三维图像建模在古地震探槽研究中的应用

探槽揭露的地质构造信息十分珍贵,是正确认识断层活动性和古地震信息的关键资料,但是探槽本身无法长久妥善保存,因此完整精确地记录探槽揭露的地质构造信息一直受到人们的重视。传统的探槽记录方法主要有素描和照片拼接2种,但前者缺乏色彩信息且包含过多主观解释内容;后者在照片几何拼接过程中会出现接边、畸变等问题。文中以甘肃省天桥沟-黄羊川断裂的柳条河探槽为例,介绍1种完整记录探槽高精度的三维地质构造信息的技术方法和工作流程。该方法基于三维图像建模和正射镶嵌技术,首先在野外对清理好的探槽建立控制点或比例尺,用数码相机采集探槽所有剖面及周边微地貌照片,然后在室内用图像建模软件进行探槽的三维图像建模,最后生成探槽的三维图像模型及其剖面的正射镶嵌图。结果表明:探槽的三维图像建模既可以实现高分辨率正射照片镶嵌的自动化,又可以高效、低成本地获得高精度的探槽三维图像模型,不仅有利于探槽信息的存储,更可以直观地获取更多地质构造三维信息。     

激光雷达(LiDAR):获取高精度古地震探槽信息的一种新技术

激光雷达技术是近几十年新发展起来的一种测量技术,已被广泛应用于工程测量、文物保护及地形测量等方面,近几年来活动构造的研究中也已逐步引入。作为活动构造研究的最基础的古地震研究一直还采用传统的地质素描技术进行探槽信息获取,数码照相技术的引入虽然解决了一些问题,但由于照相技术本身的限制,很难克服获取信息的变形和扭曲。激光雷达扫描系统的高信息量、高精度、便捷、安全和易操作等性能,为古地震研究开辟了获取数据信息的新手段和新技术。     

基于三维激光扫描的BIM技术在城市老旧建筑改造的应用

近年来,三维激光扫描被广泛应用于复杂老旧建筑物的数据采集,应用BIM技术实现建筑信息模型的创建是建筑信息管理的热潮。基于三维激光扫描技术和BIM技术,以深圳市光明区某复杂老建筑的自来水管网扫描工作为例,运用三维激光扫描仪器对复杂老建筑外围进行实景测量,提取原始数据导入Cyclone Register 360软件进行点云数据处理,并探索了通过Autodesk Recap将扫描的点云数据逆向建模,创建复杂老建筑的BIM模型。     

基于先验信息约束的重磁三维交互反演建模技术——以铜陵矿集区为例

三维地质建模是实现深部矿产勘查突破的重要途径,其通过控矿地质体的三维建模,直观刻画控矿要素之间的空间、成因和演化关系,帮助理解成矿系统,开展深部找矿预测.当前三维建模主要采用地质资料构建,在缺少钻孔等已知资料的情况下,难于构建出可靠的三维地质模型.为了克服常规三维地质建模方法可信度低、精度差的缺点,本文将重磁交互反演技术引入到三维地质建模中,提出了基于先验信息约束,通过二度半剖面交互反演、三维物性反演联合修正的三维地质模型方法.采用该方法建立了铜陵矿集区的三维地质模型,并开展了深部找矿预测,取得以下主要认识:1)基于先验信息约束的重磁交互反演建模技术能大幅提高三维地质模型的可信度,是实现地下地质体"透明化"的重要途径;2)铜陵地区重要控矿地层(C-P-T2)主要分布于向斜区和火山岩覆盖区,深部岩浆岩条件优越,深部找矿工作应从传统的背斜隆起区转向向斜区和火山岩覆盖区以及部分凹陷区,这将极大拓展铜陵地区找矿空间;3)铜陵地区传统的五大矿田的侵入岩均具有复合岩体特征,特别是与辉石闪长岩共生的矿产以铁铜矿为主,而与金矿密切相关的侵入岩则多为中酸性岩体,这一推断如果成立,将对铜陵地区找矿突破产生重大影响;4)铜陵地区的推覆构造十分发育,木镇凹陷区的早古生代基底和南陵盆地北西缘的戴公山背斜就是一套区域性推覆构造的产物,三维地质模型还揭示铜陵地区侵入岩具有深、中、浅三重结构,这为铜陵隆起的推覆成因提供了证据,也指示了在铜陵之外再寻找类似铜陵矿集区的良好前景.     

