邹艳红三维地质隐式建模技术与应用素材
三维地质建模及应用实例
三维地质建模及应用实例张宝一;吴湘滨;王丽芳;刘修国;吴信才【摘要】文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例.在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型；在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析；地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件.【期刊名称】《地质找矿论丛》【年(卷),期】2013(028)003【总页数】8页(P344-351)【关键词】三维地质建模;实体模型;场模型;应用实例【作者】张宝一;吴湘滨;王丽芳;刘修国;吴信才【作者单位】中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中国地质大学(武汉)信息工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)信息工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】O23;P6280 引言随着“数字矿山”“数字油田”“数字城市”等概念的日趋成熟，二维空间信息表达方式的局限性愈来愈明显，众多地学研究领域都迫切需要从真三维空间角度来分析和解决问题，从而将三维地质建模研究推向了前所未有的战略高度。
所谓三维地质建模，是指运用现代空间信息理论和技术，在计算机中建立能反映地质空间内部结构与各要素之间的关系及其物理、化学属性的空间分布等地质特征的数学模型，对地质空间及相关的人类工程活动进行真三维再现和分析的科学与技术［1］。
基于伪速度模型的三维地质模型快速构建方法
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald14①作者简介：肖大志（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为开发地质，三维地质建模。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2102-5640-2084基于伪速度模型的三维地质模型快速构建方法①肖大志 周展 曾晓华 董德喜（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东湛江 524057）摘 要：在储量计算、油气田开发方案研究、正演模拟、油气藏渗流机理研究中，构造不确定性是一个重要的影响因素。
为评价构造不确定性影响，常规方法需要分步建立不同构造条件下的三维地质模型，且难以保证不同模型间地质参数分布一致性。
采用新方法，只要先建立基础模型，再通过基础模型的构造层面与相应条件下构造层面建立相应虚拟速度模型，即可实现基础模型在特定条件下地质模型的快速转换，同时实现基础模型和特定模型间地质参数分布的一致性，并有较好的推广应用价值。
关键词：三维地质模型 构造不确定性 伪速度模型 时深转换中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)04(a)-0014-03Rapid Construction of Three-Dimensional Geological ModelsBased on Pseudo- Velocity ModelingXIAO Dazhi ZHOU Zhan ZENG Xiaohua DONG Dexi(Zhanjiang Branch of CNOOC, Zhanjiang, Guangdong Province, 524057 China )Abstract: Structural uncertainty is an important factor in reserve calculation, research on oil-gas f ield development plan, forward modeling and reservoir f low mechanism study. In order to estimate the inf luence of structural uncertainty, conventional methods need to establish three-dimensional geological models under different tectonic conditions step by step, and it is difficult to ensure the consistency of geological parameters distribution among different models. Using the new method, as long as the basic model is established first, and then the corresponding pseudo velocity model is established through the structural layer of the basic model and the corresponding structural layer under the corresponding conditions, the fast conversion from the basic model to the geological model under the specific conditions can be realized, and the consistency of the distribution of geological parameters between the basic model and the specific model can be realized, which has a good application value.Key Words: 3D geological modeling; Structural uncertainty; Pseudo-velocity modeling; Time depth conversion构造因素是储量计算、油气藏前期方案研究、正演模拟、油气藏渗流机理研究中需要考虑的一个重要因素。
基于大数据和虚拟仿真技术的水文地质实践教学新体系改革探索
基于大数据和虚拟仿真技术的水文地质实践教学新体系改革探索作者：闫佰忠周亚红于开宁李铎李方红刘昭邱淑伟来源：《现代职业教育》2022年第34期[摘要] 为了提高水文地质实践教学的时效性和前瞻性，通过融合大数据和虚拟仿真技术，构建了基于室内实验室、室外实验场、校外实践基地和多种专业软件仿真模拟的“四维度”水文地质教学实践平台。
采取“虚实互补、以虚促实”的教学实践原则，扩充丰富了教学实践内容，增强了学生教学实践过程的操作性和锻炼性，完善了实践成绩评定体系，解决了教学实践场地、师生比低、资金不足的问题。
实践证明，这一平台能满足水文地质学相关课程的室内和野外实践教学要求，达到了强化学生专业知识实践，增强学生的野外独立工作能力和创新能力的预期目标，同时为地下水科学与工程专业进行工程教育专业认证服务。
[关键词] 大数据;虚拟仿真;水文地质实践教学;新体系[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2022）34-0046-04随着社会经济发展对工科应用创新型人才的迫切需求，高等教育对大学生的创新实践能力也提出了越来越高的要求。
特别是在新形势下，国家对人才的需求发生了变化，学科的战略发展方向改变以及地质行业转型的时期，对于高素质、具有创新实践能力的卓越工程师人才的培养提出越来越高的要求。
地下水科学与工程专业（前身为水文地质专业）是河北地质大学国家级特色专业、河北省一流本科专业建设点、河北省高等学校品牌特色优势专业，在学生培养方面已经具有完善的培养体系，但是传统的实践教学环节已不能完全满足“卓越工程师”培养的需要。
如何在大数据、虚拟仿真等新兴技术快速发展的新形势下，按照社会需求和新工科的要求进行课程体系整合，探索虚拟现实、数据挖掘等新兴技术促进水文地质实践教学改革，进而培养卓越的地下水科学与工程专业技术人才，已成为刻不容缓的工作。
目前，在新工科和工程教育专业认证背景下，大数据和虚拟仿真技术广泛应用于地质、水文地质实践教学中。
基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究
基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究王嘉伟1，2， 王海军1，2，3， 吴汉宁1，2， 吴艳3， 韩珂3， 程鑫1，2， 董敏涛3（1. 西北大学 地质学系，陕西 西安 710069；2. 西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；3. 中煤科工西安研究院（集团）有限公司，陕西 西安 710077）摘要：隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题，而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。
目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅，缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。
针对上述问题，以陕北某煤矿作为研究对象，对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。
首先，完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作，建立煤矿地质数据库。
其次，利用DepthInsight 建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作，即以钻孔分层数据作为地层控制点，通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序，并处理初始层面模型中的穿层异常，构建地层面模型和地质体模型，再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。
然后，采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息，利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。
最后，创建截断网格模型，通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型，实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。
基于三维地质模型，从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。
研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的精准治理提供靶区，助力煤矿智能开采建设。
关键词：煤矿三维地质建模；隐蔽致灾因素；地质透明化；几何建模；属性建模中图分类号：TD67 文献标志码：AResearch on transparency of hidden disaster causing factors in coal mines based on3D geological modeling technologyWANG Jiawei 1,2, WANG Haijun 1,2,3, WU Hanning 1,2, WU Yan 3, HAN Ke 3, CHENG Xin 1,2, DONG Mintao 3(1. Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, China ； 2. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University, Xi'an 710069, China ； 3. CCTEG Xi'an Research Institute, Xi'an 710077, China)Abstract : Hidden disaster causing factor is the key issue that restricts the construction of intelligent coal mining. The 3D geological modeling is the main technical means to achieve transparency of hidden disaster causing factors. At present, the 3D geological modeling technology of coal mines mainly relies on geometric modeling and attribute modeling as a supplement, lacking disaster attribute modeling for hidden disaster causing factors. In order to solve the above problems, taking a coal mine in northern Shaanxi as the research object, the 3D收稿日期：2023-11-09；修回日期：2024-04-07；责任编辑：盛男。
