多源数据三维地质结构模型约束的属性建模方法：以北京市通州城市副中心为例

支持多源异构数据的三维地质建模方法一直是三维地质建模研究的重点和难点之一。本文以北京市通州城市副中心工程地质勘察为例,设计了一种多源数据三维地质模型自动建模方法。该方法首先在数据预处理阶段,利用剖面、地震剖面解译及等值面(线)等数据生成虚拟钻孔,从而将异构的多源数据统一转换成同构的虚拟钻孔数据,然后利用钻孔和虚拟钻孔实现三维地质结构的自动化建模;根据已构建的三维地质结构创建属性模型结构约束,采用六面体网格或四面体的单元结构构建属性模型网格;属性模型网格中的每个属性块通过三维空间插值方法进行属性赋值,然后将属性变化映射为颜色变化,建立了相应的三维地质属性模型,实现了多源数据三维地质结构模型约束的属性建模。该方法已经应用在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域,通过使用多源异构的建模数据,使构建的三维地质模型更加完善,有助于三维地质模型的推广和应用。     

综合多源数据的矿床三维地质建模——以四川某铅锌矿为例

四川某铅锌矿床深部存在一产状平缓的滑覆构造, 在地下深部分布广泛, 但地表无明显露头。传统的二维地质剖面难以展示全貌, 因此通过GOCAD软件建立三维地质模型, 展现该矿床地下地质结构与构造。首先以DEM、填图、钻孔、勘探线剖面、卫星遥感影像等多源数据建立地质数据库, 构建地形地貌模型; 然后利用地表填图和勘探线联合剖面的断层线建立断层模型, 确定了构造格架, 展现滑覆构造的产状分布; 其次利用钻孔品位数据进行空间变差函数分析, 在含矿层位进行克里金插值, 构建矿体模型, 并结合钻孔分层数据建立地层模型; 最终建立了综合地表、构造、矿体和地层的三维地质实体模型。在此基础上剖切实体模型, 讨论各地质单元的形态特征, 探讨深部成矿前景。结果表明, 通过综合该研究区多源数据的三维地质建模, 能将勘查过程中产生的原始资料整合在一个模型中, 该模型清晰地展示了地下地层、构造、矿体的产状与接触关系, 揭露隐伏构造, 并且在建模过程中能从三维角度检查原始数据的正确性, 提高认识, 为研究区深部找矿工作提供参考依据。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

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。     

基于多源数据的安徽庐枞盆地三维地质建模

基于安徽庐枞地区深部地质调查成果,探索了多源数据联合建模方法。以区域地质和成矿规律研究成果为基础,以深部探测最新认识为主线,综合地质、钻探、物探、遥感等多专业数据,联合构建庐枞盆地2 km以浅三维地质结构模型,实现了盆地结构、基底隆起、岩浆岩分布等三维地质结构的“透明化”表达。此外,构建了区内多个典型矿床模型,并对区域地质模型与典型矿床模型进行耦合验证,为庐枞地区三维成矿预测提供依据。     

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。     

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。     

基于多源数据融合技术的古墓室内外三维建模方法研究

为解决单一数据源建模中存在的信息不完整、粘连等问题,本文研究提出了一种基于多源数据融合技术的建模方法。其基本原理在于将地面激光点云与空地影像进行坐标融合,通过坐标转换,实现航摄影像坐标向激光点云所在的局部坐标系中的转换,确保点云与影像特征点成功匹配,进而完成三维模型重建工作。文章结合洞耳村蒙元墓的三维重建工作,深入分析了融合多源数据建模方法的数据采集、三维建模等关键问题。同时,本文采取可靠的成果评价体系,对最终成果进行精度评定,数据结果表明:基于地面激光点云与空地影像融合技术构建的三维模型具备更高的精度、完整性及真实性。     

基于多源数据融合的广州南沙核心区三维工程地质建模

安全合理开发利用城市地下空间需要城市地质调查工作提供支撑,三维工程地质建模是将城市地下空间的地质调查成果可视化呈现以便于实施地下空间规划、建设决策的重要手段。作为数据源的各类地质钻孔及其他相关数据具有来源不同、格式各异的特点,给数据建模和可视化呈现造成一定困难,而基于多源数据融合的三维工程地质建模能够解决建模效率低、可视化效果差的模型建设现状。作为粤港澳全面合作示范区和区域性综合服务中心,广州南沙核心区集聚高水平对外开放和经济深度融合的高端产业,其规模化建设急需开展三维工程地质建模,以实现空间利用高效化。本文通过原始数据处理、三维空间集成和多源数据融合三个步骤实现了对多源钻孔数据和其它信息的有效集成,依托南沙三维地质结构模型及信息平台搭建地质空间数据库,通过离散光滑插值（DSI）技术构建了三维曲面,并采用半自动建模方式,依据强制约束条件建立以钻孔为主、其它信息为辅的三维工程地质模型。模型应用于南沙核心区地下空间开发利用和地铁路线规划,提出了软土地面沉降的工程处理建议,助力建设“透明南沙”,为更加安全合理开发利用城市地下空间提供了科学依据。     

基于Voronoi图的三维地层自动建模方法

三维地质建模是一项学科交叉的研究内容,也是学界的研究热点。针对目前三维地质建模方法中建模效率差、自动化程度低以及对地层尖灭、夹层识别不足的问题,提出一种基于钻孔平面点集Voronoi图的三维地层自动建模方法。首先分析处理钻孔数据,按地层块体属性归类,而后通过平面连通性与高程连通性判定,确立基于Voronoi图的地层边界,最后将地层块体分为普通地层和夹层两种地层块体,分层构建地质模型。该方法在南京某地下工程中应用结果表明,文中建模适用于沉积地层的建模,能够较好地识别地层分布中常见的尖灭和夹层现象,实现,无需人工干预的自动化快速建模。     

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.     

