多源数据三维地质结构模型约束的属性建模方法：以北京市通州城市副中心为例

支持多源异构数据的三维地质建模方法一直是三维地质建模研究的重点和难点之一。本文以北京市通州城市副中心工程地质勘察为例,设计了一种多源数据三维地质模型自动建模方法。该方法首先在数据预处理阶段,利用剖面、地震剖面解译及等值面(线)等数据生成虚拟钻孔,从而将异构的多源数据统一转换成同构的虚拟钻孔数据,然后利用钻孔和虚拟钻孔实现三维地质结构的自动化建模;根据已构建的三维地质结构创建属性模型结构约束,采用六面体网格或四面体的单元结构构建属性模型网格;属性模型网格中的每个属性块通过三维空间插值方法进行属性赋值,然后将属性变化映射为颜色变化,建立了相应的三维地质属性模型,实现了多源数据三维地质结构模型约束的属性建模。该方法已经应用在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域,通过使用多源异构的建模数据,使构建的三维地质模型更加完善,有助于三维地质模型的推广和应用。     

甘肃省重要地质钻孔数据库建设技术方法及成果

甘肃省重要地质钻孔数据库建设是第2轮甘肃省矿产资源规划的重大工程之一,是甘肃省国土资源厅"十二五"时期的一项重要工作任务。建立甘肃省地质钻孔基本信息数据库和甘肃省重要地质钻孔试点数据库,为全面开展甘肃省重要地质钻孔数据库建设提供依据。通过3年建设,甘肃省已建成全省重要地质钻孔数据库,其中录入地质项目1 073档,钻孔23 767个,"三图一表"共计53 901张。针对下一步重要地质钻孔数据库建设,从钻孔数据库服务平台建设、属性数据库建设及钻孔数据库开发利用等方面,提出了工作建议。     

钻孔基本信息数据库建设与信息化管理应用开发

在分析该系统开发背景的基础上,阐述了地质钻孔基本信息数据库建设的原则、类型、结构特点,结合钻孔基本信息清查管理工作需要,开发了数据入库、数据查询、数据统计、数据管理及汇总表等应用功能。对于地质钻孔基本信息管理,推进全国重要地质钻孔数据库建设具有现实意义。     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

北京五环城区浅部沉积层的三维地质结构建模

随着城市地下空间的开发利用,对三维地质结构的掌握成为科学合理开发利用地下空间的基本前提,三维地质模型的创建也得以迅速发展。三维地质结构模型可以直观展示地层空间分布形态,为地下空间资源的科学规划提供基础数据。本次工作首次完成了北京五环城区(750 km~2)的三维地质结构模型创建。建模工作基于研究区广泛分布的数千工程钻孔,通过筛选、标准化钻孔数据,绘制相应标准化地层剖面(107条),创建了钻孔模型,以及北京五环城区地下50 m以浅三维地质结构模型,并完成精度验证。本次建模过程整理了大量工程钻孔数据,综合考虑了冲洪积扇发育区地层互层、相交、尖灭、透镜体等复杂的地质现象,具有代表性,可为类似地质建模工作提供借鉴。此外,北京城区三维地质结构模型直观展示了研究区浅部的地层分布与地层结构,为后续三维属性模型的创建提供了实体框架,亦为区内地下空间资源地质评价提供了数据支撑。     

虚拟钻孔在深层三维地质建模中的应用

在三维地质建模过程中,如何更好地利用多源数据帮助,建立拟合度高、符合地层分布规律的三维地质模型是目前业内的一个热点问题。在深层三维地质建模原始资料较为稀缺的情况下,通过提取物探地质剖面数据信息并加以利用,可以很好地丰富建模初始资料的来源。基于SKUA等GIS软件平台,本文作者提出了剖面数据→生成虚拟钻孔→提取marker数据→marker数据融合校正的方法,从而实现对建模过程的有效干预和控制,使生成的模型不断趋于精确。同时,在工程实例中检验了该方法的准确性和模拟效果。     

北京市通州区工程建设层三维地质建模应用

在对工程地质钻孔、地层分层、剖面等数据分析研究的基础上,进行数据量化、筛选、标准化后,采用Dream Rocks软件创建完成了通州区(906 km2)地下60 m工程建设层的三维地质结构与属性模型.模型可以达到的效果:1)通过三维方式展示砂土液化在空间上的分布;2)通过层间拉伸的方式,展示上下层或相邻各层之间的三维空间关系;3)模型成果形式能转换成标准的obj格式,能较好地融入其他相关三维系统中,开展深层次的计算研究.     