视景仿真技术课件ch4-2 三维地形场景生成 34
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图5
Application Type 程序应用类型，即你以何种方式漫游，提供的选择有 高飞，低飞，地面漫游，固定视点等等，一般用默认的地面漫游方式 ，如图6所示。
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图6
Select IG
选择要使用的显卡类型、帧速要求、转
换出的文件类型等，一般使用默认值，如图7所示。
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图9
Culture
选择默认的就可以了，如图10所示。
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图10
Stop
如图11所示。
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图11
全 部 设 置 好 后 ， 点 Finish 就 将 DEM 高 程 数 据 导 入 Project 中 了 。 单 击 Project/Source Data Library/Elevation Data可以看到刚才导入的文件， 右键单击选择Add to Window就可以在Thumbnail 面板中看到该高程图。
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2.1 Terra Vista软件的操作步骤
(1)DEM数据的导入
打开Terra Vista程序后，点击file下的New Project ，在弹出的对话框中选择路径保存，此时的保存类 型为*.ter（打开一个Project也是打开它的*.ter文 件），如图1所示。 在 鄱 阳 湖 的 例 子 中 ， 将 工 程 命 名 为 project4pics4km。
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图2
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s6/29
图3
projection
一般选择Flat Earth，如图4所示。
图4
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三维地质建模技术的研究与应用
由于 斜 井只有地 面坐标 和地下坐标 ， 断点 深度是测量 深度 ， 在二维 上进 行断点组合难 度 大且 准确率 低 ， 所以在 建立 构造 模型 时， 用 应 ｐ ｔｅ ｅ ｒ 软件内置的斜井轨迹校正程序， ｌ 输入斜 井 的井斜角、 方位角数据 ， 建立 斜井轨 迹模型。 对 斜井 的层面 海拔深 度进行校 正 ， 测井解 释层 将 面深度 回送到斜 井井轨 迹上 ， 输出斜 井轨迹 数 据， 将对应层面点坐标 及垂深 进行校 正。 校正后 使断点与斜井轨迹吻合， 能准确反映 出断点空间 的真实位置， 降低组合难 度。
２２ 点 重 组 ．断
《 ｅ
断点数 据在Ｐ ｔ ｅ软件 中的三维可视化 ， ｅｒｌ 使过 去 抽 象地 按 数据 分 析进 行 的断点 组合直 观化 ， 从而降 低了断点组合难度， 并提 高了准确 度。 从理论上讲 ， 同编号的断点应分布在同一 相
平滑的曲面上 ， 通过对 ｌ条断层的２ ４ ４ ４ 个断点的 反复分析判 断后， 发现绝 大多数断点都 在 主断 层面上， 但有少数断点偏离主断层面分析其原 因 有以下几种情况 ： ２． １ 除 组 合 不 当断点 。例 如 １ ２．去 ＃井 深 ８０ ２ ｍ处 断点 原来 解释 为７ 号断 层的 断点 ， ｌ 经
谗
图１斜井断点与轨迹 图２ ｌｃ ｏ ｗｅｌｔｐ示 意图 ｏ ｋ ｔ ｌ ｏ １ ．确保断层面穿过 油层部位断点 ．２ １
Ｉ． ．４ １ 断层附近构造 异常处理方法 利用断层和层位产生Ｈ ＲＩ Ｏ Ｉ Ｓ Ｏ Ｚ Ｎ Ｌ ＮＥ ， 激活其控制点， 调整层位 在上 下 盘的位置直到 合 理， 完成 之后再做一次ＭＡＫＥ Ｏ Ｉ Ｏ ， Ｈ Ｒ Ｚ ＮＳ使 断层和 层位 接触 关系按编辑 结 果重新 计算 ， 、 建 立合理的断层边部构造。 』 １ 建立三维相控属性地质模型的技术关 ． ２ 键 １ ． ． １ ２ 井所在网格值与单井单 层属性 曲线保 持一 致 利用ｓａｅ ｕ ｌ ｌ 流程， ｃ ｌ ｐ ｗｅ ０ ｌ ｇ 对加载的单 井孔 隙度 、 渗透率 、 饱和度屙 眭曲线数 据进行离 散化时采用最大值法， 生成离散化属性模型。 这 样可保证 井所在网格 值与单井单 层属性 曲线保 持一致 。 １ ．确定变异函数 主方向 ．２ ２ 』 选择要模拟 的沉积单元生 成一张 变差图， 反映该 沉积 单元 在平面 上的变 异性 ， 由此确定 主变程方向 １ ． 定不同沉积微相控 制下储 层属性 参 ．３ ２确 数变成范围 受 储层砂体 沉积特 征控制 ， 储层属性参数 的分布 存在 非均质性与 各向异性 ， 因此 需要 确 定不 同沉 积环境下的不 同沉 积微相储层属性 的 。 主次方向以 及垂向方向变程 数据。 ． ２、 三维地质模型 在油 田开发中的应用 ２Ｉ ． 数字化油藏， 展现三维形态 Ｉ 地 质模 型建立后 ， 把地下的油藏 形态进 行 了数字化， 直观地 反映出地 层的构 造形态， 断层 【 的倾 向、 向、 层之 间的相互 关系， 走 断 了解地 层 层位之 间的接触关系。
基于杨赤中推估法空间插值的三维地质隐式建模
基于杨赤中推估法空间插值的三维地质隐式建模邹艳红;黄望;阳宽达;褚慧慧;毛先成【摘要】杨赤中推估法是一种对空间域复合变量通过连续的几何滤波过程来建立核函数的最小二乘推估法,建模过程简便且能基于少量已知数据点取得好的建模效果.针对地质勘查中离散、稀疏而不规则分布的地质特征点数据难以构建地质体三维模型的难点问题,提出了一种基于杨赤中推估法的三维地质空间插值与模型建立的自动化方法.该方法首先以地质特征点数据库为基础,选用负幂指数函数模型建立适合三维地质空间插值的杨赤中推估法估值数学模型;在此基础上,构建一套基于杨赤中推估法的三维地质空间插值计算和地质体隐式建模的自动化实现流程与程序;最后以实例矿化插值数据为基础,采用基于移动立方体算法的三维隐式建模方法,快速构建实例矿体三维模型.与人工交互圈定地质体边界和进行矿体推断的三维地质显式建模相比,这种方法能快速直观地分析地质特征并处理样品分析数据,方法可行且高效.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】10页(P384-393)【关键词】杨赤中推估法;负幂指数函数模型;空间插值;三维地质建模;隐式模拟;大尹格庄金矿;山东招远【作者】邹艳红;黄望;阳宽达;褚慧慧;毛先成【作者单位】有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】P628+.2;P618.51杨赤中滤波与推估法是20世纪60年代由中南大学(原中南矿冶学院)杨善慈(1991)提出并发展起来的空间估值方法。
三维地质建模技术研究现状及其测绘应用
三维地质建模技术研究现状及其测绘应用摘要：地质测绘非常复杂且困难，通常存在三维实体，由于科学研究的不断深入，三维地质模拟引起了全球科学界的高度关注，目前正在开发各种三维地质模拟软件已被广泛使用。
也应用于各个领域，例如地质学、矿产资源学、水文学、环境学等等。
本文从地质的结构、类型、分布等方面对地质的三维特征进行系统分析，总结了三维地质模拟软件在国内外地质构造、地质工程、采矿勘查、物理学等领域的发展现状。
关键词：三维地质建模技术; 地质测绘; 应用;1 、三维地质建模技术的理论基础地质结构的形状具有两个基本表示形式：“数字”（结构元素，例如发生和规模）和“形状”（空间形式），复杂的地质结构始终可以通过点、线和面来建模。
三维地质建模技术可以收集许多元素并进行分析，尤其可以在空间坐标系中执行三维形态解释和分析。
作为管理三维地质现象的GIS，应将主要地质现象考虑为地层、缺陷和矿体。
地层是特定地质时代中的地层或岩石，相互连接的地层位于界面之间，可以位于具有趋势、坡度和深度数据的平坦楼梯前面。
但是，结构界面并不是真正的稳定表面，而是由于趋势和趋势变化而形成不完整的表面。
为了获得梯度，通常使用井数据，井测量数据和振动数据来确定波缺陷的表面积。
缺陷类似于地层，将岩体分为上下壁，但通常具有特定的表面，特定的宽度和特定的角度，检测和描述方法与地球表面一致。
为了确定矿物质的范围，必须通过表面勘测、地下挖掘和地质测深来确定。
通常通过钻孔的测斜仪数据计算，按照一定的规则（根据垂直和水平截面）放置钻孔，穿过钻孔的三维坐标（X,Y,Z）以及矿体的顶部和底部。
数字表面模型可以通过DM 模型来描述。
事实上，一些现有的地理信息系统软件也使用这一计算方法。
在地质勘测中观察到的数据，包括岩层和矿石，在空间分布方面非常不相同，在许多情况下只有几个不同的点。
由于情况复杂、迟觉运动畸变、损害和其他因素，如果存在诸如缺陷之类的不连续层，则数据的连续性和完整性将受到损害，数据的原始分布有时会发生变化，然而，你无法在整个区域进行持续的探查，因为牵一发动全身。
三维地质模型辅助地震采集观测系统设计及应用
第 １ 期
非 常 规 油 气
ＵＮＣＯＮＶＥＮＴＯＮＡＬ ＯＩ Ｌ ＆ ＧＡＳ
Ｖｏ Ｊ ． ２ ＮＯ ．１ Ｆ ｅ ｂ． ２ （ 】 １ ５
２ ０ １ ５年 ２月
三 维 地 质 模 型 辅 助 地 震 采 集 观 测 系统 设 计 及 应 用
梁 向豪 ，朱运红２ ，刘依谋 ，高 国成 ，段孟川 ，温 中涛
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ３ Ｄ Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ Ａｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｙ Ｓｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ａｃ ｑ ｕｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ
ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ，ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｍｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ．Ｗｈ ａ ｔ Ｓ ｍｏ ｒ ｅ ，ａ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｗａ ｓ
ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｔａ ｉｍ ｆ Ｂａ ｓ ｉ ｎ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ，Ｆｏ ｒ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｎ Ｔａ ｒ ｉ ｍ Ｂａ ｓ ｉ ｎ，ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ａ ｒ ｇ ｕ ｍｅ ｎｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ
（ １ ．塔里木油田公司勘探开发部 ，新疆库尔勒 ８ ４ １ ０ ０ ０ ；２ ． 东方地球物理公司塔里木物探处 ，新疆库尔勒 ８ ４ １ ０ ０ ０ ）
邹艳红三维地质隐式建模技术与应用
此后，国内外许多学者对三维地质建模与可视化技术进行了大量的 研究与实际应用工作，如：基于类三棱柱体的三维数据模型，广义三棱 柱构模技术，三维断层模拟和复杂地质体三维建模的线框模型以及三维 地质多体建模方法等的研究与应用。目前，地质体三维建模与可视化技 术得到了快速发展并已进入实用化阶段。
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
研究意义：相对显式模拟的地质体界线推断和交互式圈定， 隐式模拟方法可省去烦琐的人工操作过程，生成三维模型高效 且直观，便于对矿体进行概略性研究和进行储量的快速估算
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
三维地质隐式建模的相关研究：
部分学者结合几何、函数或空间统计的空间插值方法（如： 径向基插值、反距离加权、多项式插值、样条插值、克立格插 值、相似变形插值等）利用三维数据重构算法进行三维地质体 曲面重建，再基于面或体模型的地质体构模方法进行三维地质 体模拟；还有部分学者基于不规则的地质体离散数据，结合空 间插值方法构建连续的三维数据场，进行三维地质体重构或隐 式模拟的尝试 。
………..
