邹艳红-三维地质隐式建模技术与应用
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中南大学
Central South University
博士学位论文答辩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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@csu.edu.cn
中南大学地球科学与信息物理学院
中南大学
Central South University
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。
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。
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 。
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
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。
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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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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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
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
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
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 。
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三维地质隐式建模技术与实例应用
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zouyanhong@csu.edu.cn
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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。
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。
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 。
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
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。
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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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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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
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
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
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 。