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．     

基于Kriging方法的三维地质可视化系统构建

针对传统三维地质建模方法存在的诸多问题,对基于Kriging方法的三维地质体构建进行研究。选取某地震工程项目钻孔数据为主要研究对象,在Arc GIS平台上通过地统计分析,实现了复杂三维地质体的快速、准确建立。在此基础上,采用Arc Engine作为二次开发组件,完成该地质体三维展示系统的开发,实现三维展示、专题图出图、三维分析等功能。     

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.     

工程勘察中激光三维扫描和建模技术研究

激光三维扫描和三维地质建模技术的应用,使得工程地质体的变形、沉降、扭转、位移勘察工作变得更加高效、快速和经济.简要介绍了逆向工程的基本思想,探讨了逆向工程在工程勘察中的应用模式,基于激光三维扫描仪器Trimble GS200和三维数据处理软件CATIA,阐述了工程勘察过程中数字模型的建立方法和图像数据的处理流程,并通过对处理结果的分析来完成工程勘察的目标.通过对一个实体数据实例的分析和模拟,实现了对实体表面地质数据的全面分析和动态监控.分析发现,联合应用激光三维扫描和三维地质建模技术,能够在河道变形分析、大坝位移与变形监测、飞机跑道路面勘察、桥梁变形监测等工程勘察工作中发挥作用,其发展前景非常广阔.     

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.     

大规模数值计算的层分布物理参数研究

随着计算机技术的飞速发展和地震台网的建设对大城市的地震动数值模拟变成可能。应用地质．地貌以及地球物理勘探等资料建立的三维层结构是保证地震动计算准确性的基础。提出并论证了关于三维层分布模型的建模思路和相关数据处理方法。据此所建立的三维模型符合研究目标区的实际情况,同时,所提供的方法还便于模型的修改和升级。     

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.     

数字岩心逆建模理论下的储层参数定量预测方法

数字岩心微观孔隙结构十分复杂,有限元模拟物性参数与弹性参数之间关系是非线性的,直接反演其物性参数准确度低、稳定性差.本文发展了一种数字岩石物理逆建模方法,实现了基于数字岩心的储层参数有效预测.从数字岩心基函数的构建出发,基于有限元方法,计算了一系列具有等间距物性参数值(孔隙度、泥质含量和含水饱和度)的数字岩心弹性参数(体积模量、剪切模量和密度),通过插值算法建立了数字岩心弹性参数三维数据集,从而实现了弹性模量的有限元数值解的快速构建;然后搜索弹性参数的单值等值面,通过等值面的空间交会得到交点,完成储层参数预测.测试结果表明:基于数字岩心逆建模理论的储层参数预测结果与实际模型一致,具有可行性,并且可以通过增加插值点数目提高预测的准确性;孔隙度和泥质含量预测结果稳定性很好,而含水饱和度对噪声的加入较为敏感.     

三维地质建模与可视化方法研究

设计了超体元实体模型、断层数学模型及褶皱几何模型, 以表达复杂地质构造的空间几何形态; 建立了面向应用的三维地质建模的体系结构, 提出以空间数据处理为基础、以实体建模技术为核心、以模型应用为目的的设计理念, 丰富和发展了三维地质建模的理论与方法. 根据这一理论方法, 提出基于特征的驾驭式可视化设计思路, 通过将数据库、图形库、知识库与三维动态模拟的系统集成, 直观、形象、准确地把握空间地质数据的局部特征与整体构架.     

广州地区三维地下速度结构模型建立及优化研究

利用广州地区详尽的深、浅部地震勘探资料,大深度钻孔和测速等资料,运用自主开发的建模程序和多功能商业软件的二次开发功能高速处理海量数据进行建模,采用开发的二元三次B—Spline函数建模方法解决大城市圈建模数据空间分布不均匀的问题并进行模型优化,建立了广州地区符合地质学和地形学理论三维不均匀地下速度结构模型,为基于活断层探测和地震动危险性评价基础上的强地震动预测（模拟）奠定了基础。     

地震波传播数值模拟

本文概述了地震数值模拟及其理论基础,阐述了地震数值模拟方法及特点．综述了地震数值模拟方法、三维建模和计算机硬件平台等方面的现状和进展．最后。给出了地震波数值模拟在地震勘探方法研究、地震观测系统优化设计、地震数据处理、地震资料解释、开发地震等方面的应用．     

CSAMT数据三维可视化的方法

CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景.     

基于多地震属性融合分割的地质异常体三维模型构建（英文）

根据三维地震资料开展地质异常体的三维模型构建可以给出地质异常体的形状和体积,能够直接用于储层预测、储量计算和井位部署等多项工作。针对现有方法因未有效利用多属性信息导致三维模型与实际资料不符的问题,本文提出了一种基于多地震属性融合分割的地质异常体三维模型构建方法。首先将多种地震属性划分为两类:基于边缘特征的地震属性和基于区域特征的地震属性。再根据两类地震属性在地质异常体分割中的不同作用,在水平集方法的框架下构建边缘与区域相结合的分割模型,实现多地震属性的融合分割。最后采用移动立方体算法提取零等值面,得到地质异常体的三维模型。该方法通过融合边缘与区域两类地震属性进行三维模型构建,不仅满足了相互独立的要求,还引入了更丰富的地质信息,解决了单一地震属性难以准确描绘地质异常体边界的问题。该方法用于中国四川盆地不同工区内溶洞与河道的三维模型构建,最终结果相比于基于单属性得到的三维模型更加符合地质规律。     

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.     