技术路线图：
2三维地质隐式建模技术
用户
笔记本 个人计算机
空间插值计算
建立三维地质 空间数据场
地质体数据 三维重建
地质体三维 可视化
ODBC
三维地质体数据 提取
地质剖面图 勘探工程数据 各种样品化验表格数据
邹艳红-三维地质隐式建模技术与应用
问题研究：由于地质体的大尺度特征，以及受地质条件与勘查技术的局限
性，取样数据的数目及空间分布存在很大差异，对空间插值结果产生较大影响； 同时，不同的空间插值方法由于插值原理不同，对插值结果也会产生不同程度 的差异。需要研究不同空间插值方法在三维地质建模应用中的影响。
中南大学
Central South University
• 空间插值模型的自动实现
2) 地质体三维重建
• 地质体三维曲面重构算法
• 地质体的三维表达与可视化
中南大学
Central South University
空间插值方法
1) 空间插值
依据空间插值的基本假设和数学本质可将空间内插分类为：几何方法、统 计方法、空间统计方法、函数方法、随机模拟方法、物理模型模拟方法和综合 方法，其中以几何方法和空间统计方法在地学领域最为常用。
三维地质建模（3DGM）技术经过多年的发展已日趋成 熟。
中南大学
Central South University
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
存在问题：
现有的三维地质建模软件能够对各种复杂地质体 （如地层、构造、矿体等）进行三维建模，但建模 过程一般是按照显式模拟的方法，即首先基于勘探 工程数据绘制勘探线剖面，再在三维可视化环境下 按剖面人机交互圈定地质界线并生成地质体三维模 型，过程较为繁琐，且不同的人圈定的地质体有时 差异较大。
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
随着三维地质建模理论和技术的成熟，出现了大量的三维地质建模 软件，如国外的澳大利亚MAPTEK公司的Vulcan软件、英国Datamine 公司的Datamine Studio软件、澳大利亚Surpac公司的Surpac Vision软件、 法国Nancy学校开发的GOCAD地质建模软件、澳大利亚Micromine公司 的 Micromine 软 件 ； 国 内 的 三 地 曼 公 司 的 3DMine 软 件 、 迪 迈 公 司 的 Dimine软件，以及QuantyView和Titan 3DM等三维地质建模软件 。
2011年国家自然基金获得者——中南大学
中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学 中南大学
60 25 55 60 52 55 22 60 42 25 60 23 24 58 21 57 43 24 60 25 22 58 25 64 58 63 25 28 23 22
60 58 22 22 21 60 25 22 62 23 42 22 60 22 23 25 57 14 22 60 68 60 24 54 58 22 23 60 52 22
61172047 21105128 81171198 81171091 81171287 81170190 11101434 81171933 71171202 21105127 51178469 81101001 61104135 81170609 71103203 81172301 7117324 81170615 51104189 81171882 81171520 81172559 41104071 11104356 81100541 81101541
F010902 B0509 H0912 H0906 H0921 H0206 A011003 H1602 G0104 B050603 E080704 H0919 F030202 H0423 G0314 H1617 G0304 H2708 H1612 E080801 C060201 H0424 E0420 H1601 H1108 H1625 D040901 A040408 H0516 H1603
基于多智能体启发式算法的土地利用空间配置模拟研究- - 以长株潭城市群为例 曾永年 中南大学 曾珊 中南大学 肿瘤靶向性E1A超顺磁纳米载体对宫颈癌的放疗增敏作用及其分子机制的实验研究 急性眼高压后视网膜大胶质细胞MMP3的差异表达对节细胞选择性丢失的影响及其机制研究 曾乐平 中南大学 转运蛋白ABCG2及旁系群体在PTEN介导的白血病抑制中的作用 曾辉 中南大学 无线Mesh网络网关负载均衡关键技术研究 曾锋 中南大学 重金属湿法冶金过程消除钙结晶危害的基础相化学研究 曾德文 中南大学 mPGES-1/PGE2通过CCR7启动结肠癌Akt通路正反馈环促进β-catenin 通路活化 余术宜 中南大学 核苷类药物细胞内磷酸化过程的动力学研究 余鹏 中南大学 双功能新型PARP-1抑制剂的设计、合成与构效关系及作用机理研究 余聂芳 中南大学 单相单级光伏并网逆变器优化设计与运行研究 于晶荣 中南大学 复杂环境下我国企业突破性技术创新资源配置优化研究 游达明 中南大学 组蛋白去甲基化酶Jmjd3在系统性红斑狼疮发病机制中的作用及分子机制研究 尹恒 中南大学 MRP8/14-TLR4相互作用诱导生成的IL-1beta与内侧颞叶癫痫慢性期形成的关系及机制研究 尹飞 中南大学 易彦 中南大学 c-Myb介导的MLL/AF4对HOXA9/MEIS1的调控及其在难治性急性淋巴细胞白血病中的作用机制研究 RASSF1A抑制恶性黑色素瘤上皮-间充质转变和侵袭转移的作用与机制研究 易梅 中南大学 基于代谢组学的2型糖尿病高危人群风险评估方法研究 易伦朝 中南大学 RACK1表达下调/缺失在结肠癌发病中的作用及其机制研究 易红 中南大学 采用定量蛋白质组学技术筛选鼻咽癌化疗耐药相关甲基化失活基因 易斌 中南大学 CTGF基因低甲基化在糖尿病肾病发病中的作用及机制研究 易斌 中南大学 空间用全功能摩擦副与特殊工况耦合的摩擦磨损机理研究 姚萍屏 中南大学 宽光谱多金属氧酸盐分子光电器件的设计与组装 杨亚辉 中南大学 高强度高塑性超细孪晶铜合金的规模化制备及其组织热稳定性研究 杨续跃 中南大学 地铁隧道岩溶地基稳定性极限分析方法研究 杨秀竹 中南大学 PPAR-β在增生性瘢痕形成中的作用及其机制研究 杨兴华 中南大学 复杂状态时下限应力场分布机理的理论与实验研究 杨小礼 中南大学 S100A8通过自噬相关信号通路调控白血病耐药的分子机制研究 杨明华 中南大学 泛素连接酶c-Cbl在吸烟诱导VEGF-VEGFR2信号通路下调中的作用 杨敏 中南大学 miR-140-5p抑制肝细胞癌侵袭转移作用的研究 杨连粤 中南大学 重金属超富集植物“水热液化”后处理基础研究 杨建广 中南大学 miR-19b靶向TNFα介导人参皂苷Rh2衍生物诱导肿瘤细胞凋亡的表观遗传机制 杨芳 中南大学
地质地学数据模型及数据融合技术探究
１ ． ２ 地学 数据 特征
地 学 数 据 是一 类 具 有典 型性 的 空 间 数 据 ， 表 现 形 式 丰 富 多 样， 既 包 含 定 量 测量 数 据 ， 又 包 含 定性 文 字 描 述 。 地 学 问题 的解 决方法有很多 ， 形 成 的相 关 地 学数 据 比 由一 般传 感 器 所 产 生 的
道路、 河流、 等值 线 等 。 同样 也 可以 以点 、 线、 面三 个 类 型来 表示 。
２ ． ２ 地 学数 据融 合处 理的 一般模 型
在地学数据融合处理的公共概念上 ， 存 在 一 个 基 于 军 事 角 度 的一 般 处 理 模 型 。本 文 以 此模 型 为 基 础 ， 建 立 与 地 学 数 据 融
导率 、 磁化 率 的 物 理 量 。 两 者 之 间 显 然 在 数 量 级 和 物 理 量 纲 上 存在显 著差异 ， 但 是 只要 以 合 适 的参 量 作 为 基 础 ， 不 同 的数 据 源 也 可 以 反 映 同一 个 目标 体 。 总体来说 ， 在表 现 形 式 上 ， 地 学 数
２ 数据模型以及地学数据融合处理的一般模型
２ ． １ 数 据模 型
现实世界可以通过 Ｇ Ｉ Ｓ空 间数 据 模 型 得 到 抽 象 的 表 达 ． 此
数 据 模 型 是 将 具 有 相 关 关 系 的数 据 联 结 所 形 成 的 实体 集 ， 具 体
据能够分为物探 、 地质 、 化探等测量数据 ， 地形图 、 遥感 图、 地 质 图等图形数据 ， 经验性 、 描述性数据三大类。
可 以产 生 多个 变 量 。一 级 处 理 的 过 程 实 际上 是 对 不 同数 据 集 进 行操控 ． 具 体 综 合 了识 别 、 校对 、 相关分析 、 数据 或变 量 等 。由此 产 生 的结 果 ，部 分 可 以存 人 数 据 管 理 系统 中 直 接 为 客 户 服 务 ． 部 分 则 需 进 行 二 级 处 理 。 二 级 处 理 的 过 程 就 是 对 目标 进 行 评 估， 以前部分操作为基础 ， 利 用 不 同数 据 的辅 助作 用 ， 实 现 目标 识别 和评估 ， 并能够保 证评估 的精准度 ， 完 成 评 估 后 再 将 结 果 输 入 数 据 管 理 系 统 中 进行 保 存 。数 据 管 理 系 统 以数 据 库 技 术 为 技术 支撑 ， 在 此 基 础 上 实 现 对 结 果 数 据 的有 效 管 理 ． 然 后 以 数 据 库 技 术 服 务 于 人 民 的 日常 生 活 。地 学 数 据 作 为 一 种 空 间 数 据， 除 了拥 有 一 般 属 性 的 数 据 库 技 术 支 持 ， 额外 引入 的 Ｇ Ｉ Ｓ可 以 向地 学 数 据 提 供 空 间数 据 管 理 的 功 能 ， 并且 Ｇ Ｉ Ｓ能 够 将 结 果 的表现形式 转向空 间图层 ， 更大程度地 方便用户 的使用 ， 还 能
三维可视化建模在地质教学动画制作中的应用——以青塘野外实训为例
科技视界
作应具理解力尧适合性尧交互性尧注意力引导尧灵活性 等原则遥
渊4冤相较于二维教学动画袁三维更加立体尧逼真尧 清晰易懂袁 是未来制作发展方向遥 现存三维教学动画 极少袁 尤其是地质教学动画袁 究其根本原因是技术要 求高尧经济成本高遥 三维动画制作按秒计费袁每秒就要 上千元甚至是数千元之多遥 员援猿 三维地质建模与可视化研究现状
渊2冤教学动画分为二维教学动sh 尧 3Ds Max 等 先 进 动 画 制 作 软 件 的 开发使用袁 越来越多的教学动画制作使用于教学过 程袁其中主流的教学动画形式是以二维动画为主遥
渊 3 冤 Richard Mayer 尧 于 文 尧 王 宝 亮 等 认 为 教 学 动 画 制
渊1冤教学动画脱胎于计算机动画袁其研究的目的主 要 集 中 于 促 进 学 生 学 习 遥 计 算 机 动 画 袁 最 早 由 Beak 和 Layne 将 其 定 义 为 一 系 列 帧 袁 每 一 帧 在 前 一 帧 的 基 础 上 发生变化袁 这些帧的相互连接显示了事物的运动过 程遥 地质教学动画的制作就是利用计算机动画技术袁 动态展示地质体的运动过程遥
1 研究背景
员援员 地质专业教学手段使用现状 渊1冤在地质专业教学过程中袁教师通常采用黑板板
