一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

基于钻孔数据的地层三维建模与可视化研究

地质体三维建模是地学信息系统核心课题之一,对现有建模方法进行分析,结合地层特点,提出首先引入虚拟钻孔,利用Kriging插值方法建立地层三维模型;其次把虚拟钻孔参数的调试结果及专家知识等资料在建模流程中予以充分体现,从而建立相对精确的三维地层模型;最后基于本文建模方法开发了一个三维地层模型,并用实际资料进行了验证,能有效满足工程需求。     

基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。      

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。     

基于地质雷达和钻孔数据的三维地层建模

为了结合地质雷达探测图像和钻孔数据共同用于地层的三维建模,根据反射波组的同相性和反射波形的相似性,通过与钻孔采样数据的对比,从处理后的地质雷达数据中提取出虚拟钻孔数据用于建模;基于该类数据的一般分布特点,根据曲面光顺的条件构建了网格的插值算法。采用该方法对某区域进行了三维地层建模。     

一种约束实测水平巷道提高矿山地质体三维自动建模精度的算法

矿山勘探钻孔数据无法完全反映矿下地层的复杂赋存形态,水平巷道实测信息中揭露的地质信息往往能够较好地反映层状地质结构体在局部地区空间形态与岩性属性信息。在现有的矿山三维自动建模算法中,矿山地质体模型往往与巷道模型分开建立,较少有算法有效地将采掘工程中探明的地层信息用到矿山地层模型之中,进而造成巷道揭露的地层走向与地质结构体模型无法叠合的情况。针对这个问题,提出一种基于实测水平巷道数据更新实际勘探钻孔绘制的剖面图,并辅助建立虚拟钻孔、虚拟剖面反映出巷道地质信息,利用实际钻孔、实际剖面、虚拟钻孔、虚拟剖面共同约束,进而自动构建出矿山三维地质体模型。最后,利用某矿的实际数据进行验证,说明利用实测水平巷道数据约束建立的矿山三维地质体模型更与实际地层分布情况更为接近,并能够提高矿山三维地质模型与巷道揭露地层形态与地层走向叠合精度,说明了本算法的有效性。     

三维地质建模中虚拟钻孔的引入及其确定

三维地质建模中由于地质数据缺乏导致模型难以控制三维形体边界特征,直接影响到模型的实用价值.针对这一问题,文章引入了虚拟钻孔,用于增加数据点密度,有效控制三维形体边界.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虚拟钻孔的确定方法进行了研究,提出了相应解决方案.由于虚拟钻孔具有普通钻孔的性质,在数据存储方式、数据结构和表达方式等方面具有一致性,可以加快三维地质建模,提高建模精度.     

利用GEOSIS软件平台建立三维地质可视模型——以典型岩溶流域湖南洛塔为例

探讨了洛塔典型岩溶流域在缺乏钻孔资料的情况下,利用系列地质剖面、地质图、DEM等现有资料建立三维地质模型的建模方法及模型的应用。其中地质剖面数据的获取采用了计算机自动提取地形高程、地层界线、地下河位置等信息制图,精确快速。三维建模过程使用Geo SIS三维地质建模软件平台,以超体元实体模型、断层数学模型、褶皱几何模型等进行建模,模型形象逼真。建好的三维模型可以进行任意方向、角度的切割;进行地下漫游、放大、三维观察地层与断层之间的关系;进行揭层三维显示及单层三维显示; 进行任意形状的开挖显示。从建模的角度考虑,该方法对仅有地形图、水文地质图和极少量钻孔资料的情况下建立三维地质模型,具有普遍推广的意义。      

基于钻孔数据的三维地层建模关键技术

在基于钻孔数据进行三维地层建模方法中,钻孔样本间地层层序不一致导致建模时难以确定各地层的拓扑关系,快速准确地确定各地层层序和充分利用钻孔数据是建模的关键难点之一。拟通过综合考虑区域内所有钻孔数据,基于地质解释方法理论,以地层出现次数频率高原则进行全自动确定地层层序。首次引入子钻孔递归思想,利用表面建模方法,自下而上逐层创建三维地层模型,可确保钻孔数据不丢失且准确地应用于地层建模中,并能适应地层尖灭、地层超覆、透镜体等复杂地质构造。该方法地学意义明确,具有鲁棒性好、运行效率高及可操作性强等特点,算法已在同济曙光软件中实现,并已在多个实际地质建模工程中得到了验证。研究结果表明,该算法能充分利用已有钻孔信息,建模过程全自动完成,对复杂地层建模亦具有较强的适应性。     