三维城市地质信息平台

三维城市地质信息平台综合利用GIS、数字地质、现代数据库、计算机网络等技术,对研究范围的基础地质、水文地质、工程地质、环境地质、地面沉降、地球物理、地球化学、遥感、灾害地质等多专业的地质信息和成果进行集成和综合,实现对地质信息管理、更新维护、检索查询、分析评价、三维地质模拟和成果显示,在此基础上对城市地表与地下空间结构组织与空间资源、地质灾害、地下水资源与地质环境保护、地面沉降监测与防治、城市规划与建设、土地质量与后备资源等进行分析评价和预测模拟。     

新疆准噶尔盆地东缘五彩湾地区煤田钻孔数据集

新疆准噶尔盆地是中国油气、煤炭等能源矿产的重要储集场所。本次研究对搜集到的准噶尔盆地东缘五彩湾地区20个煤田钻孔资料进行二次开发利用,通过提取钻孔坐标、高程、地层分层厚度、颜色、测井曲线解译数据等重要信息,重新建立了钻孔数据集。数据集共包含20个钻孔资料的Excel数据库型数据,每个Excel数据库由“钻孔基本信息”、“测井解释岩性分层”、“地质编录柱状分层”、“综合柱状信息”、“钻孔岩性分层”、“地层名称及代号表”、“地层颜色”、“测井曲线配置”、“测井曲线数据”、“数据字典”等10个工作表组成。利用石文软件可读取数据集信息,绘制地层沉积三维立体图,该成果能够对准噶尔盆地东缘五彩湾地区砂体的空间展布、三维地质结构等提供更加直观的认识,对研究准噶尔盆地东缘五彩湾地区的沉积环境具有重要意义。     

基于数字地球平台的地质钻孔三维模拟与可视化

研究了地质钻孔信息的管理和可视化技术,提出了一种在数字地球平台中进行城市钻孔信息模拟和可视化的方法。该方法基于一个统一的钻孔数据库标准,首先将钻探点位信息和地层分层信息组织成具有不同细节层次的钻探点位模型、钻孔分层散点模型和钻孔管段模型,然后构建基于细节层次模型的海量钻孔信息多尺度表达机制,最后将这些模型加载到数字地球平台中进行可视化及查询、分析。在上海市的应用实例显示,该方法实现过程简单、自动性高,生成的模型易于在国际互联网上进行分发、集成与共享。该方法的应用将有助于地质工作者向其他科技人员以及社会公众展示、分发自己拥有的钻孔信息,为以钻孔数据为代表的城市地质信息的社会化服务奠定基础。     

基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究

为了实现三维建模过程的智能化以及自动化,以及使复杂地质体三维建模过程变得简单,针对CAD图形资料编写了能够直接将地表、钻孔等地质信息读入到数据库的DXF接口程序,提出了一种利用GA-Kriging插值手段对地层属性进行插值并最终实现三维可视化快速建模的方法,并且在此基础上基于VTK图形库实现了三维建模、等值线绘制、钻孔显示、切片以及特定地层的提取以及体积的计算等功能。在编写Kriging插值算法时,为了实现块金常数、变程等常数取值的自动化、最优化,应用GA智能算法求解。最后,通过地铁隧道的一个工程实例,对建模方法以及相应的算法模块进行了验证,表明方法具有一定的优越性。     

河北省1∶50 000沙流河幅第四系钻孔数据库

河北省1∶50 000沙流河幅是京津冀平原地区地质调查的重点图幅之一,晚新生代地层是图幅的主要调查对象,第四系钻孔数据库是地质调查核心成果的体现。本次工作利用钻孔施工和测试成果数据,结合收集的钻孔资料,建立了第四系钻孔数据库,主要包括1个钻孔基本信息图层、5个钻孔编录数据库、5个钻孔设计数据库及5张钻孔柱状图。本文从数据来源、数据处理方法、数据属性结构及数据质量控制等方面进行了归纳总结,以呈现基于数字地质调查系统的第四系钻孔数据库成果和建库实例。本数据库为唐山地区城市三维地质模型的建立提供了基础数据,服务于京津冀协同发展,同时也为平原区地质调查中钻孔数据的处理及建库提供了参考。     

地质结构约束下的城市多要素三维属性建模方法研究——以西咸新区为例

支持结构——属性一体化表达的建模方法是三维建模研究的重点和难点之一。已有三维地质建模技术往往存在结构与属性建模过程的割裂，难以实现对地质结构先验知识与属性分析模拟的融合表达。笔者以西咸新区工程地质建模为例，基于多要素精细化探测成果，建立区域统一的地质构造框架模型；在地质构造约束下，充分考虑地质单元特征，精细剖分建模网格，采用随机模拟算法开展属性建模研究，从而实现地质结构约束下的三维属性模型构建。本方法既保留了构造建模对层面的清晰划分,又可以在地层内部更加合理地展现地质属性的空间分布和变化，能够在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域得到应用。     

三维地质建模应用于以钻代槽的方法研究

随着生态文明建设的进一步加强,绿色勘查理念的进一步深入,通过浅钻代替槽探在基础地质调查、矿产调查的应用中得到了进一步推广。在以钻代槽方法研究中,为了更为直观的用钻孔信息模拟槽探揭示地质体（矿体）的三维结构,研究了基于钻孔数据的三维地质建模方法,认为浅钻揭露的垂向地质体信息更丰富,基于钻孔,结合专家干预,可快速构建钻孔控制区域的三维地质模型,形象、直观、易用。同时,通过模型构建可以用来指导浅钻布孔。     