书尧 画图尧 挂图尧 幻灯片放映等传统教学方法进行讲 授遥 针对地质专业教学内容袁我们不难发现袁地质过程 尤其是地史演化过程袁 是随时间推进而不断演变尧时 刻变化的袁 往往具有时间空间跨度大尧 复杂多变等特 征遥 然而袁 传统地质信息主要表现形式是平面图和剖 面图袁地质教师很难用语言讲诉尧文字描写尧静态图片 展示等方式清晰尧 准确地描述和呈现授课内容袁 教学 效果并不理想遥
基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构
第42卷 第5期2023年 9月 地质科技通报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yV o l .42 N o .5S e p .2023王权,邹艳红.基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构[J ].地质科技通报,2023,42(5):293-300.W a n g Q u a n ,Z o u Y a n h o n g .T h r e e -d i m e n s i o n a l g e o l o g i c a l i m p l i c i t s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n b a s e d o n i n t e r m e d i a t e c o n t o u r m o r ph o -l o g i c a l i n t e r p o l a t i o n [J ].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2023,42(5):293-300.基金项目:国家重点研发计划课题(2019Y F C 1805905);国家自然科学基金项目(41872249);湖南省科技创新计划项目(2021R C 4055)作者简介:王 权(1997 ),男,现正攻读地质工程专业硕士学位,主要从事三维地质建模研究㊂E -m a i l :342008694@q q.c o m 通信作者:邹艳红(1971 ),女,教授,主要从事三维地学建模与成矿定量预测研究㊂E -m a i l :z o u y a n h o n g@c s u .e d u .c n ©E d i t o r i a l O f f i c e o f B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y .T h i s i s a n o pe n a c c e s s a r t i c l e u n d e r t h e C C B Y -N C -N D l i c e n s e .基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构王 权a ,b,邹艳红a ,b(中南大学a .有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室;b .地球科学与信息物理学院,长沙410083)摘 要:地质勘查剖面图上地质体轮廓线分布稀疏,难以满足复杂地质表面的三维形态重构建模㊂为此,提出了一种基于最大相似度匹配轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重建方法㊂该方法首先采用模糊匹配算法,生成相邻剖面地质体轮廓线顶点映射集;然后通过计算匹配点相似度获取相似系数,基于最大相似度匹配原则建立最佳轮廓线顶点映射;最后基于轮廓线对应顶点计算层间梯度插值作为形态约束,采用径向基隐式曲面重建方法实现地质体三维曲面重建㊂通过实例的地质体轮廓线三维隐式建模结果,验证了该方法不仅可以实现形状大小各异的层间轮廓线形态插值,同时能够有效克服隐式曲面重建中由于数据稀疏而引起的曲面过度光滑或不连续的现象,可以为基于隐函数的复杂地质表面重建提供基础㊂关键词:轮廓线层间插值;相似度匹配;三维地质建模;径向基隐式曲面函数;形态约束2022-01-04收稿;2022-02-21修回;2022-02-22接受中图分类号:P 628 文章编号:2096-8523(2023)05-0293-08d o i :10.19509/j .c n k i .d z k q.t b 20220003 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):T h r e e -d i m e n s i o n a l g e o l o g i c a l i m pl i c i t s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n b a s e d o n i n t e r m e d i a t e c o n t o u r m o r p h o l o g i c a l i n t e r po l a t i o n W a n g Q u a n a ,b ,Z o u Y a n h o n ga ,b (a .K e y L a b o r a t o r y o f M e t a l l o g e n ic P r ed i c t i o n o f N o n fe r r o u s M e t a l s a n d G e o l o gi c a l E n v i r o n m e n t M o n i t o r i n g ,M i n i s t r y of E d u c a t i o n ;b .S c h o o l o f G e o s c i e n c e s a n d I n f o -P h y s i c s ,C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ,C h a n gs h a 410083,C h i n a )A b s t r a c t :[O b je c t i v e ]I n t h r e e -d i m e n s i o n a l m o r p h o l o g i c a l r e c o n s t r u c t i o n of c o m p l e xg e o l o g i c a l s u r f a c e s ,th e s p a r s e g e o l o gi c a l s e c t i o n d a t a c a n n o t m e e t t h e m o d e l l i n g r e q u i r e m e n t s .T o o v e r c o m e i t ,i n t h i s p a pe r ,w e p r o p o s e a 3D g e o l o g i c a l i m p l i c i t s u rf a c e r e c o n s t r u c t i o n m e t h o d b a s e d o n i n t e r m e d i a t e c o n t o u r m o r ph o -l o g i c a l i n t e r p o l a t i o n a t t h e m a x i m u m s i m i l a r i t y .[M e t h o d s ]F i r s t l y ,a f u z z y v e r t e x c o r r e s p o n d e n c e a l go -r i t h m w a s u s e d t o g e n e r a t e m u l t i p l e c o n t o u r v e r t e x m a p p i n g s e t s o f t w o a d ja c e n t c o n t o u r s o f t h e s a m e g e o -l o g i c a lb o d y .T h e n ,t h ec o n t o u r s i m i l a r i t y c o e f f i c i e n t w a s o b t a i n ed b y c a l c u l a t i n g t he s i m i l a r i t y d e g r e e of m a t c h i ng p o i n t s ,a n d th e b e s t c o n t o u r v e r t e x m a t c hi n g m a p i s e s t a b l i s h e d b a s e d o n m a x i m u m s i m i l a r i t ym a t c h i n g p r i n c i p l e ;F i n a l l y ,t h r o u g h i n t e r m e d i a t e g r a d i e n t i n t e r p o l a t i o n ,t h e r e s u l t i s u s e d a s a m o r ph o -l o g i c a l c o n s t r a i n t t o p a r t i c i pa t e i n s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n w i t h r a d i a lb a s i s f u nc t i o n s (R B F s ).[R e s u l t s ]T a k i n g t h e p r a c t i c a l g e o l o g i c a l s e c t i o n a s a n e x a m p l e ,w e c o n s t r u c t ed t he t h r e e -d i m e n s i o n a l g e o l o gi c a l i m -p l i c i t m o d e l b a s e d o n m o r p h o l o g i c a l i n t e r p o l a t i o n .