基于实时矢量剪切的三维地质体模型序贯剖面可视分析方法

三维地质模型是地质结构、成分、构造和地质数据在三维可视化空间的有效载体。而基于矢量剪切技术的地质切片,可以直接从三维地质体模型上快速提取纵横交错的虚拟地质剖面,直观地显示地下某一位置的地层结构及地质构造的空间形态。但孤立的地质剖面不能很好地表征地质结构、构造及地质现象的空间连续变化。为此,提出了一种基于实时矢量剪切的三维地质体模型的序贯剖面可视分析方法。运用基于多线程的实时矢量剪切技术,分别完成每个虚拟剖面的地质结构、构造和属性特征的布尔运算,生成具有空间拓扑结构和属性特征的可视化地质切片;依次生成整个地质体模型的多组序贯剖面,最终实现对三维地质模型的结构进行连续、动态显示。通过定制界面进行扫描方向、线程、剖面帧数等参数的控制,具有很好的灵活性、可控性和自动化程度,实现了对三维地质模型的实时、多角度序贯剖面的动态扫描,使得地质空间可视化分析更加直观、高效、灵活。     

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.     

水利水电三维地质模型覆盖层建模技术研究

近几年,建立水利水电三维地质模型成为地质工作者分析工程地质现象和掌握岩土体结构规律的一种新的有用手段。在CATIA软件的基础上,利用Visual Basic.net编程开发了适用于水利水电行业的三维地质建模平台,系统介绍了该三维地质建模平台,该平台包括覆盖层、地质层、水文层、模型分析、模型剖切、有限元分析等基本模块,结合三维地质建模软件提出了地质模型的覆盖层建模流程;针对建模过程中一些关键技术问题做了详细的分析研究,如原始数据处理、曲面分割、曲面缝合等。同时,该软件可实现对已建好的三维地质模型进行质量检测与修复,以保证地质模型的可靠性,最后利用该建模平台建立了某水电站的三维地质模型,利用平台的切割功能实现模型的任意位置、任意角度的二维剖切,以满足工程设计的需要。     

基于MapGIS的图切地质剖面系统面向对象设计与实现

地质剖面图可以清晰反映图区内地层、岩体、构造的空间分布特征,对于认识各种地质体和矿床赋存的地质条件和时空分布规律具有重要的意义.在GIS环境下对数字地质图开展图切剖面软件的研究和开发是一项基础且重要的工作,图切地质剖面图不仅可为地质工作者认识地质特征提供基础图件,还可成为三维地质填图基础数据来源.介绍了基于MapGIS的地质图切剖面软件的系统设计方案,深入探讨了图切地质剖面软件研发中的面向对象设计方案,成功实现了面向对象的图切剖面的自动生成及交互修编功能.所研发的制图技术高效实用,能够满足各种比例尺的MapGIS地质图图切剖面的编制要求.     

地质三维信息模型研究及其应用

地质三维模型研究与应用在地质构造研究、资源勘探与开发等领域具有十分重要的意义。针对地质勘探等原始离散数据采用UML建立数据静态结构模型,利于GIS空间数据库集中存储管理;根据原始数据的特征,采用矢量层面构模技术建立了三维层面模型,生成地层表面和地层层间实体的连续数据;三维可视化模型采用流行的OpenGL图形技术,实现了原始数据、特征层表面和地质体三维显示与交互式剖切操作等。基于组件开发技术建立了地质三维信息模型系统,成功应用于城市地质勘察三维建模与可视化分析,并指出可在三个层次对此模型进行重用与扩展,具有较高的推广应用价值。     

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。     

“平、剖面三维联动编辑”的实现途径

基于对平、剖面三维联动编辑的概念、动因的探讨及相关研究成果的认识,提出了平、剖面三维联动编辑的几何原理与实现途径,如:地质曲面的表达、基于等高线的曲面构建、剖面图的构建、以及平面图与剖面图的联动修改方法。并对三维地质建模的需求、矿产资源勘探应提交的三维地质模型、三维地质建模的数据标准以及广义的三维联动编辑等问题进行了延伸讨论。认为平、剖面三维联动编辑可能成为三维建模软件推广应用中的"杀手级应用"。     

