三维地质建模技术研究

为研究三维地质建模的基本理论、发展现状及未来,该文回顾了三维地质建模产生的历史背景,阐述了三维地质建模流程,从矢(栅)属性、空间尺度、时间维度、拓扑一致性等方面对其进行了分类,并探讨三维地质建模在石油、地下水模拟、数字矿山、城市地质、岩土工程等领域中的应用。在研究三维地质建模方法和国内外软件的基础上,分析了其难点及关键技术;对三维地质建模进行了综合定义,并总结了三维地质建模亟待突破的研究方向。     

基于钻孔数据的三维地层模型的构建

三维地质建模是三维GIS在地学中的一个重要应用,三维地层模型对实际的地质分析极为有用。在综合前人研究成果的基础上,提出了一种由工程钻孔数据构建三维地层模型的方法。该方法以钻孔资料作为地层建模的源数据,具有简单实用、快速稳健的特点,并且能够将用户手工编辑修改的钻孔剖面图融入实际建模流程,解决了以往单纯依靠钻孔数据进行建模而导致的建模结果不精确且难以修正的问题。该文介绍了该方法的基本思想与实现流程,探讨了断层数据的加入对模型的影响及解决方案,并通过一个建模实例展示了该方法的实际建模效果。     

城市地下空间开发地质环境质量三维评价方法研究--以合肥市滨湖新区为例

城市地下空间开发地质环境质量评价可为城市地下空间规划和工程建设提供重要决策支持。该文以合肥市滨湖新区为例,构建城市地下空间开发地质环境质量三维评价方法:利用三维隐式建模方法融合多源数据进行三维地质建模,从工程地质、水文地质、地质构造和不良地质体等方面构建三维评价模型,利用三维距离场分析、三维空间统计分析等方法对三维评价因子进行分析、提取,最后基于确权和综合评价方法得到地下空间开发地质环境质量三维综合评价结果。实例研究表明:该方法能够显著提高评价结果的深度方向分辨率,相关成果可为城市地下空间精细规划及可持续开发利用提供方法参考。     

基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。     

面向三维地质建模的领域本体逻辑结构与构建方法

结合三维地质建模的应用,分析面向三维地质建模的领域本体的组成和层次结构.结合地质语义的特点,提出突出概念间关系的五元组逻辑结构和基于迭代思想的构建方法.该逻辑结构由概念、概念间语义关系、概念间层次关系、属性和实例组成.基于迭代思想的构建方法分为需求分析、领域共享词语的字典库构建、本体表示、本体集成和本体评估等步骤.以OWL语言描述工具,结合正断层本体实例探讨了面向三维地质建模领域本体逻辑结构的描述和构建方法.     

基于DEM三维地层建模及一体化显示

目前三维地层表面建模方法构建的三维地层模型上表面粗糙,与地形不一致.在分析当前建模方法缺陷的基础上,基于多层DEM建模思想,提出了利用DEM修正主TIN的建模方法;该方法可保证模型与地形的空间一致性,实现模型与地理数据的一体化显示.并提出了利用虚拟钻孔进行剖面图离散化处理,将建模数据源统一为钻孔数据,从而将剖面图融入实际建模流程,解决了单一钻孔数据导致建模结果不精确及模型无法修正的问题,也简化了多源数据导致建模方法复杂的问题.最后以合肥市某区为例,展示了该方法的实现过程及建模效果.     

基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模

常规GIS技术建立的伪三维模型不能满足复杂地质体三维建模的需要,也不能用于三维数值模拟计算.GOCAD采用离散平滑内插方法(DSI)计算三维图形中线段或三角形的节点位置,降低了线或面的粗糙程度,实现了真三维模型的构建.为了充分发挥GIS空间数据处理能力和GOCAD真三维建模能力,研究基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模,实现了从GIS的2D数据结构到GOCAD的3D数据结构的自由转换,提升了GOCAD的三维地质建模能力.选取成兰铁路(成都—兰州)龙门山段作为示范研究区,建立其三维地质模型,直观、立体地展示了研究区地质体结构的宏观基本形态,并为进一步的三维数值模拟奠定了几何模型基础.     

基于GTP的地下工程与围岩一体化真三维空间构模

针对地下工程开挖体的基本特征及其真三维建模要求，在广义三棱柱(GTP)模型的基础上进行扩展，提出采用E—GTP模型来构建地下工程开挖体的真三维模型。通过与其围岩地质体的G—GTP模型的耦合，实现了基于GTP的工程开挖体与围岩地质体的一体化建模。该模型将地下三维空间实体抽象为点、线、面、体四类对象，通过结点、TIN边、侧边、TIN面、侧面和GTP体元共6个基本几何元素进行统一表达。该文重点讨论了E—GTP的建模原理与方法，并介绍了基于面向对象思想的一体化空间数据结构。     

ArcScene校园三维场景的建立

1.三维建模概述三维建模并不只是简单地利用软件建立一个立体三维的物体模型,更多的是根据周围人文、地理环境等进行三维景观建模。早期的三维建模是随着“数字地球”、“数字城市”的提出以及发展而相应产生的。随着城市规划的发展以及地理信息技术的不断加速,三维景观建模主要涉及到城市规划、水利工程、区域重建、广场改造、校园规划等领域。由于三维景观建模不但要考虑艺术性和观赏性,更要考虑地形、水体、植被、土地利用情况等。三维景观建模技术越来越需要地理信息技术的支持。基于编程技术的建模通常采用VRML、Java3D、Cult3D、Shockwave3D等方式。每种方法的优缺点各异,适用范围也不同。     

基于ArcGIS Engine的钻孔三维精细地质模型自动构建方法研究

针对ArcGIS软件复杂钻孔三维精细地质模型自动构建研究存在的不足,该文在简要分析MultiPatch三维空间数据模型和深入研究复杂钻孔三维空间精确定位方法的基础上,探讨了基于ArcGIS Engine的复杂钻孔三维精细地质模型自动构建工作流程,并从空间精确定位、属性精细表达两个层面对钻孔三维精细地质模型构建算法进行了设计与实现.经软件功能研发及实际应用检验表明,该研究能够有效实现复杂钻孔精细地质属性特征的三维空间精确定位及多尺度精细表达,为应用ArcGIS Engine自动构建复杂钻孔三维精细地质模型提供了一种新的有效途径,也可为基于ArcGIS Engine的复杂地质体三维可视化建模及精细地质属性表达研究提供应用借鉴.     