[C o n c l u s i o n ]R e s u l t s s h o w t h a t t h e p r o po s e d m e t h o d Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年c a n n o t o n l y r e a l i z e r e a s o n a b l e i n t e r m e d i a t e m o r p h o l o g y t r a n s i t i o n b e t w e e n t w o a d j a c e n t s p a r s e c o n t o u r s, b u t a l s o o v e r c o m e t h e p h e n o m e n o n o f e x c e s s i v e l y s m o o t h o r d i s c o n t i n u o u s s u r f a c e s c a u s e d b y s p a r s e d a t a d u r i n g i m p l i c i t s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n,p r o v i d i n g a n e w b a s i s f o r c o m p l e x g e o l o g i c a l s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n b a s e d o n i m p l i c i t f u n c t i o n s.K e y w o r d s:i n t e r m e d i a t e c o n t o u r i n t e r p o l a t i o n;s i m i l a r i t y m a t c h i n g;t h r e e-d i m e n s i o n a l g e o l o g i c a l m o d e l-i n g;r a d i a l b a s i s f u n c t i o n s(R B F s);m o r p h o l o g i c a l c o n s t r a i n t sR e c e i v e d:2022-01-04;R e v i s e d:2022-02-21;A c c e p t e d:2022-02-22三维隐式建模方法可以利用剖面轮廓线通过计算机算法自动重构三维空间曲面模型,其建模的自动化程度较高,提高了建模效率,被广泛应用到三维地质建模中[1-5]㊂但由于受地质条件以及勘查技术的局限性,用于三维地质建模的剖面地质界线往往分布稀疏且部分剖面缺失相关地质体轮廓线信息,严重影响了三维地质建模的质量[6],需要进行相邻剖面轮廓线层间插值,获取层间约束信息㊂地质体轮廓线层间插值的主要问题集中在相邻轮廓线顶点匹配和层间插值方法上,其中首要的问题是轮廓线顶点匹配问题㊂针对近平行的相似轮廓线,一些学者采用线性匹配的方式插值轮廓线,如张双腾等[7]通过直接计算对应轮廓线上特征点欧式距离进行轮廓线直接匹配;杨洋等[8]通过同步前进法,从起始点开始,按轮廓线上的线段长度占总长度的权值进行点的匹配㊂另有一些学者面向复杂三维地质建模中大小和形状各异的轮廓线层间插值结合具体应用问题进行了研究,如许志勇等[9]提出了一种基于拐点的层间轮廓线插值算法;贾超等[10]通过建立一个判别函数,选取关键点进行匹配;李梅等[11]提出了带控制线的平行轮廓线三维矿体重建算法,应用于非层状矿体取得了好的效果;K a i c k等[12]提出了一种处理二次分配轮廓对应问题的蚁群优化算法;王文成等[13]通过引入曲率的H a u s d o r f f距离来度量轮廓线特征段之间的相似性,获得匹配结果;田宜平等[14]提出了以矿体整体走向为投影方向,以相邻剖面上矿体轮廓线总面积比例为缩放比例的平行投影算法㊂这些研究为如何将轮廓线几何特征条件添加到层间轮廓线插值中提供了一些新的思路,但上述方法侧重于整体或局部特征点的位置,很少考虑插值点位置的不确定性,也往往忽略了轮廓线的整体形状和局部形态特征之间的关系;且某些特征点的匹配必须进行人工交互,无法快速㊁准确地对地质体轮廓线节点进行匹配㊂本研究针对地质体相邻轮廓线层间形态插值,顾及轮廓线的整体形状和局部特征,提出一种基于形态相似度的轮廓线匹配插值算法,仅以相邻轮廓线层间梯度插值作为形态约束,修正基于隐函数曲面构建的三维地质隐式模型㊂该算法的主要思想是通过提取每条轮廓线节点的特征信息,引入轮廓线各节点相邻边的夹角㊁边长形态特征,共同计算各轮廓线分段的相似度,最后采用模糊匹配的方法,基于最大相似度寻找整体最优的匹配方式㊂本研究在三维地质隐式建模时引入梯度约束对径向基函数插值方法进行改进,在原始轮廓线建模数据基础上增加层间梯度插值,将该方法应用于实例矿山地质环境下的地质体隐式建模,旨在为复杂地质体表面三维建模和局部形态修正提供思路㊂1轮廓线层间形态插值针对相邻地质勘探线剖面图上相同地质界面轮廓线进行层间插值,首先需要建立相邻两条轮廓线之间的点对映射关系,然后构造映射插值函数㊂本研究通过轮廓线相似度进行相似匹配,构造轮廓线节点映射关系和梯度插值函数,实现轮廓线层间形态插值㊂1.1轮廓线层间形态相似度计算当相邻两条轮廓线的节点数不同时,节点间的匹配不仅存在一对一情况,还存在多对一㊁一对多的情况,匹配情况变得复杂㊂一般而言,相邻轮廓线点对匹配应该满足以下条件:①匹配点对旋向相同;②所有连接匹配点对的线段互不相交[15]㊂为了建立最佳匹配点对,本研究在前人[16]提出的数字图像匹配算法的基础上,按匹配点邻边及夹角建立相似函数,引入模糊顶点对应技术和层间轮廓线形态相似度计算方法,采用最大相似度匹配算法对复杂的地质体轮廓线顶点进行匹配㊂模糊顶点对应技术在保证点之间拓扑关系正确的条件下,利用源轮廓线(C0)和目标轮廓线(C1)节点间可能的多种匹配方式构建出多个顶点对应集㊂通过在多个顶点对应集中找到一个最优化匹配对应集合,建立顶点对应关系㊂如图1所示,假设两相邻剖面图中同一界面的轮廓线分别为C0和C1(图1-A),将其通过节点a 表示为顺序点集形式,假设源轮廓线C0={a00,a01, ,a05},目标轮廓线C1={a10,a11, ,a14}㊂根据上面的轮廓线匹配条件,两条轮廓线之间存在5种匹492Copyright©博看网. All Rights Reserved.第5期王 权等:基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构图1 轮廓线之间的特征点匹配方式与相似度计算(图中各物理量的含义见正文)F i g .1 V e r t e x c o r r e s p o n d e n c e a n d s i m i l a r i t y c a l c u l a t i o n b e t w e e n t w o a d ja c e n t c o n t o u r s 配方式,如图1-B ~F ㊂为了找到最优匹配对应集合,通过计算层间轮廓线形态相似度进行量化评价㊂轮廓线形态相似度度量主要有2种方式,即基于轮廓线顶点的相似度度量以及基于角和边的相似度度量[17]㊂基于角和边的相似度度量在源轮廓线与目标轮廓线之间存在不同大小比例或偏移㊁方位差异大等情况下均能保持其评价性能,并且其相似度可以在0~1之间归一化[18],因此本研究采用基于角和边的相似度度量方式㊂评价一组夹角及其两边的相似度等同于评价其组成的三角形相似度,对于有序特征点对组成的一组对应三角形,其相似度借助三角形拓扑相似度计算其归一化相似度值[19],计算方法如下:假设一组相邻轮廓线分别表示为顺序点集形式:C 0={a 00,a 01, ,a 0n }和C 1={a 10,a 11, ,a 1m },源轮廓线和目标轮廓线上一组对应点a 0i 和a 1j 分别与其所在轮廓线上的相邻两点组成三角形a 0i -1a 0i a 0i +1和a 1j -1a 1j a 1j +1,为表示方便我们记为三角形Ti 和T 1j (图1-G )㊂其归一化三角形相似度函数s i m i j 表示如下[20]:s i m i j =1-13a b s (|a 0i -1-a 0i |-|a 1j -1-a 1j |)|a 0i -1-a 0i |+a b s (|a 0i-a 0i +1|-|a 1j-1-a 1j|)|a 0i -a 0i +1|+ a b s (|a 0i +1-a 0i -1|-|a 1j +1-a 1j-1|)|a 0i +1-a 0i -1|(1)式中:a b s 表示取绝对值㊂对于相邻轮廓线对应集m a p :C 0ңC 1,其轮廓线形态相似度计算函数为:s i m (C 0,C 1)=1n +1ˑðni =1s i m i j(2)式中:n 为源轮廓线顶点数目;i 为某一轮廓线顶点对应集中源顶点序号;j 为目标轮廓线中与之对应的顶点序号,将该对应关系定义为j =m a p (i )㊂1.2最大相似度轮廓线顶点匹配在实际地质体轮廓线插值中,当相邻2条轮廓线特征点数目偏多,且数目不同时,会出现大量的轮廓线特征点对应集,若对每种对应集单独计算其相似度往往十分复杂并且容易出现错漏现象㊂因此本研究引入了轮廓线特征点相似图[16,21]来获得最优轮廓线顶点对应集㊂对于一组轮廓线:C 0={a 00,a 01, ,a 0n }和C 1={a 10,a 11, ,a 1m },其中源轮廓线C 0顶点数为n +1,目标轮廓线C 1顶点数为m +1,假设源轮廓线顶点数不小于目标轮廓线,即n ȡm ㊂若轮廓线为不闭合轮廓线,则轮廓线起始点和终点自动进行匹配,其轮廓线特征点相似图为维度(m +1)ˑ(n +1)的网格(图2),为表示方便我们将网格表示为G ㊂图2中a 0i 和a 1j 为源轮廓线和目标轮廓线上的特征点,其对应的s i m i j 为归一化三角形相似度函数值,作为网格节点G [i ,j ]的网格值㊂点对匹配方式从匹配点对(a 00,a 10)开始到(a 0n ,a 1m )结束,在网格中表现为路径搜索G [0,0]ңG [n ,m ]㊂以一组简单不闭合的轮廓线(图2-B )在轮廓线相似图中搜索最优合法路径获取最佳顶点对应集进行示例(图2-C )㊂考虑到轮廓线之间的特征点匹配方式,任一源592Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年A.不闭合轮廓线特征点相似图;B.不闭合轮廓线顶点对应示例;C.示例轮廓线特征图及最佳合法路径图2不闭合轮廓线特征点相似图F i g.2 S i m i l a r i t y g r a p h o f u n c l o s e d c o n t o u r轮廓线上顶点a0i,i=0,1, ,n均与目标轮廓线上顶点a1j,j=m a p(i)对应㊂又因为nȡm,可能出现源轮廓线多个点匹配目标轮廓线一个点的情形,所以合法的搜索方向为向东北和向东㊂将合法搜索路径上对应的网格值相加,定义为路径成本,可以看出利用最佳合法路径来确定最佳轮廓线顶点对应集就是在轮廓线特征点相似图中搜索合法的路径并使其路径成本最大[21]㊂若轮廓线为闭合轮廓线,轮廓线不存在起始点与终点,即有序点集C1={a10,a11, ,a1m}为一个闭环㊂在模糊顶点对应集中,若源轮廓线点a00最佳匹配点为目标轮廓线上点a1j,在合法搜索路径被限定为正东和东北方向的条件下,为了满足从匹配点(a00,a1j)对开始到(a00,a1j)结束的闭合轮廓线匹配,从网格G[0,j]开始向北搜索的维度应为(m+1),向东搜索的维度应为(n+1)㊂上文中维度(m+1)ˑ(n+1)的轮廓线相似图网格并不满足路径搜索要求,为保证有序点集能按点序拓扑关系完整表示闭合轮廓线,在G[0,j]为起始点条件下网格维度应至少为((j+1)+(m+1)+1)ˑ((0+1)+(n+ 1)),考虑到jɤm,因此我们将其设计扩展为维度(2(m+1)+1)ˑ(n+2)的网格,作为一般性闭合轮廓线特征点相似网格(图3-A)㊂同样为了方便理解,以一组简单闭合的轮廓线(图3-B)在轮廓线相似图中搜索最佳合法路径来获取最佳顶点对应集进行了示例(图3-C)㊂根据轮廓线特征点相似图,该轮廓线匹配算法不仅可以自动实现相邻轮廓线顶点匹配,在求匹配最佳合法路径时,还可以设置各种初始条件,若存在确定的顶点匹配关系,则在相似图中将与该点对对应的格网值设为1,即可在局部先验条件下保证整体匹配效果最优,使得整体轮廓线匹配更为合理与准确㊂A.