VRGIS及其在向家坝水电站工程中的应用

向家坝水电站是金沙江流域水电开发中的重要控制性工程.该工程地质构造复杂,勘测数据庞大,地质工作者很难对其工程岩土体的分布规律有一个整体和直观的把握.为了适应这一当代巨型水电工程建设的需要,作者利用虚拟现实技术(VR)与三维建模技术,建立了向家坝Ⅶ坝址虚拟漫游信息系统(VRGIS),实现了对坝址区三维地质模型的手动和自动虚拟漫游,对地层、断层、水位面的实时查询,对模型的任意切剖、输出等功能,这对直观地反映场地地质信息的分布,整体把握场区地质构造辅助工程决策具有积极意义.该套系统在向家坝水电站的成功应用表明,其应用前景十分广阔.     

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。     

基于三维数字地质模型的地质空间动态剪切分析技术

基于三维数字地质模型的地质空间剪切分析是"玻璃国土"建设所面临的关键技术之一。其难点包括复杂三维数据环境中的高效实体布尔运算方法,以及相关三维实体语义信息的实时查询处理。采用基于BSP树的多边形合并与分解技术,实现三维空间实体的布尔运算与矢量剪切;采用多线程实现不同要素集合的并行裁剪运算,并在三维空间数据库引擎的支持下,进一步提升地上地下一体化信息处理和语义查询效率。以武汉市规划信息系统为例,实现了地下硐室和隧道动态开挖过程的三维地质空间剪切分析,并结合水利水电工程地下厂房设计和矿山三维巷道设计实例,说明了基于三维数字地质模型的地质空间分析的综合应用效果。     

Study of 3D Geological Modeling Based on Aeromagnetic Data

With the increasing difficulty of finding the shallow surface deposit and the increasing depth of resources exploration, three-dimensional modeling technology is more apparent in deep prospecting, and its accuracy directly determines the cognitive degree of geological body and metallogenic condition. For this, we put forward a set of the extraction technology of abnormal information combined with aeromagnetic data processing with three-dimensional geological modeling. Inversing the selected profile of the study area and obtaining each profile geological model, we built three-dimensional geological model of geological units by the method of profile linked, using undulating terrain three-dimensional block magnetic field forward techniques to model the three-dimensional geological model of the whole area, and obtained the forward modeling results of the whole three-dimensional geological model and the geological unit. After the comparative analysis with the test result, adding reasonable geological constraints and revising model, through adjusting for many times, we made the model maximum close to the actual situation. The model can well reflect the geological information and make minimum fitting error of observations and theoretical field, with which geologists can use the most of their experience and get more regional geological understanding. Using the thought of main block and secondary block to subdivision modeling of geological body, on the condition of ensuring the accuracy of model, the number of the total model block decreased and the multi-window and multi-geological body parallel computing method were used to improve the modeling speed, effectively solve the limitation problem of the model complexity in the process of the three-dimensional inversion modeling method, and easily form complex and different sizes three-dimensional geological model. We applied this method to the Hubei Daye area, constructed the three-dimensional geological model of Daye Iron Mine, and verified the feasibility and rationality of this method.     

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。     

复杂造山带地区三维地质填图中深部地质结构的约束方法: 西准噶尔克拉玛依后山地区三维地质填图实践

在地球物理资料稀少、钻孔数据匮乏的复杂造山带地区进行三维地质填图, 目前尚处于实践探索阶段.我们的填图工作思路是: 以精细地表地质调查为基础, 在地质-地球物理-钻孔等多源数据约束下, 充分利用野外走廊带解析剖面、实测自然剖面、地球物理解释剖面等资料, 进行人机交互式三维地质建模, 并根据使用资料的准确性、空间分辨的精细程度等对模型的可靠程度进行分块评价.浅表层以地表地质信息(包括产状、地层层序关系、地层厚度、褶皱形态、断层性质与位移、局部和区域概念地质模型等)约束为主, 深部地质结构则主要依据地球物理剖面资料, 少量钻孔资料不仅用以校验地球物理资料解释的可靠性, 并对模型施加强约束.以西准噶尔克拉玛依后山地区三维地质填图为例, 着重讨论了在三维建模中如何具体实现上述思路和约束方法.实践证明, 该填图思路和建模方法是行之有效的, 可操作性强.      

