剖面福建石門火山口三維地質(zhì)建模方法

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。

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。

主要根據(jù)廈門城市發(fā)展的戰(zhàn)略需求，針對(duì)廈門市社會(huì)經(jīng)濟(jì)在可持續(xù)發(fā)展過程中所遇到的資源、環(huán)境與安全等問題，在充分搜集與整合并數(shù)字化廈門已有地質(zhì)勘察、調(diào)查等資料及成果的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、地球物理化學(xué)、鉆探方法和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等手段，全面調(diào)查城市地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)與地質(zhì)地層環(huán)境，建立廈門三維可視化城市地質(zhì)信息管理服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全市地質(zhì)數(shù)據(jù)的一體化多層次管理和三維可視化，為城市重要重點(diǎn)項(xiàng)目的規(guī)劃、選線選址、勘察設(shè)計(jì)及施工建設(shè)與運(yùn)營管理提供最基礎(chǔ)的地質(zhì)信息化資源與決策平臺(tái)。

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。

本文以1:5萬溶溪幅地形地質(zhì)圖為底圖,繪制了一系列圖切剖面,并基于圖切剖面以surpac軟件為平臺(tái)構(gòu)建了研究區(qū)三維地質(zhì)模型,包括地形實(shí)體模型、斷層實(shí)體模型及地層實(shí)體模型。較好地完成了沉積地層的建模,提高了可視化程度,并為下一階段的成礦預(yù)測工作提供參考。

地質(zhì)體三維建模是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理問題,由于原始數(shù)據(jù)的差異、需求的不同和建模對(duì)象的空間特點(diǎn),以及軟件特有的功能,都使三維建模過程千差萬別。本文以xplorpac軟件為基礎(chǔ),對(duì)不同建模對(duì)象的建模方法進(jìn)行分析研究,通過總結(jié),提出適用于不同建模對(duì)象的關(guān)鍵技術(shù)和建模流程,并對(duì)建模過程中所存在的問題進(jìn)行了闡述,為今后針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)單元的模型建立提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

三維地質(zhì)建模具有直觀、形象、便捷等優(yōu)點(diǎn),在地質(zhì)、礦產(chǎn)、地下施工等領(lǐng)域有著突出貢獻(xiàn).comsolmultiphysics作為多物理場耦合模擬仿真軟件,具備-定的三維建模能力.通過充分挖掘該軟件自身潛力,結(jié)合kriging插值方法,嘗試建立了山西某井田的三維地質(zhì)模型.研究結(jié)果顯示,基于comsolmultiphysics的三維地質(zhì)建模方法可實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體模型的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移等操作,生成地質(zhì)剖切面圖、透視圖,展示地質(zhì)體內(nèi)部的各個(gè)細(xì)節(jié).實(shí)例證明了comsolmultiphysics軟件的三維地質(zhì)建模能力及其在地質(zhì)解譯、礦產(chǎn)評(píng)估和多物理場求解等方面的應(yīng)用價(jià)值.

當(dāng)前地下空間大比例尺建模難度較大,少有案例提及.主要難點(diǎn)在于嚴(yán)格按照原始地層開展大比例尺建模,會(huì)出現(xiàn)大量的透鏡體和螺旋體,給建模工作帶來較大難度.6號(hào)線地面沉降易發(fā)區(qū)的試驗(yàn)段研究,共涉及7個(gè)站點(diǎn)和6個(gè)區(qū)間的模型.通過收集整理多方位資料,以橫向1：500,縱向1：200比例尺進(jìn)行大比例建模.選用鉆孔537個(gè),剖面299條,格子252個(gè),建模面積為0.6km^2.按照規(guī)范對(duì)篩選出的鉆孔歸納巖性、統(tǒng)一命名,將巖層分為7大類,40層.應(yīng)用交互拼接建模的方法,將模型分為地質(zhì)體、地表建筑物兩個(gè)部分,加入dem、衛(wèi)星貼圖耦合顯示.同時(shí),地層的屬性數(shù)據(jù)也在建模過程中加入到地層屬性表中.本次工作解決了透鏡體和螺旋體的建模難點(diǎn),提高了建模精度.

隨著生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)一步加強(qiáng),綠色勘查理念的進(jìn)一步深入,通過淺鉆代替槽探在基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)調(diào)查的應(yīng)用中得到了進(jìn)一步推廣。在以鉆代槽方法研究中,為了更為直觀的用鉆孔信息模擬槽探揭示地質(zhì)體(礦體)的三維結(jié)構(gòu),研究了基于鉆孔數(shù)據(jù)的三維地質(zhì)建模方法,認(rèn)為淺鉆揭露的垂向地質(zhì)體信息更豐富,基于鉆孔,結(jié)合專家干預(yù),可快速構(gòu)建鉆孔控制區(qū)域的三維地質(zhì)模型,形象、直觀、易用。同時(shí),通過模型構(gòu)建可以用來指導(dǎo)淺鉆布孔。

提出了一種基于工程柱體的三維地質(zhì)建模方法。該方法結(jié)合鉆孔數(shù)據(jù)特點(diǎn)和地層分布規(guī)律,根據(jù)鉆孔平面位置將勘探區(qū)域劃分為若干工程柱體,對(duì)每個(gè)柱體側(cè)面進(jìn)行礦段對(duì)比連接,得到柱體線框圖,再逐柱、逐層、逐面構(gòu)建三角網(wǎng),最后構(gòu)建出整個(gè)地質(zhì)體的三角網(wǎng),建立三維地層模型,能夠解決包括尖滅、分叉和斷層等在內(nèi)的復(fù)雜地層構(gòu)造推理和自動(dòng)建模,便于按儲(chǔ)量級(jí)別進(jìn)行儲(chǔ)量估算。該方法對(duì)基于工程柱體的三維地質(zhì)建模具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

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.

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。

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)。

由于深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)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(duì)比、相互約束,能夠較為準(zhǔn)確的控制深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)與隱伏地質(zhì)體,進(jìn)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(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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。