機交互相結(jié)合的三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建方法,并結(jié)合該方法對控制模型不確定性的主要因素及約束方法進(jìn)行了分析。該方法以面向勘探剖面的三維地質(zhì)模型構(gòu)建工作流程為主線,通過優(yōu)化提升各環(huán)節(jié)自動化、智能化工作程度以提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的速度與精度?；谠摲椒ㄑ邪l(fā)的軟件功能模塊能較好地實現(xiàn)勘探剖面二維平面快速編圖及剖面邊界三維空間動態(tài)重構(gòu),進(jìn)而基于三維勘探剖面實現(xiàn)面向用戶自定義屬性約束的地質(zhì)界線動態(tài)提取和三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建。經(jīng)實際應(yīng)用檢驗表明,該方法不僅能有效提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的效率和精度,而且對模型幾何形態(tài)的不確定性程度具有較好的約束控制作用。

水電工程地下洞室區(qū)域所處的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜,二維設(shè)計方法有一定的局限性.引入非均勻有理b樣條(nurbs)技術(shù),并結(jié)合地質(zhì)交互解譯、tin算法和地質(zhì)趨勢面分析理論方法構(gòu)建三維地質(zhì)模型.基于三維地質(zhì)模型,提出地下洞室三維參數(shù)化設(shè)計的概念和方法,對設(shè)計成果進(jìn)行分析,并應(yīng)用改進(jìn)的層次分析法,構(gòu)建地下洞室設(shè)計方案的優(yōu)選模型.通過在某水電工程設(shè)計中的應(yīng)用驗證了該方法的可行性.

基于三維地質(zhì)模型的巖土工程數(shù)字化的應(yīng)用,成為我國巖土工程領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。巖土工程的三維地質(zhì)建模和可視化分析研究,提高了巖土工程的信息化管理水平,在巖土工程領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。本文對巖土工程三維地質(zhì)模型建模和可視化分析的特點進(jìn)行了介紹,結(jié)合巖土工程基坑開挖施工的實際情況,提出了基坑開挖體的三維地質(zhì)模型的建模方法,并對巖土工程基坑開挖體的三維地質(zhì)建模的可視化分析方法進(jìn)行了研究。

本文講述了使用gocad三維建模軟件,導(dǎo)入三維建模地質(zhì)數(shù)據(jù)庫資料,對多源數(shù)據(jù)資料進(jìn)行融合,采用三維地質(zhì)建模方法來構(gòu)建地下礦體三維實體模型,構(gòu)建模型不僅時間短而且準(zhǔn)確,與傳統(tǒng)方法相比,具有很強的優(yōu)越性,達(dá)到了地質(zhì)三維可視化的目的并成功地將方法應(yīng)用于實際的工程項目,取得了很好的經(jīng)濟效益.

在介紹surpac建立三維地質(zhì)模型原理及過程的基礎(chǔ)上,對礦山三維地質(zhì)模型建模方法進(jìn)行論述,并對礦山三維地質(zhì)模型的不確定性原因進(jìn)行分析,提出可行的解決方案。