三维地质建模应用于以钻代槽的方法研究

随着生态文明建设的进一步加强,绿色勘查理念的进一步深入,通过浅钻代替槽探在基础地质调查、矿产调查的应用中得到了进一步推广。在以钻代槽方法研究中,为了更为直观的用钻孔信息模拟槽探揭示地质体（矿体）的三维结构,研究了基于钻孔数据的三维地质建模方法,认为浅钻揭露的垂向地质体信息更丰富,基于钻孔,结合专家干预,可快速构建钻孔控制区域的三维地质模型,形象、直观、易用。同时,通过模型构建可以用来指导浅钻布孔。     

物探数据在三维地质建模中的应用——以新疆哈密盆地为例

在地质信息应用方面,三维地质结构模型有着重大表现能力,成为水文地质工程项目中不可缺的部分。目前,多数地区钻孔资料不足,针对物探技术的优势,笔者以物探资料丰富的新疆哈密盆地为例,根据风化壳划分理论基础和物探数据中视电阻率的变化趋势,利用离散数据拐点确定方法进行物探测量点的地质结构划分,并利用钻孔资料对分层结果进行验证;然后在物探数据缺失区设置虚拟物探测量点,根据地表第四系厚度分布情况,按照就近物探测量点的分层位置对虚拟物探测量点进行分层,使得全区地质结构的划分更加细致;最后在GOCAD软件中建立了研究区较为准确的三维地质模型。三维地质结构模型为进一步的地下水流动研究及水均衡计算提供了理论依据。通过对建模过程的展示,提供了利用物探数据进行区域三维地质建模的一种新思路。     

基于钻孔数据的含断层地质体三维建模方法

提出了一种构建含断层地质体三维模型的新方法。该方法以广义三棱柱作为建模的基本体元,根据钻孔数据的特点和知识推理规则,进行断层等复杂地质构造的推理和自动建模,避免了不必要的人为干预,扩展了钻孔数据建模的适用范围和表现能力。最后,通过研究实例展示该方法的实际建模效果。      

基于GOCAD软件的多源地质勘探数据接口开发

GOCAD(geological-object computer-aided design)在地质工程、地球物理勘探、矿业开发、水利工程等领域中应用广泛。在三维地质建模中,钻探数据、地球物理勘探数据是重要的建模依据,GOCAD本身提供了通用的数据导入功能,但对于实际的生产数据,并不能完全适用,需要经过一定的处理转换才能导入。本文基于GOCAD开发套件,针对生产中的钻探数据、地球物理勘探数据开发了数据接口,实现了快速高效导入多源地质勘探数据到GOCAD中的功能,大大节约了三维地质建模工作的时间。     

一种基于物性数据的深部三维地质建模方法

地质采样信息不足是制约深部三维地质建模的重要因素, 深部物性探测数据由于其易于获取而能够有效形成可视化模型.结合这一特点, 在地质调查项目工作中探索出了一种基于物性探测数据的三维地质建模方法.它首先利用岩石样品物性测量实验数据提取出物性参数及其对应地质属性的映射关系, 然后将不同地球物理方法所获取到的物性数据进行综合建模并解释, 最后将解释后的可视化模型转换为地质三维模型.实践证明, 该方法能够针对性地解决项目中的一些深部地质三维建模问题.      

虚拟钻孔在深层三维地质建模中的应用

在三维地质建模过程中,如何更好地利用多源数据帮助,建立拟合度高、符合地层分布规律的三维地质模型是目前业内的一个热点问题。在深层三维地质建模原始资料较为稀缺的情况下,通过提取物探地质剖面数据信息并加以利用,可以很好地丰富建模初始资料的来源。基于SKUA等GIS软件平台,本文作者提出了剖面数据→生成虚拟钻孔→提取marker数据→marker数据融合校正的方法,从而实现对建模过程的有效干预和控制,使生成的模型不断趋于精确。同时,在工程实例中检验了该方法的准确性和模拟效果。     

城市钻孔数据地下三维地质建模软件的实现

介绍了基于钻孔数据的城市地下三维地质建模软件的实现过程，提出了基于钻孔数据三维地质建模的总体思路、钻孔数据管理和层序分层方法，还介绍了软件的模块组成及应用实例。建立的软件实现了对城市钻孔数据的三维建模、可视化分析和科学管理，具有丰富的二维成图和三维显示功能，实例的应用也说明本软件是分析城市第四系构造格架和演化的有力工具。     

基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的三维地质建模方法研究

现有三维地质建模方法的操作过程十分烦琐、复杂。为降低作业人员的劳动强度,并提高建模的直观性和模型结果的准确性,提出一种基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的三维地质建模方法。在介绍了GIS结合AutoCAD和Google SketchUp构建三维地层模型的基本原理和工作流程之后,阐述了地质数据的处理和三维地质场景的构建过程,并重点阐述了地层表面的绘制、地层三维体模型的构建和可视化关键技术。最后利用C#语言基于SceneControl组件开发了三维地层模型可视化系统,并对构建的地层模型进行了展示。系列实验结果表明,该建模方法具有简单易学、可操作性强和流程化的特点,是一种非常实用的三维地质建模方法。