基于钻孔数据的三维地质建模与可视化研究

三维地质模型能够完整准确地表达复杂地质现象的边界条件及地质体内含的各种地质构造,直观地再现地质单元的空间展布及其相互关系,最大限度地提高地质分析的直观性和准确性,因此三维地质建模已引起地质、采矿、岩土工程等诸多领域的日益重视。笔者在综合考察多种建模方法的基础上,结合工程实践,提出了一种实用的工程地质三维建模实施方法。该方法以钻孔资料和地质剖面数据为三维地质建模的源数据,允许用户手工修正模型剖面地层分界线,从而实现对建模过程的干预和控制,克服了单纯依靠钻孔数据建模结果不精确且难以修正的问题。最后,通过一个研究实例展示了该方法的实际建模效果。     

逆断层三维地质体直接体绘制技术研究

带有逆断层的地质体绘制一直是三维地质体建模的难点,已有软件通过划分断块,对断盘两侧地层分别建模型,不仅程序复杂,最后结果难以耦合.本文提出了一种新的三维地质体综合体建模技术,利用钻孔数据获取层面和断面数据,直接插值形成分层界面,完成复杂断块实体模型的绘制,该方法不仅适合层状连续地层绘制,而且能够将正断层、尖灭和逆断层统...     

基于规则库的三维地质自动建模技术研究

利用规则统一三维实体间的语义形式化表达,为建模提供统一的方法。利用三维矢量数据模型的框架,对直钻孔、斜孔、剖面、等值线、断层、褶皱等数据源,分别按规则制定一种数据格式,对多源地质数据进行标准化和信息融合,经过地质面和地质体的快速构建,提出了建立基于规则库的三维矢量数据模型。同时研究了适合各类地质特点的三维模型自动构建方法,包含多源数据耦合层状地质体自动建模技术、基于剖面单元格划分的分区—拼接自动建模技术、多约束下复杂地质结构快速建模技术、空间约束条件下三维地质属性建模技术等。在确保模型精度的前提下,尽量减少人工交互建模的工作量,提高了建模效率。     

一种基于GTP的复杂地质体真3维

在总结分析现有复杂断层及倒转褶皱3维建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱（GTP）的3维交互建模方法（岩柱体分区RPBP建模法）。文中定义了岩柱体、界限三角形两个重要概念,RPBP法可以通过构建断层界限三角形,将复杂断层系转化为多个简单断层系,然后采用构建简单断层系模型的方法来实现复杂断层系的3维建模;而对于倒转褶皱,RPBP法则通过构建褶皱轴界限三角形避免数据局部重复和冲突,使GTP建模过程得以顺利进行。实验表明,该方法能便捷可靠地实现含多断层相互切割、倒转褶皱等复杂地质体的真3维建模。     

基于IDL的三维地质矿产建模

三维地质建模具有形象、直观、便捷、易操作等优点,可以缩短地质研究的周期,提高研究效率,在地质、矿产、地下施工等方面有突出的贡献。本文运用IDL语言建立了三维地质矿产可视化模型,通过建立可视化的界面对地质体实现移动、缩放、旋转操作,以及做地质剖面、水平切面动画、矿产评估、采矿后沉降分析等功能,清晰地展示了地质体内部的各个细节,突出了三维地质矿产建模在地质解译、灾害模拟、矿产评估等方面的应用价值。     

基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱（Generalizedtri-prism,简称GTP）作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧而不是平面所带来的问题。最后,利用VTK（VisuaIizationToolkit,简称VTK）可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。     

工程地质三维空间建模技术及其应用研究

对工程地质研究的主要三维空间对象(勘探区域三维地质剖面体)进行了规范化的构造描述，对当前主流三维空间建模方法进行了综合分析。在此基础上，结合专业建模对象的构造特点及三维数据模型适用表达对象的不同特性，融合单元分解表示(CE)、构造实体几何(CSG)和边界表示(B-Reps)三种数据模型的建模思想，以及栅格模型的基本体元划分机制和数据组织方式，以不规则五面体为基本分析单元，采用面向对象方法构造模型内各娄对象，提出了一种面向对象的三维矢量与栅格混合模型，实现了勘探区域三维地质剖面体的惟一性拓扑表达，并给出了可视化方案。分析了几例基于此模型的工程地质应用，借以验证该模型在工程地质领域内应用的合理性和可操作性。     

基于ArcGIS和Google SketchUp的三维地质剖面绘制方法

为降低人工绘制地质剖面图的劳动强度,并直观、逼真地反映地质勘查成果,提出一种基于ArcGIS和Google SketchUp的三维地质剖面绘制方法.通过ArcGIS的VBA程序调用DBF表中的钻孔数据生成三维矢量线,利用ArcGIS的空间查询功能提取各地层钻孔3D矢量线并存储成CAD文件,利用SketchUp的手绘工具快速绘制三维地质剖面线,并自动生成剖面多边形表面.实验表明,该方法具有操作简单、直观和速度快的特点,可为构建三维地质实体模型和地质解译与分析工作提供强大技术支持.     