网络环境下数据简化与数据调度的若干关键技术

网络环境下进行二维电子地图与三维虚拟场景集成,关键问题之一是数据快速、有效地传输与表达。为了解决网络电子地图与三维虚拟场景集成过程中数据快速传输问题,该文讨论了空间数据多级存储、网络数据流压缩、矢栅数据有机结合、纹理模型及原型模型库等网络传输瓶颈解决方案和模型数据简化方法,为后续网络电子地图和三维虚拟场景集成系统的开发奠定基础。     

流域水环境过程综合模拟研究进展

以流域为单元开展水环境多要素、多尺度过程的综合模拟已成为了自然地理学重要研究方向。水环境过程综合模拟模型可定量解析流域系统水环境变化,是流域水环境研究与管理的重要工具。论文围绕流域水环境过程模拟的发展历程和最新进展,梳理总结了流域非点源污染过程和河湖等受纳水体水环境过程模拟的理论方法和模型软件;面向模拟不确定性问题讨论了模型选择、开发与集成、率定验证等流域水环境过程综合模拟建模的关键环节;结合最新的研究进展及相关学科新方法新技术的发展,建议后续研究关注流域自然和人文多过程综合集成模拟(包括流域系统人与水环境耦合模拟、多过程综合集成模拟)以及新方法新技术应用(包括数据同化理论方法创新与应用、高性能计算技术和人工智能技术)。     

基于地层时序与属性语义的相邻钻孔地层连接与推理

相邻钻孔之间地层连接关系的判断与推理是基于钻孔数据的三维地学建模的关键。相邻钻孔之间地层的连接关系可分为基于年代地层单位的时序地层关系和基于地层属性的岩性地层关系两种;地层属性及其语义关系是岩性地层关系判断和细节地层连接的基础。相邻钻孔之间细节地层的岩性连接有对应、包含和尖灭3种,基于地层属性及其语义关系的地层连接关系推理有6种基本模式,设计了相应的地层连接推理算法。以徐州地区两个邻近地质区域的寒武纪钻孔数据为例,在GeoMo3D平台上进行了地层连接与推理实验,验证了基于细节地层属性的语义关系进行连接推理的可行性与可靠性。     

Integrated hydrologic modeling in the inland Heihe River Basin, Northwest China

As a typical inland river basin in arid Northwest China, having distinct hydrological characteristics and severe and representative water problems, the Heihe River Basin (HRB) has attracted considerable research interest worldwide and in 2007 became a pilot basin of the G-WADI network of UNESCO/IHP. Many research programs have been conducted in the HRB since the 1980s, producing rich knowledge and data about the basin, which will be very helpful to further studies. This paper reviews research efforts related to hydrologic modeling and ongoing model integration studies performed in the HRB in recent years. Recently, an observation network covering the whole area and a Web-based data-sharing system have been established which can greatly improve data acquisition. This paper tabulates modeling activities in past years, including model applications, model modifications and enhancements, and model coupling efforts. Also described is a preliminary modeling integration tool designed to quickly build new models, which has been developed for hydrologic modeling purposes. Challenges and issues confronted in current studies are discussed, pointing toward key research directions in the future.     

GIS系统集成的理论与实践

本文探讨了ＧＩＳ系统集成的若干理论问题，集成系统的体系结构及系统集成的方法与步骤，并结合作者在“八五”攻关课题“洪水灾害遥感监测与评估技术研究”以及“重大自然灾害遥感监测评估集成系统研究”中的实践，介绍了集成的内容和若干工程性提出了运用对象连接与嵌入技术实现模型与ＧＩＳ动态集成的方法。     

三维景观GIS几何建模方法——以无锡唐城为例

本文实现了以 4D测绘数据 (DEM、DOM、DLG、DRG)为基本数据源的无锡唐城古建筑三维数字景观GIS。同时 ,在三维GIS传统三维空间数据模型的基础上 ,提出面向对象的三维建模点对象的划分不同与二维GIS中的点对象 ;针对基于面状的三维GIS,提出有向曲线构建面状复杂单体的几何建模方法是较为简捷的途径。     

Reservoir Modeling by Data Integration via Intermediate Spaces and Artificial Intelligence Tools in MPS Simulation Frameworks

Conditioning stochastic simulations are very important in many geostatistical applications that call for the introduction of nonlinear and multiple-point data in reservoir modeling. Here, a new methodology is proposed for the incorporation of different data types into multiple-point statistics (MPS) simulation frameworks. Unlike the previous techniques that call for an approximate forward model (filter) for integration of secondary data into geologically constructed models, the proposed approach develops an intermediate space where all the primary and secondary data are easily mapped onto. Definition of the intermediate space, as may be achieved via application of artificial intelligence tools like neural networks and fuzzy inference systems, eliminates the need for using filters as in previous techniques. The applicability of the proposed approach in conditioning MPS simulations to static and geologic data is verified by modeling a real example of discrete fracture networks using conventional well-log data. The training patterns are well reproduced in the realizations, while the model is also consistent with the map of secondary data.