煤层气地质工程一体化平台的建设构想

基于国内煤层气井产量普遍较低,煤层气行业地质研究与工程脱节较严重的实际情况,迫切需要引入地质工程一体化思路,有助于形成科学的工程决策。提出煤层气地质工程一体化平台的理论构想,规划设计平台的业务架构与功能架构,集成Petrel地质建模、Compass钻完井设计、MFrac压裂设计、CBM-SIM储层数值模拟等各类专业软件工具,建立地质工程一体化共享数据库、产气贡献监测平台和智能排采远程控制平台,固化标准的地质工程一体化技术工作流程,并建立相应的专业知识库。通过平台的建设打通煤层气勘探开发上下游的专业壁垒,实现全流程数据与成果共享,打造集煤层气开发的地质评价、工程设计优化、数据共享于一体的服务平台。以煤储层三维地质模型为基础,开展地质及煤储层综合评价研究,对钻井、固井、压裂、排采等工程作业方案进行设计及动态优化,集成气井产气贡献监测和智能排采远程控制系统,实现煤层气地质工程一体化和项目全生命周期管理,同时可以减少重复工作量,提高煤层气勘探开发工程效率和气井产量,实现降本增效。      

广东城市地质信息管理服务平台设计与实现

要:为实现对全省城市地质调查成果的规范化管理,挖掘地质调查成果信息,为城市规划、建设、管理、安全等提供综合地质信息服务,依托广东省"数字政府"政务云资源,充分利用"云计算""大数据""中台+微服务"等技术搭建广东省城市地质信息管理服务平台;开发数据管理与维护、三维地质建模、专业分析评价、地上地下二三维一体化展示分析、示范应用、公众服务等应用系统,实现对全省城市地质调查成果的汇聚管理、分析评价、共享服务及辅助决策.通过"数字政府"建设的政务大数据中心实现成果共享,以及基于省平台搭建地市版城市地质平台、地质成果生产软件等为各地市提供信息化技术支撑,避免重复建设.     

基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究,是"数字矿山"的核心组成部分,是现代矿山信息化研究的热点和重点.文章从三维地质建模的概念出发,探讨了基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化的一般过程,包括地质数据库的建立,实体模型、品位块体模型的创建等,重点探讨了建模过程中地质数据库的设计,地质解译、矿体储量估算的方法与技术,并借助OpenGL三维图形开发库,在VC++6.0编程环境下,实现了三维地质的建模及可视化,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供参考,促进了我国矿山信息化的建设.     

3D GIS支持下的城市三维地质信息系统研究

介绍了3D GIS的发展现状与应用前景，详细地讨论了基于3D GIS构建的城市三维地质信息系统的设计思路和结构功能。在分析城市三维地质数据多种建模方法的基础上，采用一种基于TIN和TEN的混合数据结构来构建城市三维地质数据建模系统。另外，针对城市三维地质数据的特点，探讨了城市三维地质海量数据的采集与管理、城市三维地质数据信息的Web发布等重要问题，为系统功能的最终实现提供了完整的解决方案。     

鄂尔多斯盆地北部东胜地区侏罗系—白垩系钻孔数据库与三维地质模型

随着砂岩型铀矿找矿工作的进一步开展,其对以往钻孔资料集成应用的需求尤为迫切。在煤田钻孔资料“二次开发利用”和“煤铀兼探”新方法、新思路的指导下,通过采集东胜地区钻孔资料属性数据,按照统一的标准和要求,将煤田、铀矿等类型的重要钻孔资料,通过整理、扫描、数据类型转换、录入和集成,建成了东胜地区侏罗系—白垩系综合钻孔数据库,实现了对多源钻孔数据的统一管理。该数据库共包含3个Access数据库和相应的成果图件。每个Access数据库均包含钻孔基本信息表、综合柱状分层表、岩性描述分层表、地层名称及代号表、地层颜色表、测井曲线数据表、测井曲线配置表和钻孔弯曲度测量数据表等8张数据表,分别详细记录了地质编录岩性信息、地层分层信息、岩石颜色信息、测井曲线信息、水文分层信息、钻孔样品采样信息、弯曲度测量信息等。通过应用实践,该钻孔数据库成果可实现连井剖面、含煤含铀目的层的顶底板标高、地层等厚图、砂体等厚图及含砂率图等重要基础地质图件的快速生成,从而提高数据的使用效率并为铀矿勘查及研究工作提供重要数据基础。     

GOCAD三维建模技术在基础工程中的应用研究

随着三维可视化技术的不断发展,在工程建设中应用三维技术立体化地展示工程设计成果成为了可能。文章应用了GOCAD软件在地质方面三维建模的强大功能,以真实工程案例为研究对象,分别了探讨了研究场地的三维工程地质地层模拟、地层属性模拟、场地开挖和地基处理工程桩模拟的快速建模流程及关键技术,并对模拟地层的准确性进行了验证。通过应用实例证明,GOCAD软件具有快速建模,可视化效果良好的特点,能够较真实地反映地层分布情况,能够快速实现基础工程中相关的构件建模,将其应用于岩土工程的勘察设计及施工工作中是切实可行的。