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.     

致密砂岩油气藏储层建模技术方案及其应用

致密砂岩油气藏是当前重要的油气勘探开发目标.该类油气藏普遍具有岩性致密、低孔、低渗的地质特征,储层与围岩的地球物理特征差异较为微弱,先验地质模型特征模糊、地球物理数据体约束性差,从而导致储层地质模型不能充分体现致密砂岩储层较强的非均质性特征.如何综合应用地质、地球物理信息,建立深度域的、定量化的致密砂岩油气藏储层三维地质模型,成为石油工业界关注的重要问题之一.本文在回顾储层建模技术原理及发展历程基础上,形成了将地质研究和地震数据信息充分结合起来的致密砂岩油气藏储层建模方案.在该方案中,在储层地质研究的基础上构建储层地质知识库,量化先验地质认识;通过地震属性优化和储层地震反演,构建对储层参数较为敏感的地震约束信息库;通过精细速度模型构建,将时间域和深度域的数据信息很好地进行匹配;通过构造建模、沉积相/岩相建模、相控下的连续型储层参数建模,建立起完备的致密砂岩油气藏储层地质模型.通过该方案在致密砂岩油气藏储层建模中的实施和应用,证实了该方案的有效性.     

复杂断层数值建模及程序接口实现

数值模拟计算是地学研究领域一个不可缺少的分支,其中一个重点和难点为如何精确快速地建立研究对象的数值模型,常用数值计算软件或者建模能力较弱,或者建模方法较为困难,制约着数值计算的准确度和精确性。本研究中,利用油藏地质研究中常用的Petrel软件,针对南北地震带鲜水河断裂带、龙门山断裂带及周边复杂地质构造进行建模研究,解决复杂断层(如倾斜断层甚至铲状断层)之间连接、切割等建模难点,并考虑地形及地层对网格构建过程的影响,实现复杂地质构造的快速建模。同时,构建Petrel与Adina等软件网格数据之间的接口程序,实现网格数据的相互移植,为进一步进行模型有限元模拟计算创造条件。以龙门山—鲜水河断裂带的三维地质模型构建为例,通过Petrel软件的快速建模及Adina软件的有限元计算,提供一种模型快速构建与大型有限元计算相结合的新途径。     

过程法数字岩心建模与弹性参数模拟研究

在数字岩石物理中数字岩心是弹性参数模拟的基础,现有的数字岩心建模方法虽然较多,但一般不能满足弹性参数模拟对骨架所提出的要求.过程法以岩石粒径分布曲线为约束条件构建数字岩心,是一种比较灵活的数字岩心建模方法.本文根据前人研究结果在过程法的压实过程中用一面状像素层表示颗粒与颗粒间的接触边界,使相邻的骨架颗粒能够相互区分,提高了数字岩心骨架结构的精细程度.在弹性参数模拟中,当变化数字岩心中的颗粒、颗粒接触边界和胶结物的弹性模量时,数字岩心的弹性模量发生相应的变化.数字岩心弹性模量的变化量与组成物质的体积含量及其弹性模量赋值有关.这说明能够利用数字岩石物理研究各种地质和环境因素对岩石弹性性质的影响.进一步分析认为,目前的建模方法对数字岩心的定义还不够充分,利用数字岩石物理解决实际地质问题尚有难度.     

空间之道

吉威数源作为领先的空间信息处理技术提供商和专业的地理信息应用服务提供商．吉威数源拥有自主知识产权的地理信息处理软件、遥感数据处理软件和数字摄影测晕软件：面向基础地理、自然资源、城市建设和国防安全,承担着一系列国家（国防）信息化建设重点工程：同时开展航测数据生产、遥感图像处理、GIS数据整理建库、数字城市三维建模、专题地图设计制作等大规模空间数据加工业务。     

基于MAPGIS的福建省矿山地质环境综合评价分析

福建省矿业开发产生的环境地质问题主要有占用破坏土地、破坏地貌景观、水土流失、水土污染、水均衡破坏以及采空塌陷、岩溶塌陷、崩滑流矿山地质灾害等。矿山地质环境综合评价单元的划分采用正方形网格单元。选取矿山地质环境现状、地质环境条件、矿产资源开发利用规划、矿山生态环境恢复治理难易程度等作为评价因子。根据各因子对矿山地质环境质量影响存在重大差异及可分层次的实际情况,采用质量指数评价模型作为矿山地质环境综合评价模型。利用MAPGIS的空间分析功能,对整个系统进行综合评价。然后根据综合指数的大小,将全省圈定出28个区的矿山地质环境综合质量划分为严重区、较严重区和一般区。