基于实际数据驱动的非纵波场模拟分析

在黄土塬、山地等低信噪比地区,单炮近道受面波、激发噪声等影响,地震资料品质极差.为此提出了非纵观测,使目的层反射波避开近道干扰,来提高地震资料的信噪比.如何选择合适的非纵距进行观测系统设计?常规方法是采用建立三维地质模型,利用射线追踪或波动方程正演模拟地震记录选择观测系统的非纵距,但由于地质现象的复杂性、建模软件的应用性、建模方法适用条件的局限性等等,使得在实际生产应用中,模拟出的地震记录还存在一些不足之处.为此融合探区以往的地震资料,建立了如下流程确定合理的非纵距:首先搜集探区以往的炮集数据,在炮集数据上拾取地震波(初至波、反射波和面波)和目的层倾角,获取地震波的走时、均方根振幅、主频、相位等信息,建立炮检距与分析地震波属性值(走时、均方根振幅、主频、相位等)的关系曲线;然后根据地质任务设计单炮点的非纵观测系统,根据炮检距选择对应地震波的关系曲线相应的属性值,模拟地震记录;最后根据目的层反射波能否有效避开面波、初至波、近道干扰,确定观测系统非纵离.通过实例验证,对于地质构造复杂、资料信噪比低的地区,模拟的地震记录更符合探区地质构造特点,能有效地指导观测系统非纵距的设计,达到合理压制噪声和提高地震资料信噪比的目的,克服了传统宽线压噪能力低和三维采集投资过大的矛盾.     

浅层三维地震勘探技术的水利工程应用

三维地震勘探技术一直被成功地应用于石油、煤炭等中深层勘探领域,对于深度小于100 m的浅层三维地震勘探,由于受到多种条件的限制,相关的研究和应用成果还很少.为了研究浅层三维地震勘探技术的应用特点,以南水北调某工程为研究对象,深入研究并开发出了服务于工程的浅层三维勘探采集、分析、处理、成果展示系统.包括设计符合现场地震地质条件的三维地震观测系统、针对浅层三维地震资料的特点对数据进行处理和解释、建立现场三维地震地质数据体.研究结果表明:浅层三维地震资料总体信噪比较高,获取的现场高精度三维数据体准确揭示了覆盖层的深度信息.     

基于倾斜摄影测量的三维不动产登记平台研究

倾斜摄影测量技术是当前一种新兴的测量技术,能够快速、有效地构建城市三维模型。本文对倾斜摄影测量技术以及城市三维建模技术进行了介绍,并分析了基于倾斜摄影测量的三维不动产登记平台,旨在为不动产登记平台建设提供参考。     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(1)——走滑活动断裂的探槽地点、布设与事件识别标志

古地震研究的主要目标是识别或揭露地质地貌记录的大地震变形遗迹,确定大地震发生的时间、复发特征、同震位移量等参数。要实现这样的目标,探槽开挖地点能否完整记录晚第四纪发生的古地震事件、能否获取大量的测年样品以控制事件发生的年代、能否正确地识别这些事件等是关键,并直接关系到未来大地震危险性评价的可靠性。由于走滑断裂位移发生的特殊性,好的探槽研究地点并不普遍。文中在综合分析走滑断裂同震地表变形特征、影响因素的基础上,通过案例分析,总结出可能成为走滑断裂古地震研究和探槽开挖的候选地点,如洼地、盆地、槽谷、断塞塘、被同步位移连续错开的冲沟床、连续的坎前堆积地层和多级地貌面连续变形等。组合探槽或三维探槽应该是走滑断裂探槽布设的首选。跨断层微地貌位错、断错地层以及上覆更新地层、局部坎前堆积和裂缝充填堆积、不同地层单元沿断层面位移量的突然增加或降低、不同程度的弯曲变形、不同期次的古断塞塘(坑)堆积等,可以作为重要的事件识别依据。要降低古地震识别的不确定性,需要理顺研究程序,明确技术方案,逐一精心实施。认识和结论的得出需要反复推敲,并广泛讨论,同时需要注意细节以及各种信息的相互补充和印证。     

