带约束的体元属性插值方法与可视化表达

在地质体体元剖分、属性插值中如何实现属性模型和空间结构模型的一致性,体现地质知识的表达,是一个难点问题。融合边界表示法和角点网格模型,以B-Rep表达地质体空间形态,以角点网格模型离散化地质体,建立地质体三维结构模型及其属性模型。充分考虑到地质原理和相关的地质约束条件,对位于断层面两边同一地层插值时,采用"距离环绕法"求点对距离参与插值计算。在地质体建模时引入"等时地层"的概念,纵向上采用分层插值的方式对属于同一等时地层的地质体属性数据进行求值,横向上采用分区域插值的方法,通过提取沉积相边界来添加控制线约束插值,很好地解决了地质体结构模型对地质体属性模型的插值约束问题。将理论与实践相结合,利用福州三维城市地质数据,将基于角点网格的体元模型和三维属性插值算法实际应用到三维城市地质系统的建模中。     

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。     

滑坡体三维地质建模与可视化分析

针对滑坡地质研究的自身特点,提出了面向滑坡地质体三维建模的NURBS-BRep混合数据结构和地质结构单元实体构造技术.通过对滑坡基础地质数据的预处理、滑坡数字地形和滑动面的三维建模、地质结构面的系统构造、地质结构体的生成和显示,形成了一套完整的滑坡三维地质模型的构建方法.将该方法应用于某水库滑坡,建立了相应的三维滑坡地质模型,并基于此模型进行了三维剖切分析、数字钻孔、等值线生成、滑块自动剖分、滑坡失稳可视化动态模拟和滑坡体方量精确计算等一系列实用的可视化分析,为滑坡稳定性的准确计算和客观评价提供了有力的支持.     

三维地质建模中的多源数据融合技术与方法

建模数据多源性是三维地质建模最大的特点,模型构建的关键是将这些数据有效地融合以提高模型的精度和可靠性。首先统一地理、地质、物探、化探、遥感、钻探、采矿等建模数据的坐标系和比例尺,构建原始资料数据库。然后运用等高线数据构建数字高程模型（DEM）面,以DEM面为载体实现了地表填图路线PRB（point-routing-boundary）数据、矢量地质图、栅格地质图、遥感影像图等地表地质数据的有效融合;在已有地表地质数据和地下地质数据约束的条件下,通过约束及离散光滑插值技术实现了地表地质数据和地下地质数据的融合;根据已有建模数据确定合理的建模单元,对数据库中的点、线、面、体等数据进行归类,构建与建模单元一致的原始资料数据库。最后在原始资料数据库中,以高精度地质数据为约束对物探数据进行地质解译,综合已有建模数据,并考虑地质体的三维空间展布,实现了不同精度数据之间的融合;以主要建模数据构建初始地质界面,以高精度建模数据对已构建的初始地质界面进行约束,实现了主要建模数据与次要建模数据的融合。其中,点对线约束、点（线）对面约束、面对面约束等约束建模技术在建模数据融合过程中起重要作用。     

基于TIN的三维地层建模及可视化技术研究

基于多层格网模型的表面建模方法,以及以此为基础形成的类三棱柱体元建模方法,要产生大量冗余的三角形面片或者细长的三棱柱单元,既不利于三维模型的快速浏览,也不能满足数值计算单元剖分的原则。采用TIN（不规则三角网）来表达地层面模型可以消除数据冗余。根据数据源的特点,实现了直接通过逐点插入法构造TIN模型,或者先通过Kriging插值法构造格网模型,再转化为TIN模型,以及利用等高线数据构造TIN模型。对TIN的裁剪算法进行了探讨,实现了地层面裁剪和断层的三维建模技术。借助可视化开发类库VTK,实现了三维地层模型的多种可视化表达方法。根据龙滩水电工程地质勘查情况,建立了坝址区域的三维地层模型。     

基于多源数据融合的相山火山盆地三维地质建模

随着三维建模技术的日益发展,单一数据源建模已不能满足建模需求。文中通过对多源数据建模方法的阐述,综合地质、物探、化探、遥感、钻探等多源数据的融合方法进行详细解释。将多源数据按表现形式划分为图件类、文字信息类,并通过一系列数据处理工作将原始数据整合至三维空间数据库。以GoCAD建模软件为平台,详细阐述了地形地貌、钻孔、地层、构造、岩体、矿体等对象的建模实现方法,引入GoCAD软件的半自动化流程建模法建立构造-地层实体模型,并提出两种岩体实体建模方法,实现岩体实体模型的构建,最终构建相山火山盆地三维地质实体模型。     

