初探IDL在地质三维建模中的应用

IDL(Interactive Data Language)交互式数据语言是进行二维及多维数据可视化分析及应用开发的理想软件工具.随着计算机软硬件水平的提高和各种"数字化"概念的提出,对地质体的三维建模需求也越来越迫切.文章旨在通过利用IDL对一包含4个钻孔和两套地层的地质空间的三维建模过程,初步探讨IDL在地质三维建模中的应用.     

分块区域三维地质建模方法

区域三维地质建模是区域三维地质调查的关键。在大量反复实践的基础上,提出了分块三维地质建模方法,该方法的主要步骤为：以断裂、岩体边界和不整合等为边界,把复杂的三维地质建模区域分解为内部构造相对简单的建模块或建模地质单元;分别对各建模块进行地质地球物理综合研究,编制深部地质剖面,揭示深部地质结构;采用基于剖面的建模方法按照全区统一的坐标系统构建三维地质模型;在完成全区所有建模块三维地质模型构建之后,把各个建模块的三维地质模型集成在统一的三维空间框架下,形成全区的三维地质模型。该方法具有能够简化三维地质建模过程、易于修改完善模型、易于集成模型等优势,能够克服常规的基于剖面的三维地质建模方法中存在的问题,突破了大规模区域三维地质建模的瓶颈。在本溪-临江深部地质调查中的应用表明,采用该方法可以有效构建研究区的三维地质模型,并能充分表达复杂的地下深部地质结构,为开展复杂地区大规模区域三维地质建模提供了一个重要途径。     

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.     

GOCAD技术在城市环境地质评价中的应用

随着我国城市化进程的不断加快,很多城市产生了一系列的环境地质问题,如地震、滑坡、泥石流,地面沉降和洪水等,如何尽快进行全面环境地质调查工作,以避免不断的环境地质灾害给人们生命财产造成的严重损失,已经越来越迫切.而三维地质建模技术是近年来逐渐成熟起来的一项先进的计算机技术,将三维地质建模技术应用于城市环境地质调查能够更直观和方便地展示城市环境地质调查的成果,并能根据需要揭露相关的地层,加速其信息化的进程.     

基于组件技术开发三维地质建模软件的探讨

用计算机模拟软件来直观展示地质对象的三维形态,能准确地观察研究其内部蕴含的丰富信息,为开发利用矿产资源提供有效的帮助.组件技术开发应用程序的发展为地学三维可视化软件的编制提供了新的思路.经过对地质建模实验系统的开发、研究发现,在.Net环境下利用RSI公司的MapObjects组件和IDL程序提供的IDLDraw Widget及slicer3组件,能够方便快速地实现对钻孔资料进行基于GIS的管理和最优空间插值、三维建模可视化及模型操作.最后对该系统的完善与拓展做出了展望.     

水利工程信息模型:方法、框架与应用

三维信息化模型是重大工程全生命周期建设的重要基础。然而,目前对于地质三维模型与建筑结构三维信息模型,通常由于数据结构问题难以统一,而且大部分停留在“可视化”,难以“可计算”、“可分析”。此外,由于地质条件的复杂性,在三维地质建模方面通常进行大量的简化。本文基于目前先进的三维建模技术,提出了三维精细化地质模型与建筑结构三维模型融合的建模方法,实现了三维地质模型的快速、精细化建模。所建立的模型,统一在*.stl、*.obj及*.igs等标准化三维模型文件下,可方便地用于不同场景的三维模型可视化、分析及后续数值计算模型网格划分等。针对大型水电工程建设提出了水利工程信息模型的框架,并将其应用于索风营水利工程,实现了大坝精细化BIM及4个堆积体的精细化三维地质模型(LIM)的融合与信息化管理。本文研究对于实现水电工程信息化管理、稳定性分析、潜在灾害评估和预测等具有重要的意义。     