大型钢建筑高层结构的激光三维测量与仿真分析

高层建筑物在进行大型钢结构施工吊装中具有跨度大、结构复杂和高空对接等技术难度,获取空间几何数据的传统方法是利用全站仪来实现,在高层建筑物牛角上所贴的标志存在误差且高空作业粘贴标志危险大;与传统测量方法相比,地面三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取钢结构表面高精度三维信息及钢结构挠度,较全站仪获取空间单点信息更具效益性。以厦门国贸金融中心连廊钢结构为研究对象,首先介绍钢结构的施工吊装方案及所需采集的空间数据信息,接着以获取钢结构空间几何位置及预提升挠度值的需求出发,详细阐述点云数据的获取方案及后期处理技术和方法,并重点论述二维立面图空间信息的获取及钢结构连廊挠度值的提取分析等。通过与全站仪测量获取的数据对比分析可知,采用地面三维激光扫描仪能快速、精确地为高空钢结构吊装提供必要的空间数据及扰度监测,是有效的并优于传统方法,既保证施工质量,又为玻璃幕墙安装提供形态依据。该研究成果可应用于高层建筑物的钢结构施工吊装以及变形监测等。     

运用倾斜摄影测量技术精细提取新疆皮山县地质构造定量参数

介绍了倾斜摄影测量方法、数据采集的基本原理,并对新疆皮山县附近20.08km²的研究区进行了低空倾斜摄影测量数据采集与处理,获取了3.39cm高分辨率DOM、DSM数据、9cm分辨率的三维实景模型,以及等高线、坡度图等DSM衍生数据;其次,依据152个地表像控点对DOM、DSM数据完成了精度评定,其点位平面中误差1.7...     

基于Bayesian-MCMC算法的地质统计学反演及其在油藏模拟中的应用

在油藏开发中,三维地质模型的精度直接影响油藏模拟的可靠性,而三维地震高分辨率反演的岩性体、物性体等结果在传统地质建模方法中并没有得到充分利用.为此本文将基于Bayesian-MCMC(贝叶斯推理-马尔科夫链蒙特卡罗)算法的地质统计学反演成果直接用于三维地质模型的建立和后续的油藏模拟当中.基于Bayesian-MCMC算法的地质统计学反演技术将约束稀疏脉冲反演和地质统计学模拟技术的优势相结合,以地震数据体、测井曲线和以概率密度函数、变差函数表达的地质信息为基础,反演得到纵、横向均具有高分辨率的三维岩性体、孔隙度体、饱和度体、泥质含量体等.这些结果通过时深转换直接建立高精度的三维岩性模型、物性模型,为后续的油藏模拟提供了高精度的基础数据.基于该方法重新建立的三维地质模型细节更加丰富、重新计算的气田静态储量与动态储量吻合好、生产井的历史拟合效果得到了明显的改善.充分说明重新建立的地质模型具有更高的精度、其增加的细节更符合地下的实际地质情况.文章首先简要介绍了基于Bayesian-MCMC算法的地质统计学反演的方法原理和实现流程,随后通过实例展示了该技术的在三维地质建模和油藏数值模拟中的应用效果.     