三维地层建模钻孔数据预处理研究

钻孔数据是三维地层建模的主要数据来源之一,在三维地层建模中,地层界面一般基于钻孔数据插值而成,正确处理钻孔数据是构建理想三维地层模型的前提和基础。三维地层拓扑关系极其复杂,地层界面插值数据在数学上选择也不是惟一的,因此,常导致构建地层模型出现与事实相悖的情形。针对这一点,根据地层地质演变历史,建立地层层序序列,此序列记录地层地质年代顺序及其拓扑关系。根据地层地质特征,可将地层拓扑关系概化为两类：“覆盖”和“侵蚀”。据此地层层序序列可惟一确定地层界面插值数据,从而构建正确地层模型。采用python语言实现了该钻孔数据预处理算法,实例表明,该预处理方案能正确地预测实际地层。     

利用三维地震勘探资料在GMS平台下实现地层实体建模的方法研究

三维地震勘探成果数据体包含丰富的地质信息，任意物性反射层均可作为钻孔地层划分的依据。物性反射层等深线数据文件与GMS中钻孔数据文件通过点的空间坐标相互关联，可高效地构建GMS中地层实体建模所需的虚拟钻孔。实践表明，该方法具有很高的地层建模精度，能成倍提高工作效率，同时也为三维地震勘探成果中其它物性特征的获取利用提供了一个可借鉴方式。     

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。     

复杂地层建模与三维可视化

提出了一种新的复杂地层建模方法。该方法先将离散的钻孔数据点分类,而后将不同类的离散数据点用径向基函数进行拟合;所生成的拟合曲面相交、裁剪得到地层的空间范围;由离散的数据点以及拟合插值点生成地层交界面格网,再经过计算机图形处理生成地层模型的三维图形。利用该方法对复杂地层建模,自动化程度较高、效果较好。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001411

正Three-dimensional geological modeling(3DGM) assists geologists to quantitatively study in three-dimensional(3D) space structures that define temporal and spatial relationships between geological objects.The 3D property model can also be used to infer or deduce causes of geological objects.3DGM technology provides technical support for extraction of diverse geoscience information,3D modeling,and quantitative calculation of mineral resources.Based on metallogenic concepts and an ore deposit model, 3DGM technology is applied to analyze geological characteristics of the Tongshan Cu deposit in order to define a metallogenic model and develop a virtual borehole technology;a BP neural network and a 3D interpolation technique were combined to integrate multiple geoscience information in a 3D environment. The results indicate:(1) on basis of the concept of magmatic-hydrothermal Cu polymetallic mineralization and a porphyry Cu deposit model,a spatial relational database of multiple geoscience information for mineralization in the study area(geology,geophysics,geochemistry,borehole,and cross-section data) was established,and 3D metallogenic geological objects including mineralization stratum,granodiorite, alteration rock,and magnetic anomaly were constructed;(2) on basis of the 3D ore deposit model,23,800 effective surveys from 94 boreholes and 21 sections were applied to establish 3D orebody models with a kriging interpolation method;(3) combined 23,800 surveys involving 21 sections,using VC++ and OpenGL platform,virtual borehole and virtual section with BP network,and an improved inverse distance interpolation(IDW) method were used to predict and delineate mineralization potential targets (Cu-grade of cell not less than 0.1%);(4) comparison of 3D ore bodies,metallogenic geological objects of mineralization,and potential targets of mineralization models in the study area,delineated the 3D spatial and temporal relationship and causal processes among the ore bodies,alteration rock,metallogenic stratum,intrusive rock,and the Tongshan Fault.This study provides important technical support and a scientific basis for assessment of the Tongshan Cu deposit and surrounding exploration and mineral resources.     

基于地层层序表集的三维地层建模方法研究

钻孔样本间因存在地层层序不一致而导致无法确定建模时各地层拓扑关系,是采用钻孔数据建立三维地质模型的难点。拟通过下述方法解决这一难点：在已知的主地层层序表情况下,由主地层层序表结合钻孔信息推测出其他地层层序表,建立地层层序表集,再通过运用空间分析的手段来确定钻孔样本与各张地层层序表的归属关系,采用最大数目地层连接法来自动确定两个地层层序表间相互连接关系,并得到合并表;然后结合这种连接法,将全部地层层序表合并为一张最终地层层序表,从而确定所有地层拓扑关系;所有钻孔数据按照最终表进行标准化,之后运用表面建模方法进行三维地层建模。在诸永高速公路K120+030～K120+300段滑坡区域的三维地层建模中,运用该方法验证了其有效性。