三维地学建模技术和其应用

《三维地学建模技术和其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、三维地学建模技术和其应用　　摘要:本文介绍了三维地学建模技术方法，并从三维建模软件现状和地质形态两方面探讨了三维地学建模存在的问题；同时总结了三维地学模拟研究的应用现状；最后指出了三维地学建模技术需要进一步研究的方向。关键词:三维地学建模；方法；应用现状中图分类号：K826.16文献标识码：A1引言一直以来，对于地学信息的表示和处理都是基于二维的，通常是将垂直方向的信息抽象成一个属性值，称为2.5维或假三维。随着地学研究的深入，二维分析日益显得不足，二维在具有三维特性的矿山与地质领域，应用也不够理想，现有二维数据结构的GIS工具直接应用到地质领域时，效果总是不太理想，难

2、以表达复杂的地下三维地质与工程问题。所以在许多地学应用领域迫切需要真三维地学信息的表示、处理和分析软件。随着科学计算可视化技术和计算机模拟技术的发展,三维地学模拟逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点[1]。本文主要探讨了三维地学建模技术方法，指出了三维地学模拟存在的问题，同时介绍了三维地质模拟方面的应用研究现状与前景。72三维地学建模技术方法地学模拟是一门综合运用现代空间信息理论来研究地质体几何结构及其内部物理、化学属性数据的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达，并运用科学计算可视化技术对其地学三维可视化进行真三维的再现与交

3、互的科学与技术。因此，它包括两大部分的内容，即三维建模和可视化，其中前者是后者的基础，后者是前者的表现[2]。7目前，三维地学模拟技术方法概括起来有:断面(Section)构模法、表面(Surface)构模法、块体(Block)构模法、线框(Wire-frame)构模法、实体(Solid)构模法和体视化技术。断面法是三维问题二维化，其缺点是表达不完整。表面法是DTM(数字地形模型)的应用，缺点是不能表达在地质体内部的属性信息。块体法是三维Grid(Cubic)模型，较好地兼顾了精度与存储的矛盾。线框法是表面法和块体法的合成，优点是能描述任意形状的矿体，缺点是当控制点加密

4、引起地质界面变化时，要重新修改表面并分割块体。实体法的实质是Network与块体法的混合，优点是能精确表达较复杂地质结构和进行体积计算以及储量估算。这几种方法在国外已有成功应用，而国内除了断面法和表面法等方法外，其它方法的应用尚不多见。体视化技术是在科学计算可视化基础上发展起来的一门技术。国内胡金星等[3]进行了三维地学模拟体视化技术的应用探索，提出三维地质模拟技术难题及体视化总体框架，并对三维地质模拟的体视化方法、算法显示、视觉模型等关键技术进行了研究。张熠等[4]对三维体绘制技术在工程地质可视化中的应用进行了研究。齐安文等[5]重点研究了基于三棱柱体体元在三维地质建

5、模中的应用。黄文静等[6]对用体绘制方法实现地质数据场三维重构进行了研究。于万瑞等[7]对地球物理勘探数据的体视化应用系统开发进行研究。体视化技术的出现和发展给三维地质建模提供了有力的理论依据和良好的可视化途径。3三维地学模拟存在的问题3.1三维建模软件存在的问题7参考三维地学模拟理论、方法、技术和软件尚不十分成熟，地质软件还不能依据少数几个控制点建立一个复杂表面或依据地质规律建立表面模型，不能生成实际所需的不同种类的二维投影图件。对于海量地质数据、深度数据的可视化处理还不成熟，为地质学家提供解释3D地质环境、分析有关地学问题的技术有限。建模质量过多地依赖于地质建模专家

6、的水平，不仅影响了软件的使用效力，也限制了建模自动化程度的提高。在我国尚未开发出融数据管理、信息可视化、交互操作和地质分析于一体的三维地学模拟软件。国外地学三维可视化软件价格昂贵，且不能很好地适应国内地质结构情况。我国有数百个从事地质勘探与研究的单位，若不开发拥有自主版权的地质三维GIS软件，一味地依靠国外软件，将是非常被动的。我们应该组织人力进行联合攻关，努力发展民族地学三维可视化软件，并与国际研究同步,尽快同国际接轨。3.2三维地学模拟面临的困难地质对象形状极为复杂，变化多样，多分支、不连续、各向异性，这种复杂关系既有空间结构方面的也有属性量变方面的。在地学应用领域

7、中，大量的极其不规则的断层、地质体、钻孔、矿体、坑道等在三维描述与显示方面非常复杂。地质数据存在多解性，我们所得到的地质数据往往是离散的、局部的，有较大的片面性，不同的专家根据不同的地质理论对同一地质现象可得出不同的推断和结论。地质数据类型多样性，有规则的，也有不规则的，主要有重力数据、地磁数据、航磁数据、地热数据、钻孔数据(地质分类、地球物理勘探信息)、地震数据、航片卫片、构造场数据、区域地质数据(地质观测点资料、产状数据、岩层厚度、剖面数据等)、数字化地图等。数据向综合化、集成化方向发展,因此对数据的分类、解释和处理难度更大。4三维地