闭合轮廓线特征点相似图;B.闭合轮廓线顶点对应示例;C.示例轮廓线特征图及最佳合法路径图3闭合轮廓线特征点相似图F i g.3 S i m i l a r i t y g r a p h o f c l o s e d c o n t o u r1.3层间梯度插值函数构造方法已有的轮廓线层间插值方法往往是通过原轮廓线和目标轮廓线的坐标位置信息构造层间过渡轮廓线,其中采用的层间插值算法主要有两类,即线性插值方法以及高阶非线性插值方法[22-23],选用不同的插值方法会产生不同的层间过渡轮廓线㊂在三维地质隐式建模中,这类层间过渡轮廓线可以作为位置约束参与建模,考虑插值位置本身具有不确定性,隐式曲面并不一定严格经过这些插值点的位置,因此本研究的插值只考虑形态插值㊂地质体轮廓线蕴含位置坐标信息,相邻剖面轮廓线对应节点也隐含了梯度的形态约束信息[24],相692Copyright©博看网. All Rights Reserved.第5期王 权等:基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构邻地质体轮廓线层间梯度插值可以在地质体三维建模时作为层间形态约束㊂层间梯度虽不能像位置约束那样准确地控制地质体表面的位置,但是可以约束曲面的局部形态㊂本研究根据已有地质剖面轮廓线的梯度信息插值层间梯度信息,并共同组成约束整个地质体产状变化的形态约束数据集合㊂根据前面轮廓线特征点匹配结果,将初始轮廓线匹配点的法向量组成矩阵n 0=(n 0x ,n 0y ,n 0z ),同时将目标轮廓线匹配点的法向量组成矩阵n 1=(n 1x ,n 1y ,n 1z )㊂通过源矩阵和目标矩阵,求得整体变换矩阵A :(n 0x ,n 0y ,n 0z )A =(n 1x ,n 1y ,n 1z )(3)引入相似系数t 来描述过渡梯度n t与源匹配点梯度n 0的相似程度,则1-t 表示过渡梯度n t与目标匹配点梯度n 1的相似程度㊂t 的值与该形态约束空间位置以及源㊁目标匹配点的欧式距离有关,假设源匹配点与目标匹配点的三维欧式距离为d ,所需插值的过渡梯度约束空间位置与源匹配点的三维欧式距离为d t,因此可以得到相似系数t 的计算公式:t =1-dtd(4) 上式表明,如果过渡约束空间位置与源目标点的距离越小,那么就表示过渡约束梯度与源目标点梯度越相似,t 就越大,1-t 就越小㊂在相似系数被确定之后,层间区域的变换矩阵A (t )表示为:A (t )=(1-t )I +t A (5)式中:I 为单位矩阵,层间约束梯度即可按照式(6)求出:(n t x ,n t y ,n t z )=(n 0x ,n 0y ,n 0z )A (t )(6)图4 轮廓线层间梯度插值示意图F i g .4 D i a g r a m o f i n t e r m e d i a t e c o n t o u r g r a d i e n t i n t e r po l a t i o n 根据上一节所得的最佳轮廓线顶点映射,将所有匹配点的梯度按层间梯度插值的方法进行插值,获取层间的梯度信息㊂图4为示例轮廓线层间梯度插值示意图,图中展示了轮廓线部分特征匹配点的梯度插值情况㊂2 附加形态约束的隐函数曲面重建隐函数曲面重建方法是常用的三维表面隐式建模方法[25-27]㊂径向基隐函数(r a d i a l b a s i s f u n c t i o n,简称R B F )曲面重建方法以径向基插值理论为基础构建隐函数曲面,适应于三维地质曲面重构㊂目前常用的H e r m i t e 型隐函数(H e r m i t e r a d i a l b a s i sf u n c t i o n ,简称H R B F )以一组数量为n 的包含坐标位置信息与法向信息的地质界面采样点集,作为构建隐式方程的数据源[27-28]㊂一些学者利用该方法,基于地质剖面图中地质体轮廓线数据与产状信息隐式构建三维地质模型[4,29];广义R B F (G R B F )与H B R F 同样是建立在径向基函数的H e r m i t e -B i r k -h o f f 插值理论基础上的,区别是其通过不同类别的约束信息进行插值,得益于各类约束信息相互独立的特点,G R B F 能更加灵活地控制曲面重建的形态特征[30-31]㊂另有一些学者基于G R B F 曲面重建方法,以地质体轮廓线为基础,融合约束线㊁趋势面等多种约束规则,修正了隐式三维地质模型[30,32]㊂通过层间梯度插值获取了大量层间形态约束信息后,根据现有的曲面重建数据集的数据结构,本研究基于G R B F 曲面重建方法构建附加轮廓线层间梯度约束的径向基隐式建模函数㊂用标量函数f (x )隐式模拟连续的三维地质表面,对于获取的剖面地质轮廓线上的节点信息,将其表示为σ个原始轮廓线上节点位置约束集{x i ,f (x i )}σi =1,对于获取的轮廓线和其层间区域的形态约束信息,将其表示为μ个梯度约束集{x i , f (x i )}σ+μi =σ+1,其中xi 表示两类约束点在三维空间中的坐标,隐函数具体表述为:f (x )=ðσj =1αj K ( x -x j )-ðμk =1βkK ( x -x σ+k )(7)式中:K 为径向基函数中的核函数; ㊃ 是欧几里得范数,为三维空间两点间的欧式距离;βk 为权重系数; 为梯度计算㊂位置约束和梯度约束分别需要满足等式约束条件f (x i )=0,i =1, ,σ和 f (x i )=v i ,i =σ+1, ,σ+μ,v i 为对应形态约束描述曲面梯度的单位法向量㊂以该等式为基础,构成求解未知系数的线性方程组:f (x i )=ðσj =1αj K ( x i -x j )-ðμk =1βkK ( x i -x σ+k )=0792Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年f (x i )=ðσj =1αj K ( x i -x j )-ðμk =1βk HK (x i -x σ+k )=v i (8)式中:H 为H e s s 算子;权重系数αj ɪR ,由σ个位置约束点确定,权重系数βk ɪR 3向量,由μ个梯度约束点确定㊂通过建立的线性方程组,求解各项待定系数,最终确定地质体模型的隐式建模函数表达㊂然后按建模精度要求对整个建模空间进行网格剖分,划分为相同粒度的网格单元集合,采用该隐函数模型计算所有网格单元的函数值获取三维数据场,并基于M a r c h i n g Cu b e s 算法提取出三维数据场的零等值面[3,33],实现三维地质隐式曲面重建㊂3 实验与分析为了验证本算法的有效性,以实例地质剖面图上数字化的地质体轮廓线数据为基础,分别针对闭合轮廓线与不闭合轮廓线开展了层间形态插值和建模实例研究㊂实验以V i s u a l s t u d i o 2010为集成开发环境,使用图形界面框架M F C 与跨平台三维可视化图形库O p e n G L 编程实现了本研究的相关算法,包括实例地质体相邻轮廓线顶点的自动匹配和层间梯度插值,以及径向基隐函数三维地质模型构建㊂(1)实例一实例一的数据来自于贵州水银洞金矿床地质勘探剖面图资料,以上二叠统构造蚀变体上地层(图5-a)建模为例,地层界线为不闭合轮廓线,资料中有5条勘探线剖面图上显示有该地层界线㊂本研究采用隐式曲面重建方法对该地层界面进行重构,首先在剖面图上结合地质解译提取相关地层界面轮廓线,从二维空间转换为三维空间轮廓线,再从三维轮廓线串中提取节点坐标和法向量信息作为建模数据[29]㊂从径向基隐函数曲面重建结果来看,地层界面起伏较大,层间特征区域缺少过渡信息(图5-c )㊂我们将两两相邻勘探线剖面图上的轮廓线(图5-a 中加粗黑线)转换为三维轮廓线后采用本方法进行轮廓线层间梯度插值(图5-b ),插值出来的梯度作为层间形态约束参与隐函数曲面建模构建地层模型(图5-d),与未进行轮廓线层间插值构建的模型进行对比㊂对比两种建模结果(图5-c ,d),可以看出,对于实例中地层轮廓线,在2条相邻轮廓线之间进行梯度插值作为形态约束后,生成的隐式曲面模型(图5-d)与未采用轮廓线层间形态插值生成的径向基隐式曲面模型(图5-c )相比,避免了因层间区域过度光滑导致的信息缺失,地层曲面以一种平滑连续的趋势经过层间区域,在曲面的过渡上更加合理㊂这是因为轮廓线之间空间距离过大的层间区域,由于径向基核函数快速衰减,导致无法获取准确的三维数据场,直接采用轮廓线特征点信息曲面建模时,在提取等值面过程中曲面会出现局部特征缺失甚至空洞等不连续的现象[34]㊂(2)实例二实例二的数据来自安徽铜陵凤凰山矿田药园山矿床,以Ⅱ号矿体三维曲面重建为例㊂矿体界线为闭合轮廓线,从图6-a 二维剖面界线转换为三维矿体轮廓线的可视化结果来看,轮廓线之间的形态差a .地质剖面示意图;b .地层面轮廓线与梯度插值结果;c .直接基于轮廓线信息隐式构建的地层面模型;d .本方法层间形态插值后隐式构建的地层面模型图5 实例地层面轮廓线插值结果以及地层面模型比较图F i g .5 C o n t o u r i n t e r p o l a t i o n o f p r a c t i c a l s t r a t u m i n t e r f a c e a n d c o m p a r i s o n w i t h m o r p h o l o gi c a l m o d e l 892Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第5期王 权等:基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式曲面重构异较大㊂直接基于轮廓线信息隐式构建的矿体模型由于大量局部形态特征的缺失,隐式曲面出现了空洞和不连续的现象(图6-b )㊂图6-c 展示了闭合轮廓线生成层间梯度的插值过程,图6-d 为采用本方法附加相邻轮廓线层间梯度作为形态约束后构建的矿体三维隐式曲面模型㊂比较直接基于轮廓线隐式构建的矿体模型(图6-b )与本方法所构建的矿体三维隐式模型(图6-d )可以看出,对于形态变化较大的矿体轮廓线三维建模,本方法隐式构建的矿体模型(图6-d )不仅保障了层间区域合理过渡,同时还消除了直接采用轮廓线信息进行隐式曲面重建时层间出现的空洞现象(图6-b )㊂从矿体模型的可视化结果可以看出,当勘探剖面轮廓线存在分布分散㊁连续性弱的情况时,本方法所构建的地质体模型形态更为合理㊂a .矿体轮廓线;b .直接基于轮廓线信息隐式构建的矿体模型;c .矿体剖面轮廓线梯度插值结果;d .