基于三维高密度电法的地质BIM模型应用研究

地质体三维可视化BIM(Building Information Model)技术具有直观呈现地质体的三维赋存情况、实现地质体的空间计算与分析等众多功能,为工程设计和施工提供可视化的基础操作平台.目前,地质BIM模型的构建主要依赖大量钻孔资料和地质测绘成果.而由这些点状信息构建的三维地质模型易出现孔间盲区,且大量钻孔费时费力、破坏三维地质体结构,难以满足精细化、快捷、无损的地质建模需求.针对此问题,本文以豫北某拟建水库大坝工程为依托,利用三维高密度电法对坝址区左岸杂填土进行探测,物探解译成果结合少量钻孔资料快速精确构建工区地质模型.在此基础上,将大坝输水洞设计参数引入模型,直观展示沿洞线地质体与输水洞的空间关系.通过该方法计算施工开挖土方量比传统地质断面法多6000 m3,系孔间盲区基岩面下降形成基岩凹槽所致.研究表明,三维高密度电法成果结合少量钻孔资料可快速实现三维地质BIM精细化建模,为工程后期预算、施工地质预报以及构筑物优化设计提供可靠地质依据,也为精细三维地质BIM建模提供了一种新思路.     

小型无人机(sUAV)在基岩区古地震研究选点中的应用

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年等技术的发展,基岩断层面成为在基岩区古地震研究的良好研究对象。但是,受沟谷侵蚀、沉积覆盖和人为改造等非构造因素影响,并非所有出露的基岩断层面都能完整记录和保存古地震信息。因此,必须在基岩断层面上选择合适的研究点。传统的野外测量方法耗时费力,难以掌握基岩断层面的整体信息,即使通过高分辨率卫星影像也无法获得基岩断层面的精细结构。小型无人机航测(sUAV)采用低空摄影测量技术,可快速获取基岩断层面高精度的地表三维结构,为筛选目标工作点提供便利。文中以山西地堑系六棱山北麓断裂的马家窑基岩断坎为例,采用小型无人机航测结合SfM摄影测量技术,获得了基岩断层面的高精度三维地形数据,通过精细地貌解译和断层坎剖面分析识别了沿断层坎分布的崩塌破坏、沉积埋藏和侵蚀剥露等非构造因素,分析了侵蚀、埋藏和构造这3种典型的基岩断层面的形态特征,选取了适合开展古地震研究的基岩断层面点,展现了小型无人机在基岩区古地震研究工作中发挥的重要应用潜力。     

基于重磁三维建模与机器学习的成矿预测方法——以朱溪外围为例

三维地质建模是实现深部矿产勘查突破的重要途径,通过对控矿地质体建模,可以直观刻画控矿要素之间关系,实现矿集区“透明化”,进行深部找矿及预测.本文利用赣东北矿集区及外围1：5万重力数据和1：5万航磁数据,开展位场分离获取用于重磁反演的异常数据,再分析物性和岩性之间的关系,完成人机交互重磁反演,最后通过剖面建立朱溪矿区及邻区的三维地质模型.在三维模型建立的基础上,利用BP神经网络,选用随机单元作为样本训练,对朱溪矿区进行成矿预测并获得以下主要认识：(1)获得了赣东北矿集区朱溪外围的三维地质-地球物理模型,获取了地下5 km深度的岩体、地层的三维空间形态;(2)利用BP神经网络对矿集区进行成矿预测,得到了矿集区不同位置的成矿有利度分布图,成矿有利单元与前人划分的成矿远景区大致相符,为赣东北矿区继续找矿提供了依据,也为类似矿集区寻找深部金属资源提供了思路和技术．     