基于Open GL条件随机模拟三维模型可视化

利用两阶段建模思路建立条件随机模拟模型。第一阶段在地质体表面利用Denaunay三角网剖分算法实现三角网网格化，第二阶段用Denaunay四面体剖分算实现地质体的四面体网格化，并对四面体单元进行三角面插值，进而得到三角网，最后用OpenGL实现地质体三维模型的可视化。     

一种改进的三维地质体模型存储与重构方法

目前,在不同的三维地质建模软件下建立的模型无法在统一的场景中集成显示和分析应用,数据交换共享难,数据存储量普遍较大。在现有的建模方法下,三维地质体的布尔运算比较困难。因此探索一种存储量小、易于数据共享交换与空间分析的三维存储方法是当前趋势。基于空间位置枚举法提出了一种存储量小、易于数据共享交换与空间分析的三维存储和重构方法。首先用任意已建好的地质模型建立栅格金字塔加快显示速度;在此基础上对地质模型进行剖分生成剖分长方体,再将剖分长方体存储成六位编码;最后对六位编码进行三维重构,利用Open GL技术基于VC++平台进行三维重绘。计算了重构模型的均方根误差(RMSE),其平均值为0. 39。实验结果表明:此存储与重构的方法是可行的,对减少三维地质体模型存储量、数据的迁移共享交换有一定的价值。     

一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

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。     

MORPAS系统证据权法在中大比例尺成矿预测中的应用

证据权法在大范围中小比例尺成矿预测中的应用效果良好,但对于工作程度较低的小范围中大比例尺预测工作则鲜有涉及。以阿拉善某一研究程度较低的小范围中大比例尺地区为研究对象,在地质调查的基础上,结合该区空间位置统计分析结果,选择了符合条件的证据图层,按80m×40m北东向网格单元将各证据图层属性进行链接,基于MORPAS系统中的证据权模型,定量分析了各证据层与Cu高值点分布的相关性,并通过图形方式直观表达了找矿有利地段的空间分布特征。经过验证,研究区两条探槽都见到了矿体,说明该方法在研究程度较低的小范围中大比例尺成矿预测中具有可行性。     

基于OLI和GF-2数据的锰矿化信息提取分析与对比 —以新疆西昆仑玛尔坎苏锰矿带为例

本文在充分分析锰矿样品的实测波谱典型特征和矿化蚀变信息提取方法的基础上,基于Landsat OLI数据和国产GF-2数据影像,利用主成分分析法（PCA）对新疆西昆仑玛尔坎苏锰矿带进行了锰矿化异常信息提取,并对这两类数据的锰矿化信息提取结果进行了对比分析,进而讨论两类数据在锰矿化信息提取精度上的差异。研究表明：基于OLI和GF-2两类多光谱数据提取的锰矿化信息都取得了良好的效果,将已有的锰矿区与锰矿化点全部提取了出来,同时也提取出了未开采的锰矿化异常信息,验证了所采用信息提取方法的有效性;相比空间分辨率较低的OLI数据,高空间分辨率的国产GF-2遥感数据能够更好地区分锰矿化异常与阴影,更能精确地识别锰矿化异常的分布。因此,高空间分辨率多光谱数据在区分光谱特征差异较小的地物时具有较大优势,可为研究区下一步遥感找矿预测提供有利线索。     

直流电法超前探测沙槽模拟实验

直流电法超前探测是研究掘进工作面前方地层电性变化规律,预测掘进面前方含、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术。本次超前探测实验是通过在沙坑中埋设已知的低阻体,在模拟巷道中布置电极的方式,采用网络并行电法勘测系统将前方已知的物体探测出来。因为资料采集不受外界电流和其他环境的影响,探测结果较为理想,可以较为清楚的反应前方的异常体,验证其电法超前探测的可行性。     

基于深层土壤数据的多维分形成矿异常识别研究 ——以铜陵矿集区Cu元素为例

以铜陵矿集区Cu元素为例,开展基于深层土壤数据的多维分形成矿异常识别研究。结果表明,在土壤采样密度相对较低、元素含量空间分布差异不大的情况下,多维分形克里格插值法较普通克里格插值法对于成矿异常的识别具有极大的优势。对于铜陵矿集区这类矿床开采、开发程度已较高,表层土壤元素分布主要受控于外源污染的老矿集区,基于深层土壤样品数据的多维分形克里格方法可以有效地进行成矿异常识别,服务于老矿集区的深部、外围隐伏矿床找矿。而对于空白研究区,无论是基于深层土壤数据还是表层土壤数据,多维分形克里格方法应同样有效。多维分形方法下土壤元素成矿预测的异常下限值确定尚无标准,文中采用元素含量 矿床数目累积频率的计算方法,基于该方法提取的成矿异常区域较好地识别出了绝大多数已知矿床,同时识别出了值得作进一步异常查证的空白异常区域。     