本方法隐式构建的矿体模型图6 矿体剖面轮廓线插值结果以及矿体模型比较图F i g .6 C o n t o u r i n t e r p o l a t i o n o f p r a c t i c a l o r e b o d y an d c o r -r e s p o n d i n g c o m pa r i s o n s 4 结 语针对基于稀疏地质轮廓线重构三维地质表面,提出了一种基于轮廓线层间形态插值的三维地质隐式建模方法,该方法将轮廓线整体形态与局部特征相结合,通过计算轮廓线层间形态相似度,基于最大相似度匹配原则建立轮廓线顶点映射关系,然后通过层间梯度插值生成过渡形态信息作为约束条件,参与径向基隐函数曲面重构㊂将该方法应用于矿床实例地质剖面地质体轮廓线层间形态插值与三维建模,结果显示生成的三维模型不仅能够反映稀疏地质体轮廓线的层间局部起伏形态,而且能避免由于层间信息缺失而导致的隐式表面模型不连续的现象,验证了该方法的有效性和可行性㊂今后的进一步研究将针对地质环境中复杂地质构造类型的形态隐式建模,考虑不同地质轮廓线分支㊁错断等复杂拓扑关系,丰富轮廓线形态特征匹配的适用范围,引入地质语义和局部形态约束来构建三维模型,并针对地质建模过程中的不确定性进行定量分析㊂(所有作者声明不存在利益冲突)参考文献:[1] C o w a n E J ,B e a t s o n R K ,R o s s H J ,e t a l .P r a c t i c a l i m p l i c i t ge o -l o g i c a l m o d e l l i n g [C ]ʊA n o n .F if t h I n t e r n a t i o n a l M i n i ng Ge o l o -g y Co n f e r e n c e .V i c t o r i a :[s .n .],2003:89-99.[2] C a l c a g n o P ,C o u r r i o u x G ,G u i l l e n A ,e t a l .H o w 3D i m p l i c i t ge -o m e t r i c m o d e l l i n g h e l p s t o u n d e r s t a n d g e o l o g y:T h e 3D G e o -M o d e l l e r m e t h o d o l o g y [C ]ʊA n o n .11t h I n t e r n a t i o n a l C o n gr e s s f o r M a t h e m a t i c a l G e o l o g y :Q u a n t i t a t i v e G e o l o g y f r o m M u l t i pl e S o u r c e s .B e l gi u m :[s .n .],2006.[3] 邹艳红,何建春.移动立方体算法的地质体三维空间形态模[J ].测绘学报,2012,41(6):910-917.Z o u Y H ,H e J C .A s p a t i a l s h a pe s i m u l a t i o n m e t h o df o r t h r e e -d i m e n s i o n a lg e o l o g i c a l b o d y b a s e d o n m a r chi n g c u b e s a l go -r i t h m [J ].A c t a G e o d a e t i c a e t C a r t o g r a p h i c a S i n i c a ,2012,41(6):910-917(i n C h i n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[4] G u o J T ,W u L X ,Z h o u W H ,e t a l .S e c t i o n -c o n s t r a i n e d l o c a lg e o l o g i c a l i n t e r f a c e d y n a m i c u p d a t i n g me t h o d b a s e d o n t h e H R B F s u rf a c e [J ].J o u r n a l o f S t r u c t u r a l G e o l og y,2018,107:64-72.[5] 李章林,吴冲龙,张夏林,等.地质科学大数据背景下的矿体动态建模方法探讨[J ].地质科技通报,2020,39(4):59-68.L i Z L ,W u C L ,Z h a n g X L ,e t a l .D i s c u s s i o n o n d yn a m i c o r e -b o d y m o d e l i n g w i t h g e o l o g i c a l s c i e n c e b i g d a t a [J ].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2020,39(4):59-68(i n C h i -n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[6] 陈国旭,田宜平,张夏林,等.基于勘探剖面的三维地质模型快速构建及不确定性分析[J ].地质科技情报,2019,38(2):275-280.C h e n G X ,T i a n Y P ,Z h a n g X L ,e t a l .R a pi d c o n s t r u c t i o n a n d u n c e r t a i n t y a n a l y s i s o f 3D g e o l o g i c a l m o d e l s b a s e d o n e x pl o r a -t i o n s e c t i o n s [J ].G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y In f o r m a -t i o n ,2019,38(2):275-280(i n C h i n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[7] 张双腾,张太怡.连续断层图象计算机三维重建轮廓点匹配插补算法的研究[J ].重庆大学学报,1994,17(2):1-5.Z h a n g S T ,Z h a n g T Y.S t u d y o n c o m pu t e r 3D -r e c o n s t r u c t i o n a l g o r i t h m o f t h e c o n t o u r p o i n t s m a t c h i n g i n t e r po l a t i o n f o r s e r i -a l c r o s s i m a g e s [J ].J o u r n a l o f C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ,1994,17(2):1-5(i n C h i n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[8] 杨洋,潘懋,吴耕宇,等.一种新的轮廓线三维地质表面重建方法[J ].地球信息科学学报,2015,17(3):253-259.Y a n g Y ,P a n M ,W u G Y ,e t a l .H i g h q u a l i t y g e o l o gi c a l s u r f a c e r e c o n s t r u c t i o n f r o m p l a n a r c o n t o u r s [J ].J o u r n a l o f G e o -i n f o r -m a t i o n S c i e n c e ,2015,17(3):253-259(i n C h i n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[9] 许志勇,于今,王世耕.基于拐点的层间插值算法[J ].机械工程师,2008,8(2):120-121.X u Z Y ,Y u J ,W a n g S G.I n t e r m e d i a t e i n t e r p o l a t i o n a l go r i t h m b a s e d o n t h e i n f l e c t i o n p o i n t [J ].M e c h a n i c a l E n g i n e e r ,2008,8(2):120-121(i n C h i n e s e w i t h E n gl i s h a b s t r a c t ).[10]贾超,韩志刚,陈素军.一种基于关键点的断层轮廓插值方法[J ].计算机工程与应用,2007,43(9):78-80.J i a C ,H a n Z G ,C h e n S J .K e y p o i n t s -b a s e d i n t e r po l a t i o n m e t h -992Copyright ©博看网. 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矿区深部隐伏矿体三维可视化预测方法
矿区深部隐伏矿体三维可视化预测方法毛先成;张苗苗;邓浩;邹艳红;陈进【摘要】针对深部隐伏矿定位难题,经多年研究,提出以定位模型-成矿信息-三维预测为主线的隐伏矿体三维可视化预测方法.矿体定位概念模型实现成矿规律到矿化分布规律的转换,获得矿体空间定位量化指标;采用形态分析、距离场或缓冲区分析、蚀变场分析等空间分析方法,分析和定量提取成矿信息指标;采用非线性多元回归、三维模糊证据权等方法,建立矿体三维预测模型,对深部立体单元的品位、金属量和含矿性进行预测.以安徽铜陵凤凰山铜矿和金川铜镍硫化物矿床为例,展开矿区深部三维可视化预测研究.结果显示,该方法能够适用于不同类型矿床的深部找矿工作,对于深部找矿具有重要意义.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】9页(P363-371)【关键词】隐伏矿体;定位概念模型;成矿信息;三维可视化预测;安徽铜陵;甘肃金川【作者】毛先成;张苗苗;邓浩;邹艳红;陈进【作者单位】有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】P612随着经济和社会的发展，人类对矿产资源的需求量日益增加，同时易于找寻的露头矿、近地表矿日趋减少,一批20世纪五六十年代建设投产的大中型矿山保有储量逐渐枯竭，多数已进入危机矿山行列。
基于地质勘探数据的三维储层模拟
基于地质勘探数据的三维储层模拟
王燕红;吴堑虹;刘勤志
【期刊名称】《能源技术与管理》
【年(卷),期】2009(000)001
【摘要】简要介绍了可视化领域常用的两种方法:面绘制和体绘制方法,以及他们各自的优缺点.简要介绍了几种常用的体绘制算法,详细介绍了体绘制中最典型的光线投射算法的基本原理和流程.以VC++为开发平台,在Windows操作系统上,利用可视化工具VTK提供的光线投射体绘制算法和三维建模方法,以地质勘探数据为例,实现了研究区的三维储层模拟-渗透率模拟以及钻井模拟.