一种地质体三维建模与可视化的方法研究

地质结构是在时间维内地质过程演变的产物,以三维形态存在自然界中,但是很多地质学家仍然依靠二维或一维的形式来记录和发布地质数据,丧失了很多空间信息,原因之一是现存方法在表达地下三维地质体有很大的局限性．为了分析和解译地质地图模型,基于现有的建模理论,提出了结点．层数据模型组织不同实体类型的地质数据,实现地质观测数据和几何模型的一体化表达与存储．在此基础上,通过快速构建多分辨率三维地质模型,实现大规模地质数据集的可视化方法,满足地质学家操作、分析和解译三维地质体的需要．实验证明,本文的方法能很好的实现大规模三维地质数据建模和自适应可视化,同时为实现空间数据的集成和共享提供了一条很好的解决途径．     

测井、井间地震与地面地震数据联合约束下的地质统计学随机建模方法研究

利用能够整合测井信息与井间地震信息的地质统计学随机模拟方法,结合传统的地质统计学反演思路,得到了一种能够同时整合测井、井间地震与地面地震三种先验信息的地质统计学反演与储层建模方法.由于井间射线信息、测井信息与地面地震数据在随机反演与建模过程当中都得到了尊重,因此与传统地质统计学反演仅利用了测井与地面地震数据相比,本文的地质统计学反演与建模方法更充分地利用了先验信息,有效提高了反演的精度,降低了随机建模中的多解性.基于理论数据的测试证实了上述观点.     

测井、井间地震与地面地震数据联合约束下的地质统计学随机建模方法研究

利用能够整合测井信息与井间地震信息的地质统计学随机模拟方法,结合传统的地质统计学反演思路,得到了一种能够同时整合测井、井间地震与地面地震三种先验信息的地质统计学反演与储层建模方法.由于井间射线信息、测井信息与地面地震数据在随机反演与建模过程当中都得到了尊重,因此与传统地质统计学反演仅利用了测井与地面地震数据相比,本文的地质统计学反演与建模方法更充分地利用了先验信息,有效提高了反演的精度,降低了随机建模中的多解性.基于理论数据的测试证实了上述观点.     

考虑视觉传达效果的震后区域三维图像虚拟重建

传统二维震害图像方法对震后区域进行研究时,由于其拍摄角度具有局限性,震后区域图像的视觉效果不理想。提出基于三维激光扫描技术的震后区域三维虚拟重建方法,采用三维激光扫描仪测量震后区域,获取该区域的点云数据,采用Cyclone软件合并点云数据后,得到震后区域拼接后的整体点云图,将该图点云数据进行去体外孤点、去噪声点以及点云取样等处理后实施封装,在封装的点云数据上采用Sketch模型实施贴图操作,实现视觉传达效果理想的震后区域三维图形的虚拟重建。实验证明,所提方法对震后区域的三维图像虚拟重建结果精度高、视觉效果好。     

全国地震形变数据空间应用管理平台的设计与实现

通过分析传统纸质线划点之记、场地图、地质断裂活动构造图及台站观测环境等地震资料存在查阅繁琐、表达形式单一和信息量匮乏的诸多弊端,给出了“全国地震数据空间应用管理平台”的整体设计思路与功能模块实现过程,同时基于倾斜摄影测量与结构运动恢复技术(SfM),以典型跨断层场地为例,对现有二维平面地震数据构建了厘米级高分辨率三维实景模型,并将其植入该管理平台。使用效果表明：地震资料实景三维表达不但还原了外业实地监测场景和断裂产状等信息,还可提取观测曲线、活动构造定量参数,给相关科研工作者带来了全新的使用体验,更为我们传统会商提供了一种新型的会商模式。     

影像三维激光扫描测量技术在风沙地貌台风响应模式中的应用研究

影像三维激光扫面测量是目前前沿的监测技术之一。在阐述影像三维激光扫描测量的原理及在分析其理论测量误差的基础上,采用影像三维激光扫描技术于2014年至2017年实地对福建平潭岛百犬山海岸地貌进行了21次观测,分析结果表明:影像三维激光扫描技术与传统的风沙地貌台风响应监测相比具有速度快、精度高、能实时测量出其变化量等优点,在风沙地貌响应监测中具有广泛的应用前景。