三维地震建模与可视化

在地震模型与正演中利用已知资料或虚拟建立复杂的二维和三维地震模型, 对进行后续地震模拟和面元分析以及合理地设计观测系统等工作是非常重要的, 同时为地震资料处理解释提供了工具, 为反演方法提供了必要的基础.根据地震模型特点对地震模型建立及其在计算机上可视化的一些算法进行了简要阐述, 对能很好地实现三维地震模型可视化的克里格插值、Delaunay三角剖分算法的原理进行了分析研究.在SeisWay1.0“地震模型与正演”模块中根据以上算法所生成的模型数据生成三维地震模型.      

三维可视化动态地质建模系统研发与应用

地质体三维可视化动态建模软件系统的研发涉及地质数据三维可视化、地质体三维动态构模和地质专业空间决策分析等一系列方法、技术问题。采用基于非均匀有理样条(non uniform rational B-spline,简称NURBS)等多种函数的空间插值法,基于钻孔、剖面、散点集和多源数据的构模法,以及基于单体塌陷的通用网格简化算法(general mesh simplification,简称GSM)和Grid+CSR-Tree三维空间混合索引法,在QuantyView软件平台上研发了一个具有快速动态重构能力的三维动态地质建模系统。在多个地区的实际应用表明,开展"玻璃国土"建设对于推进地质勘查与开发工作信息化具有重要的意义。     

矿山三维地质建模与可视化研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究, 是“数字地球”、“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。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术; 并针对我国矿山开采和工程建设的特点, 提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路, 为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。     

水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统研究

基于滑坡体稳定性极限平衡分析方法、滑坡三维数字建模技术和可视化动态仿真技术等理论方法和技术,采用VC++研制开发了水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统VisualSlope。该系统的实现过程分为系统分析、系统设计、系统开发与实施3个阶段。VisualSlope系统通过图形对象库和数据库读取几何参数数据,进而完成稳定性计算、结果可视化分析和失稳三维动态可视化模拟与演示分析,软件功能丰富,具有一定的通用性,实用性强,为水库库岸滑坡的稳定性分析与防治提供了技术支持平台。     

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.     

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。     

西藏雄村Ⅰ号矿体三维地质建模与深部可视化应用

21世纪以来随着地球科学的发展,深部三维建模技术逐渐进入地学领域,数学地质与计算机科学的结合为地学领域开辟了新的认知空间,也给地球科学工作者带来了新的挑战与机遇。通过三维建模SURPAC软件对西藏雄村铜-金矿床Ⅰ号矿体162个钻孔数据预处理、分析及矿体解译,针对雄村Ⅰ号矿体深部数字化资源/储量估算及深部成矿元素分布问题,采用地质统计学法对Ⅰ号矿体钻井数据进行矿体模型、实体模型建立及数字化自动资源/储量估算,以深部实体模型二维切片模型为指导,探讨了深部成矿元素的空间分布形态及相互关系。研究表明,采用距离幂次反比法进行资源/储量估算,结果均大于96%,有效揭示了区内资源/储量定量评估。在矿体模型、实体模型的指导下,以深部二维精细化切片模型展布了矿体深部三维空间成矿元素分布特征及相互关系,有效减少了雄村Ⅰ号矿体深部成矿单一信息多解性问题,为西藏雄村斑岩型铜-金矿床Ⅰ号矿体深部精确定量找矿提供了参考依据。     

黔西南紫木凼金矿床三维地质建模与成矿分析

为实现黔西南紫木凼金矿床矿体的空间展布并分析成矿过程,利用3DMine建模软件对紫木凼金矿床三维地质模型进行了可视化构建。基于大量剖面和钻孔资料,结合矿床地层、岩性、构造等地质特征及已有成矿物质来源、流体来源等研究结果,通过矿床地质、构造、矿体展布之间的关系,建立了金矿床的空间展布模型,并分析了紫木凼金矿床成矿过程。结果表明：① Au的富集展布和规模受地层与构造影响明显,表现为上部矿体主要沿F₁断层蚀变带产出,品位沿断层蚀变中心向周围递减,下部矿体主要赋存于龙潭组（P₂l）层间破碎带中,背斜轴部矿体品位较高;② Au的富集成矿过程为：含Au热液沿深大断裂上升至龙潭组（₂l）层间破碎带时,因温度、压力等因素导致热液中部分Au顺层沉淀。残余热液继续上升至F₁断层处与其他流体混合并与围岩反应,因流体压力降低、pH值显著增高等因素使Au沿F₁断层蚀变带沉淀;③基于紫木凼金矿床三维地质模型的构建和Au的富集成矿过程分析,归纳为紫木凼金矿床“热液运移-流体混合-断层沉淀”的成矿模式,对探究中国卡林型金矿床成因及成矿预测提供一定参考。     