【总页数】3页(P63-65)
【作者】王燕红;吴堑虹;刘勤志
【作者单位】中南大学,地学与环境工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,地学与环境工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,地学与环境工程学院,湖南,长沙,410083【正文语种】中文
【中图分类】P628
【相关文献】
1.基于三维储层构型模型的油藏数值模拟及剩余油分布模式 [J], 岳大力;吴胜和;程会明;杨渔
2.基于储层三维精细地质建模的油藏数值模拟技术研究剩余油分布规律 [J], 钱川川;骆飞飞;吕文新;罗治形
3.基于三维地震数据的构造演化与储层沉积演化解释研究 [J], 凌云;林吉祥;孙德胜;
高军
4.基于LWD随钻自然伽马测井数据的砂岩铀矿储层三维储量预测方法研究 [J], 李召坤;杨睿;胡柏石;杜志明;赵利信
5.基于面投影微立体光刻技术的三维模拟储层岩心模型制造 [J], 孟思炜;孙大兴;俞佳庆;莫翌;邵广斌;薛伟杰;周德开;郑立臣
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BIM技术在岩土工程中的应用研究
BIM技术在岩土工程中的应用研究发布时间：2021-11-11T05:52:14.582Z 来源：《建筑实践》2021年18期第6月作者：周艳芳[导读] 在岩土工程中通过BIM技术的应用，能够结合施工项目基本信息基础上进行信息模型的构建，周艳芳身份证号码：37088219861008**** 山东省潍坊市 261000摘要：在岩土工程中通过BIM技术的应用，能够结合施工项目基本信息基础上进行信息模型的构建，这样也就能够对设计方案中存在的问题及时进行解决，并且可以显著提升岩土工程的施工管理水平，保障岩土工程的施工质量和施工安全性，通过 BIM 技术的应用，能够对岩土工程的设计施工全过程起到良好的优化效果。
因此我国施工企业在岩土工程施工过程中，需要加大对BIM技术的应用力度，深化对岩土工程设计施工全过程的管理，借此获得良好的施工质量与施工效益，对于施工企业市场核心竞争水平的提升也有着积极意义。
关键词：BIM技术;岩土工程;应用引言岩土工程中BIM技术相较于传统工程技术，优势明显。
其不仅仅是将数字信息进行集成，更是数字信息的应用，并可应用于设计、建造、管理的数字化管理。
BIM技术可以四维模拟实际施工，对工程建设具有不可估量的价值。
1 BIM技术在岩土工程中的应用特点概述1.1三维可视化BIM技术在岩土工程施工管理工作中还具备有三维可视化的特点，并且能够为工程施工管理起到良好的辅助效果，促进岩土工程施工可行性进一步提高。
BIM技术则具备有三维可视化的特点，其能够将收集到的岩土工程施工信息通过三维模式展现出来，帮助工程设计人员完成工程设计方案，还能够促进设计方案的可行性以及合理性进一步提高，为后续的岩土工程施工奠定良好的基础。
1.2协调性在岩土工程施工中需要涉及到多个专业的设计内容，各专业之间还存在有一定的差异性，因此制定切实可行的施工图纸便有着非常重要的意义。
但是即便是进行同种类型的施工，设计人员之间的想法也存在有较大差异性，对于设计图纸的理解程度不同，在工程施工中也就出现导致施工误差的发生，影响到岩土工程的施工进度与施工质量。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
随着三维地质建模理论和技术的成熟，出现了大量的三维地质建模 软件，如国外的澳大利亚MAPTEK公司的Vulcan软件、英国Datamine 公司的Datamine Studio软件、澳大利亚Surpac公司的Surpac Vision软件、 法国Nancy学校开发的GOCAD地质建模软件、澳大利亚Micromine公司 的 Micromine 软 件 ； 国 内 的 三 地 曼 公 司 的 3DMine 软 件 、 迪 迈 公 司 的 Dimine软件，以及QuantyView和Titan 3DM等三维地质建模软件 。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
基于现有三维地质建模软件的地质体三维显式建模过程：
导入勘探工程数据 建模数据处理
生成单项工程数据
确定需要建模的地质体
调整单项工程数据的显 示样式
导入DTM数据及勘探线 数据
人机交互圈定 圈定剖面地质界线
人机交互建模 生成地质体线框模型
研究意义：相对显式模拟的地质体界线推断和交互式圈定， 隐式模拟方法可省去烦琐的人工操作过程，生成三维模型高效 且直观，便于对矿体进行概略性研究和进行储量的快速估算
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题Leabharlann 三维地质隐式建模的相关研究：
部分学者结合几何、函数或空间统计的空间插值方法（如： 径向基插值、反距离加权、多项式插值、样条插值、克立格插 值、相似变形插值等）利用三维数据重构算法进行三维地质体 曲面重建，再基于面或体模型的地质体构模方法进行三维地质 体模拟；还有部分学者基于不规则的地质体离散数据，结合空 间插值方法构建连续的三维数据场，进行三维地质体重构或隐 式模拟的尝试 。
3） 田宜平，袁艳斌，李绍虎，吴冲龙. 建立盆地三维构造-地层格架的插值方法. 地球科学中国地质大学学报, 2000,25(2): 191-194
2） P. CALCAGNO, G. COURRIOUX, A. GUILLEN, D. FITZGERALD, P. MCINERNEY. How 3D implicit Geometric Modelling Helps To Understand Geology: The 3DGeoModeller Methodology Society for Mathematical Geology[C]. The XI International Congress, 2006.
此后，国内外许多学者对三维地质建模与可视化技术进行了大量的 研究与实际应用工作，如：基于类三棱柱体的三维数据模型，广义三棱 柱构模技术，三维断层模拟和复杂地质体三维建模的线框模型以及三维 地质多体建模方法等的研究与应用。目前，地质体三维建模与可视化技 术得到了快速发展并已进入实用化阶段。
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三维地质建模（3DGM）技术经过多年的发展已日趋成 熟。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
存在问题：
现有的三维地质建模软件能够对各种复杂地质体 （如地层、构造、矿体等）进行三维建模，但建模 过程一般是按照显式模拟的方法，即首先基于勘探 工程数据绘制勘探线剖面，再在三维可视化环境下 按剖面人机交互圈定地质界线并生成地质体三维模 型，过程较为繁琐，且不同的人圈定的地质体有时 差异较大。
软件功能应用 生成地质体块体模型
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
基于Datamine的地质体三维显式建模实例：
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基于Vulcan的地质体三维显式建模实例：
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
1）Cowan E J, Beatson R K, RossH J, et al. Practical implicit geological modeling[A]. In: Dominy S(ed). Proceedings of 5th International Mining Geology Conference[C], Carlton South, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2003: 89-99.
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博士学位论文答辩
三维地质隐式建模技术与实例应用
国家自然科学基金项目（41102204）资助
邹艳红
zouyanhong@
中南大学地球科学与信息物理学院
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主要内容
1.三维地质建模研究现状与存在问题 2.三维地质隐式建模技术 3.三维地质隐式建模应用实例 4. 总结与讨论
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
三维地质隐式建模的出现与研究意义：
随着三维可视化各种算法的发展与成熟，一些研究工作者 试图通过三维隐式建模方法：首先对已有地质体样品数据进行 样品数据组合并按一定的插值方法来确定空间分布函数；然后 利用空间分布函数和已知数据来预估未知数据，从而获得整个 空间的相对完备的地质体数据；最后使用三维地质体曲面重建 算法对地质体进行三维建模与可视化，快速自动生成三维可视 化模型。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
三维地质建模（3DGM）技术的发展：
Simon Houlding等学者首先结合地质建模系统研究了空间数据库 的建立、空间数据模型与数据结构、地质体三维表达等三维地质建模理 论，其中，规则三维格网(Regular 3D grid)、非规则块(Irregular block)、断面(Sectional)和体(Volume)数据结构等是后来三维地质建模 软件实现的基础。