用电子版二维图件构建煤田勘探三维地质模型的方法与实践

三维地质建模是煤田勘探适应煤炭开采绿色、精细、透明、智慧转型的必然选择。煤田地质勘探的成果是地质报告,其对煤层及其围岩空间形态的表达形式是二维图件,电子版的二维图件是构建煤田勘探区的三维地质模型的上佳数据源。本文讨论用AutoCAD/MapGIS制作的二维图件构建勘探区三维地质模型的原理、方法和软件设计思路。分析了煤田三维建模与通用三维地质建模的共性、特点与难点;讨论了三维地质建模软件中三维地质曲面的表达方式,指出虽然等高线方式在煤田勘探中有着独特的优势,但不规则三角网仍是煤田三维建模软件的标配;讨论了电子版二维煤层底板等高线图中断面交线、陷落柱边界线、煤层尖灭线等二维线要素获取高程,升维为三维曲线的方法;分析了本软件独创的半自动分区构建曲面片边界环的方法,即由用户鼠标点击选择线要素构建曲面片的外边界环;讨论了曲面片外边界环内的限定三角剖分;探讨了山脊线/沟谷线的自动提取、断层面的构建、地层体的构建、勘探线剖面图由二维转三维的方法。上述思路与方法在“煤田勘探三维建模平台”软件中得到了初步实现,并应用于宁夏、山西、青海等多个煤田勘探区数据的三维建模实践。     

水利水电三维地质模型覆盖层建模技术研究

近几年,建立水利水电三维地质模型成为地质工作者分析工程地质现象和掌握岩土体结构规律的一种新的有用手段。在CATIA软件的基础上,利用Visual Basic.net编程开发了适用于水利水电行业的三维地质建模平台,系统介绍了该三维地质建模平台,该平台包括覆盖层、地质层、水文层、模型分析、模型剖切、有限元分析等基本模块,结合三维地质建模软件提出了地质模型的覆盖层建模流程;针对建模过程中一些关键技术问题做了详细的分析研究,如原始数据处理、曲面分割、曲面缝合等。同时,该软件可实现对已建好的三维地质模型进行质量检测与修复,以保证地质模型的可靠性,最后利用该建模平台建立了某水电站的三维地质模型,利用平台的切割功能实现模型的任意位置、任意角度的二维剖切,以满足工程设计的需要。     

三维地质建模过程中综合地质剖面构建方法研究

综合地质剖面是三维地质建模重要的数据源,在地质构造复杂地区运用综合地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。本文以成都市为例,详细介绍了综合地质剖面构建需要准备的地质资料、剖面的部署原则和构建方法,并解决了剖面构建过程中遇到的同时代、同层位的不同地层之间的连接问题。实践表明,通过综合地质剖面的构建,可以充分发挥地质技术人员在三维地质建模中的主观能动性,准确刻画复杂地质体在三维空间的展布情况,有效实现复杂地质体交互式半自动建模,提高三维地质建模的效率和精准度。     

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。     

三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用

结合舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程相关数据, 采用3ds Max、 Maya等三维建模软件构建了泥石流防治工程三维模型, 基于Skyline三维GIS平台建立了灾后泥石流防治工程三维可视化场景.对三维可视化场景构建的关键技术、 三维空间数据处理、 三维模型制作和三维场景构建进行详细阐述, 最终建立的舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程三维场景将直观、 逼真地显示舟曲县地形、 泥石流防治工程部署情况, 可为今后当地政府防灾减灾工作提供决策支持.此外, 应用目前先进的流体、 刚体动力学模拟软件对舟曲"8.8"特大山洪泥石流灾害过程进行三维动态模拟, 效果比较理想.     

工程地质中基于OpenCASCADE的地表和地层三维建模

为了更加直观和准确地分析工程地质中的地质信息,通过对比分析传统三角网建模方法的优缺点,展示了OpenCASCADE曲面建模技术在三维模型中的连续程度、光滑度、细腻度等方面的优势.利用该技术建立三维地表和地层层面模型,并通过地层层面的求交和缝合技术完成了地层层间实体模型构建.基于OpenCASCADE几何造型库在VC＋＋平台下实现了地表、地层模型的三维可视化和场景控制功能.通过桥梁工程地质的实例应用,结果表明：三维地表地层模型的应用可以有效提高工程建设中地质分析和地质解译的直观性和可靠性.     