泥石流调查遥感解译新方法研究

文章在分析总结近年来遥感技术在地质灾害调查评价工作应用的基础上,针对存在的不足,就区域小流域泥石流地质灾害调查评价的遥感解译应用,提出了基于虚拟GIS和水文空间分析的遥感解译方法（RSVH）。该方法综合利用虚拟GIS、遥感图像数字处理技术和空间分析技术,将大尺度区域降级为较小尺度的空间逻辑单元。针对各单元应用遥感影像和高精度DEM数据创建三维虚拟场景。同时叠加地形、地质、岩性、土壤、灾害等具有丰富属性信息的图层,较好地解决了大尺度区域范围内遥感解译工作面临的困难。为小流域地质灾害的调查工作提供了新思路。     

卫星地图软件在地质矿产工作中的应用

在缺少资料的工区开展野外地质工作时,会遇到诸多困难。借助当前一些软件,免费从互联网下载工作区地形及影像数据,通过分析处理,可以绘制出工作区地形图、影像图等基础图件,从而保障调查工作的正常进行。     

基于易滑地质结构与多源数据差异的岩溶山区大型崩滑灾害识别研究

岩溶山区地质环境复杂且脆弱,重特大崩滑地质灾害时有发生。如果对岩溶山区的地质环境认知不准,将直接导致对灾害识别能力不足。文章围绕岩溶山区裸露型岩溶陡崖、复合岩组型斜坡以及非裸露型岩溶斜坡3类基本易滑地质结构差异,探讨多源数据条件下更具适用性的识别探测方法。对于空间影响面积小的厚层岩溶陡崖结构,星-地组合识别方法更加适用,基于GNSS的识别探测方式可在获得动态变形趋势基础上,对可能发生的失稳模式进行初步预判,同时可对InSAR解译的地表位移进行矢量化校正,有利于提高对具有相同或相近SAR数据条件地区的灾害识别程度。对于具有较大空间影响面积的斜坡区域,可优先选用基于InSAR的遥感技术来获取地表变形结果,对于有致灾风险的大变形区还可结合易滑地质结构及外部影响因素对其可能失稳模式进行预判或反演分析。任何灾害识别方式都有其局限性,在实践中可根据不同地质结构特征与灾害类型特点,通过多源、多维度监测来构建综合识别体系,探索更具适用性的识别探测与数据分析新思路。      

面向基元的高空间分辨率矿区遥感影像土地利用分类

为了合理开发矿产资源和有效监测矿区生态环境,采用面向基元的分类方法,对广西横县某矿区的高分辨率航空遥感影像进行了土地利用分类.通过优化分形网络演化多尺度分割方法,高效提取了矿区两个尺度上的影像基元层;基于基元信息,详细分析了各地表地物光谱特征、空间特征以及类相关特征,建立了研究区土地利用的分类知识库;采用决策支持的模糊逻辑推理法进行分类,使分类的精度从53%提高到了90%.表明面向基元的方法能较好地利于高空间分辨率矿区影像的各种特征进行高精度的土地利用分类.      

干旱地区烧变岩地下水资源储量计算方法研究

新疆哈密大南湖矿区属典型的大陆性气候,日照时间长,降雨量小,年蒸发量是年降雨量的80倍以上。该矿主要含煤地层为侏罗系西山窑组。煤层厚,埋藏浅且易自燃,因而烧变岩区分布广泛。通过对矿区的自然地理、水文地质条件、单孔、群孔抽水试验资料的综合分析,认为区内烧变岩地下水的存储以静储量为主,并运用体积法、单位储存量法两种方法进行地下水资源储量计算。通过计算对比,认为用体积法计算的地下水存储量较为可靠。该方法对其他类似区的地下水资源储量计算有较高的参考价值。     

对拓展安徽地矿水工环地质工作服务领域的思考

在社会主义市场经济条件下,水工环（水文地质、工程地质、环境地质）地质工作服务对象由原来单一主体向多元主体转化,水工环地质工作服务领域的拓展也面临许多新的挑战,水工环地质工作应找准需求、寻求支撑、整合资源、创新机制,推动地质工作又好又快发展。