多源地质数据综合三维建模及地质学分析——以青海木里三露天勘探区为例

常规的二维地质图件难以直观地表达煤炭资源的三维空间展布。基于青海木里三露天勘探区的钻孔数据、二维平面地形地质图、煤层底板等高线和地质勘探剖面图,对该地区地形、煤层底板和断层的三维空间形态及温度场进行了重构。三维重建结果清晰明确地展示了三露天勘探区煤层的形态特征、各个沉积旋回的聚煤范围和强度、构造轮廓特征以及地下地温特征等。结果表明,基于多源地质数据的三维可视化技术可直观形象地反映煤层等地质体的形态和属性特征,可有效地分析复杂断层在地质历史中产生的先后顺序及古构造应力场特征。使用三维建模技术重构地质体对沉积构造及地质体属性特征分析是一种行之有效的手段。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

基于线框架模型的三维地质断层结构模型及其构建技术

基于地质断层构造的特点,文中提出了一种适合三维断层模拟的数据模型——线框架模型,并基于该数据模型详细描述三维断层结构模型的构建方法,实现了从层面结构的地质模型向块体结构的地质模型进行自动转换的关键算法。线框架模型以方向线框架来表达地质模型的骨架,以方向TIN网来表达地质模型的血肉,具备地质断层结构模型所要表达的各种几何元素与拓扑关系。基于线框架模型的三维地质断层构模技术将地质界面之间的交切在地质界面三角网形成之前就进行处理,将面与面之间的切割操作简化为线与线之间的操作,这种方法不仅能有效地减轻断层地质体构模的复杂程度,而且可以将线与线之间的交线作为地质界面三角网构建时的约束边,从而有效地保证了地质界面之间交切关系的正确性。     

A statistical assessment of the uncertainty in a 3-D geological framework model

Three-dimensional framework models are the state of the art to present geologists’ understanding of a region in a form that can be used to support planning and decision making. However, there is little information on the uncertainty of such framework models. This paper reports an experiment in which five geologists each produced a framework model of a single region in the east of England. Each modeller was provided with a unique set of borehole observations from which to make their model. Each set was made by withholding five unique validation boreholes from the set of all available boreholes. The models could then be compared with the validation observations. There was no significant between-modeller source of variation in framework model error. There was no evidence of systematic bias in the modelled depth for any unit, and a statistically significant but small tendency for the mean error to increase with depth below the surface. The confidence interval for the predicted height of a surface at a point ranged from ±5.6 m to ±6.4 m. There was some evidence that the variance of the model error increased with depth, but no evidence that it differed between modellers or varied with the number of close-neighbouring boreholes or distance to the outcrop. These results are specific to the area that has been modelled, with relatively simple geology, and reflect the relatively dense set of boreholes available for modelling. The method should be applied under a range of conditions to derive more general conclusions.     

An index to represent lateral variation of the confidence of experts in a 3-D geological model

A Confidence Index is proposed that expresses the confidence of experts in the quality of a 3-D model as a representation of the subsurface at particular locations. The Confidence Index is based on the notion that the variation of the height of a particular geological surface represents general geological variability and local variability. The general variability comprises simple trends which allow the modeller to project surface structure at locations remote from direct observations. The local variability limits the extent to which borehole observations constrain inferences which the modeller can make concerning local fluctuations around the broad trends. The general and local geological variability of particular contacts are modelled in terms of simple trend surfaces and variogram models. These are then used to extend measures of confidence that reflect expert opinion so as to assign a confidence value to any location where a particular contact is represented in a model. The index is illustrated with an example from the East Midlands region of the United Kingdom.     

基于三维地层模型的岩体质量可视化分级

岩体质量分级是岩石力学学科研究的热点和难点,在水电工程建设中具有重要的实际意义。在对岩级分类方法进行大量研究之后,工程人员对岩级结果的表达有了更高的要求,传统的方式已不能满足人们空间分析的需要,研究岩体质量可视化分级十分必要。首先,利用NURBS工具以一种新的数据结构和方法重建三维地层模型,然后,基于岩体质量分级结果,按照空间图形集合运算算法生成相应的三维岩级模型。将上述理论方法应用到锦屏一级水电工程岩体质量分级评价中,并进行了一系列与工程相关的岩级可视化分析,获得了很好的应用效果。     

基于平面地质图的地质体三维建模

文章针对大尺度研究区域勘探范围有限、不能直接基于勘探数据构建区域地质体三维结构模型的问题,提出了一种以平面地质图为研究对象的地质体三维建模方法。此方法以平面地质图为基础,利用Section软件在DEM模型(数字高程模型)约束下半自动绘制一系列图切剖面图,将二维剖面映射到三维空间,利用三维剖面上轮廓线的对应性和连续性构建地质体三维模型。通过广西东平地区地质体三维模型构建实例,验证了该方法的可行性。     

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。     

滑坡可视化技术研究

论述了可视化技术在滑坡研究中的应用,阐述了滑坡的三维地质模型和数字地面模型的构建和可视化方法,提出了今后研究过程中尚待解决的问题。     

水电三维地质模型中各地质要素的建模方法

决定水电工程地质分析成败的主要环节是地质实体的模拟。用三维数值地质实体模型来模拟实际工程施工过程,可以协助解决各种工程地质问题。介绍了水电工程中地质模型的各个要素（地形面、基岩面、岩层界面、构造界面、透镜体、地层单元、勘探工程以及地质实体）的创建方法、实现思路以及可视化显示,基本包含了水电工程地质分析所涉及到的所有方面。