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。     

地质体三维可视化建模的技术方法研究

地质体三维可视化模型具有形象、直观、动态、准确、信息丰富等特点,在指导地质找矿和矿山开发等方面具有很大的优势及实用价值。文章对地质体三维可视化建模的整个技术方法流程作了总结性阐述,并分析其技术关键,同时还进一步探讨了模型的分类及其应用。     

工程地质空间多场耦合构模技术研究

现有的三维地质模拟技术没有考虑地质空间几何结构场与属性参数场之间的耦合关系,从而限制了计算机模拟结果的真实性和实用性。工程地质空间多场耦合构模问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上,提出了工程地质空间多场耦合构模的总体研究框架和基本工作流程,给出了研究过程中所遇到的主要科学问题的解决思路或实现方案,并通过实例说明地质体多场耦合模型在三维地质建模及可视化系统中初步实现后的效果。这些研究成果为建立一套完整的地质体多场耦合构模理论体系和方法体系奠定了基础,有助于推动工程地质数字化建模分析技术的深入应用。     

基于体素模型的三维显示技术

针对矿产资源勘探数据的特点,研究了适合地质体信息三维可视化的体绘制模型和空间插值算法。基于IDL软件平台,开发了三维数据可视化软件;该软件能够快速、准确地将地质体的物性特征展示出来。最后,以内蒙古某金属矿床钻孔资料为例,对建立的三维可视化方法技术进行了应用检验,取得了较好的应用效果。     

基于ArcGIS ModelBuilder的复杂地质体自动建模方法

与传统的二维（2D）地质绘图技术相比,三维地质建模技术能够更加直观、立体地展现地下岩层的结构和空间分布情况,在工程的规划、设计、施工和风险评估等过程都具有重要的应用价值。针对工程领域的建模对象往往涉及复杂地质体,为实现模型的自动构建,本文提出一种基ArcGIS ModelBuilder的复杂地质体自动建模方法。首先,在ArcGIS平台的支持下,以钻孔数据和地质剖面图为数据源,采用面向对象编程Python语言结合ArcPy包,通过编程实现钻孔数据的自动预处理;其次,组合ArcScan自动矢量化和SkechUp人机交互对地质剖面进行预处理,从中提取出断裂3D矢量线,将它们集中存储于GIS空间数据库;然后,利用ModelBuilder可视化建模工具,通过调用ArcToolbox的文件转换和空间分析工具分别生成地层的三维实体模型和断裂的三维表面模型,从而实现复杂地质体自动建模;进一步,通过矢量化切割、剖面和开挖多边形作为TIN拉伸扩展工具的输入,并结合ArcScene实现模型多种形式的可视化。最后,采用南京仙林地区三维地质调查项目获取的钻孔数据进行了建模实验,建模结果表明:该方法具有准确、快速和自动化的优势,可为大范围、大批量地质建模提供可靠的技术方案。     

三维GIS环境下的地质体可视化和特征分析

地质体的三维可视化建模是三维GIS研究的一个重要方向,具有重要的应用价值.三维GIS环境下的地质体可视化的两个关键方面是地质体的表面模拟和可视化实现,文章介绍了地质体三维可视化的基本框架,以带约束Deluanay剖分法为例阐述了地质体表面模拟的原理和方法,并从取景变换、消隐、光照模型、纹理映射等方面论述了可视化的具体实现方法.最后以西部某铜矿为例,建立了三维可视化地质体模型(一个地层矿体综合模型和一个矿体三维模型),阐述了三维可视化建模的基本过程和方法,并对两个模型进行了地质特征分析.     

GOCAD在岩体三维可视化模拟中的应用

GOCAD是主要用于地质领域的三维可视化建模软件,具有强大的三维建模、可视化、地质解译和分析功能。基于CAD技术和大量编程经验,借助CAD图形环境平台,进行多源地质资料分析和耦合,建立了贵州安顺坝陵河大桥西岸地质体的三维模型,并将GOCAD模型转化到CAD模型中,使CAD将属性信息附着于图形,进而从图形上获知整个区域的属性分布,并清楚地显现出来。