基于MapGIS的成都市城市三维地质建模

依托各种地质图件以及钻孔数据、剖面数据、等深线、DEM数据等多种数据,利用MapGIS三维地学建模软件,采用基于多元数据、分区交互的方法建立了成都市城市三维地质模型。该方法以地质图为主结合地质条件进行分区,以其他数据作为约束,人机交互构建三维地质模型。结果表明,该方法得到的三维模型可视化效果良好,并将复杂的二维数据展示到三维模型上,使之能得到更好的应用;对于数据繁杂、建模区域广且地质条件复杂的区域有一定的借鉴意义。     

边界虚拟钻孔在复杂地质体3维建模中的引入与确定

在矿山复杂地质体3维建模中,由于数据缺乏致使模型难以控制地质体空间边界特征,直接影响到模型的准确性和实用价值。借助边界虚拟钻孔方法来增加复杂地质体边界数据点密度,从而有效控制3维形体的边界,在一定程度上能缓解这一问题。以地层受断层破坏为例,分别就地层与断层4种典型空间分布组合特征下边界虚拟钻孔的确定方法进行研究,提出相应解决方案。边界虚拟钻孔和普通钻孔在数据存储方式、数据结构和表达方式等方面具有一致性,可用类似的处理方式,因而可以加快3维地质建模,提高建模精度。     

地质三维体重构的算法研究及其计算机实现

三维空间建模和可视化技术成为GIS研究的热点之一。可视化技术是当今表达和分析复杂数据的有力工具,将可视化技术引入到DEM和三维地质模型,可以实现三维地形和地质体的生成与仿真。简要介绍了OpenGL三维图形工具包及其与高级语言结合编程方法,探讨了基于多轮廓线的地质三维体的建模方法,以VC++6.0高级程序设计语言为开发平台,结合OpenGL图形库,开发了地质三维体的建模实验系统。     

基于VRML的层状地质体3维建模

为了形象地表现层状地质体形态,本文利用VRML在虚拟环境中建立了3维地质体。根据层状地质体的实际情况,本文利用VRML中的几何形体建模节点ElevationGrid和IndexedFaceSet创建了3维地质体的虚拟现实模型。该方法利用钻孔数据获取层面数据,使用Surfer软件进行数据插值,得到网格化数据文件,用网格化文件与ElevationGrid节点相结合,模拟地质体上下表面,用IndexedFaceSet节点建立两层表面边界,从而构成一个视觉上闭合的3维实体。最后用此方法建立了层状地质体的虚拟现实模型实例。     

用于数字矿山的复杂地质体三维建模方法

利用三维地质体的优点提出了一种建模新方法。该方法以似三棱柱作为建模的基本体元,根据似三棱柱的特点和知识推理规则,进行复杂地质构造的自动建模,避免了不必要的人为干预,扩展了似三棱柱建模的适用范围和表现能力。最后通过研究实例展示该方法的实际建模效果。     

带地质逆断层约束数据域的Delaunay三角剖分算法研究

在石油地质勘探三维建模中,逆断层是一种普遍的地质现象,它却控制区域地质的结构和演化与油气资源相关联,而逆断层数据点三角化问题在建模中也最为复杂。本文提出了一种可解决带地质逆断层约束数据域的三角剖分通用算法,通过对逆断层制图边界拓扑结构建立与分析,引入桥接点和辅助约束边界概念,对逆断层中复杂重叠域约束数据划分子区,最后进行Delaunay三角剖分,实现了带地质逆断层约束数据域的Delaunay三角剖分并应用于油气勘探设计等领域。     

基于三棱柱的地质体三维交互应用研究

三维交互应用研究是3DGM领域面向应用的研究重点,能够充分展示地质体的三维空间属性,具有重要的实践意义。本文以三棱柱作为基本体元进行建模,讨论了虚拟钻探、虚拟地质剖面、虚拟开挖、虚拟漫游四种在地质领域的应用算法,并且采用VC++和OpenGL作为开发平台模拟实现,解决了工程实践中的一些实际问题。     

平切图大坝地质三维建模及剖切分析

利用剖面图进行地质体建模因其复杂度很高,常常是利用CAD或类似的地质建模软件进行交互式的建模,因此非常耗时。本文以大坝地质平切图(剖面图的一种)为数据源,开发了一种"多段连接"的方法可以自动构建地质体的三维表面模型,以及一种"三次搜索法"用于模型剖切分析,并在实际项目中验证了本文方案的有效性。     

矢量剪切技术在地质三维建模中的应用

三维地质建模方法是地学三维模拟与可视化系统的核心和难点。基于BSP树的矢量剪切的原理及算法,提出了利用矢量剪切技术快速构建复杂的地质体开挖模型,可视化表达地质体内部信息的方法,并以地质开挖工程及三维地层分析为例,验证了算法的高效性和实用性。     

基于三维激光扫描的地质立体模型的建立

针对复杂地貌和地质构造条件下数值模拟的具体问题,根据从局部到整体的模型划分思想,综合运用FLAC~(3D)、SURFER等平台,采用Wedge与Brick块体单元,通过编程实现三维地质地貌。利用趋势面多项式拟合方法生成层状连续的不同岩性地质体,采用interface界面来处理小范围断层上、下盘的断层面,而在上、下地壳分层建模中,使用添加attach face的方法来处理两层物质间的分界面,解决了FLAC~(3D)在建立断层、三维地质模型中常见的一些关键技术问题。     

基于ArcEngine地质体三维建模研究

基于GIS思想,探讨了在ArcEngine与Visual Studio2008开发平台下采用混合空间数据模型与GIS模型相结合的方法建立地质体三维模型。经过探索与实践,在ArcEngine组件平台下寻求出一套构建三维地质体的接口与方法。针对往常通过钻孔数据直接构建地质层TIN存在棱角分明与实际地质体不符等缺陷,本文提出由钻孔数据通过克里金插值构建地质栅格层集,再转化成地质TIN层集的间接方法,经试验证明该方法能较好地完成对真实地质层的模拟。本研究对基于GIS平台开发构建地质体三维模型进行了有益的尝试,为地质体的三维模拟以及地下空间数字化系统的建设提供一定参考。     

基于似三棱柱体的地质体三维建模与应用研究

以地质体三维建模为目的 ,结合地质勘探工程数据的特点 ,对以似三棱柱体为体元的三维数据模型和基本算法进行了研究 ,并以内蒙古某矿区的实际钻孔资料进行了验证。