空间集成方式的三维地质图编绘关键技术

以往的三维地质图由于多是仅利用数字高程模型（DEM）对平面地质图进行z轴方向的扩展,并不包含真三维的属性信息和空间信息,因此其在空间查询、分析和决策方面表现出明显的局限性。笔者首先分析总结了地上地下空间数据和现有数据模型的特点;然后使用UML建模工具建立了基于Geodatabase的地上-地下、地质-地理、属性-空间一体化的数据库模型,在此基础上设计了地上地下一体化的数据库原型,并借鉴地上地下集成建模的思想,探讨了在ArcGIS Engine环境中进行三维地质图编绘的思路和方法,实现了具有空间查询、分析等真三维特征的地质图的编绘;最后研发了相应的系统原型对该方法进行了实例验证。结果表明：地上地下集成建模可以解决地上地下三维模型的无缝集成问题,以空间集成的方式进行三维地质图的编绘具有一定的可行性和实用性。     

基于地质体的地下厂房开挖变形插值方法

为了快速地获取施工过程中地下厂房区域的变形分布,在利用建立的三维地质模型的基础上,根据设计资料在地质模型中加入地下厂房模型和监测仪器模型,并根据设计资料的特征,设计了一套三维监测仪器图例,提出了基于设计资料快速加入仪器模型的方法。根据建立好的地质体地下厂房监测模型,进一步结合了基于监测仪器、三维地层、结构面的三维空间位置分布情况,充分利用监测仪器监测到的变形数据,进行了地下厂房变形分布的方法研究。根据监测仪器、地层和结构面的空间信息,改进了Shepard（谢别德）插值方法,使得变形分布插值更加趋近于真实。针对糯扎渡地下厂房工程实例,检验了方法的可行性。     

浅议地质录井技术在煤田地质勘探中的运用

地质录井作为石油地质的一项必需技术已为地质界所公认,在石油钻探中,录井技术可以较准确地判定油砂层的位置,将地质录井技术运用到煤田、水文钻探中,可以在取心失败或者无心钻进中有效判定目的层层位。地质录井资料,也是测井解释的重要依据。     

基于地质矢量信息的冲积扇储层沉积微相建模： 以克拉玛依油田三叠系克下组为例

冲积扇储层具有典型的非平稳分布特征,传统的基于平稳假设的地质统计建模方法无法准确模拟其沉积微相。在充 分分析其沉积微相分布特征的基础上,以克拉玛依油田三叠系克下组冲积扇储层为例,综合现代沉积、密井网、露头等信 息,应用基于地质矢量信息的多点地质统计学方法建立了精细、合理的储层沉积微相三维模型。首先,综合现代沉积特征 与地下储层沉积微相解剖成果,应用“模式指导、规模约束”的方法,建立符合研究区沉积模式和定量规模的训练图像和 基于冲积扇沉积体系的矢量坐标系统,表征了训练图像的地质矢量信息,提出基于预模拟实现的模拟域地质矢量信息表征 方法,建立了待模拟地质体的三维矢量信息模型;最后,采用基于矢量信息的多点地质统计方法建立了冲积扇储层沉积微 相模型,并采用多种标准对模拟实现进行可靠性分析。模拟结果表明冲积扇相带分布符合地质认识,沉积微相的形态、展 布特征、组合样式、规模与训练图像、地下沉积微相解剖认识相符。     

OpenGL在三维地质模型可视化中的应用

本文介绍了作者在将ＯｐｅｎＧＬ应用于三维地质模型可视化中的经验与体会。首先介绍了用ＯｐｅｎＧＬ显示三维地质模型的几个技术关键。包括模型绘制、投影变换、取景、ＴＩＮ表面显示、旋转、颜色与材料等。然后介绍了笔者基于ＯｐｅｎＧＬ的剪变换和缓冲区累加功能提出了的”切片合成法”的原理、用途、应用注意事项和应用于煤田地质勘探中煤层底版等高线图制做的实例。     

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。     

地质灾害监测无线自动化采集传输系统的研究与应用

地质灾害监测数据自动化采集传输相对其他行业有其特殊性,但各种自动化的测量仪器及通讯手段的迅猛发展,又为地质灾害监测的自动化提供了有利条件。介绍了基于GPRS/GSM网络的远程数据采集传输系统的研究和在地质灾害实时监测示范站中的应用。结果表明,基于GPRS/GSM网络方式构建网络化灾害监测系统是可行的、经济的和方便的,也是地质灾害监测技术发展的必然趋势。