三维可视化建模技术在地质勘查中的应用
地质勘查中信息技术的应用前景
地质勘查中信息技术的应用前景地质勘查是对地球地质情况进行深入研究和探索的重要工作,其目的是为了获取有关地质结构、矿产资源、地质灾害等方面的准确信息,为资源开发、工程建设、环境保护等提供科学依据。
在当今数字化、信息化的时代,信息技术的飞速发展为地质勘查带来了前所未有的机遇和变革。
信息技术在地质勘查中的应用,不仅提高了勘查工作的效率和精度,还为地质科学的研究和发展提供了更广阔的空间。
一、信息技术在地质勘查中的应用现状(一)地理信息系统(GIS)地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
在地质勘查中,GIS 可以将地质数据与地理空间信息相结合,实现对地质现象的空间分析和可视化表达。
例如,通过将地质图、矿产分布图、地形地貌图等叠加分析,可以快速了解矿产资源的分布与地质构造的关系,为找矿工作提供有力的支持。
(二)全球定位系统(GPS)GPS 技术能够提供高精度的地理位置信息,在地质勘查中广泛应用于野外地质调查、地质点定位、测量等工作。
地质工作者可以利用手持GPS 设备准确记录地质观测点的坐标,方便后续的数据处理和分析。
同时,GPS 与其他技术的结合,如与遥感技术结合,可以实现对大面积地质区域的快速监测和数据采集。
(三)遥感技术(RS)遥感技术通过卫星、飞机等平台获取地表的电磁波信息,从而获取地质体的特征和分布。
在地质勘查中,遥感技术可以用于识别地质构造、矿产勘查、地质灾害监测等。
例如,通过对遥感图像的解译,可以发现与矿产有关的蚀变信息,为找矿提供线索。
(四)数字化地质填图数字化地质填图技术取代了传统的手工填图方式,利用计算机和专业软件进行地质数据的采集、整理和分析。
地质工作者可以在野外使用数字化设备记录地质现象和数据,并实时传输到室内进行处理和分析,大大提高了工作效率和数据的准确性。
(五)地质数据库管理系统地质数据库管理系统用于存储和管理大量的地质数据,包括地质图、钻孔数据、样品分析数据等。
地质勘查中的信息技术应用
地质勘查中的信息技术应用地质勘查是对地质情况进行调查和研究的工作,其目的是为了获取有关地质构造、矿产资源、地质灾害等方面的信息,为资源开发、工程建设、环境保护等提供科学依据。
在当今数字化时代,信息技术的快速发展为地质勘查带来了前所未有的机遇和变革。
信息技术的应用不仅提高了地质勘查的效率和精度,还为地质勘查工作者提供了更全面、更准确的地质信息,有助于更好地理解和解决地质问题。
一、地理信息系统(GIS)在地质勘查中的应用地理信息系统(GIS)是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
在地质勘查中,GIS 发挥着重要作用。
首先,GIS 可以整合和管理各种地质数据,如地形数据、地质图、矿产分布数据等。
通过将这些数据整合到一个统一的平台上,地质勘查人员可以更方便地查询、分析和对比不同类型的数据,从而更好地了解勘查区域的地质特征。
其次,GIS 具备强大的空间分析功能。
例如,通过缓冲区分析,可以确定距离特定地质构造或矿产资源一定范围内的区域,为进一步的勘查工作提供重点关注区域。
叠加分析则可以将不同的地质图层进行叠加,帮助发现地质要素之间的关系和规律。
此外,GIS 还能够用于地质数据的可视化展示。
以直观的地图、图表等形式呈现地质信息,使地质勘查成果更易于理解和交流,为决策提供有力支持。
二、遥感技术在地质勘查中的应用遥感技术是通过非接触式的手段获取地球表面信息的技术。
在地质勘查中,遥感技术具有独特的优势。
遥感图像能够提供大面积的地表信息,快速获取勘查区域的宏观地质特征。
例如,通过对遥感图像的解译,可以识别出地层的分布、地质构造的走向等。
不同的岩石和矿物在遥感图像上具有不同的光谱特征,利用这一特性可以进行岩性和矿物的识别。
这对于寻找矿产资源具有重要意义。
遥感技术还可以用于监测地质灾害。
例如,通过对同一地区不同时期的遥感图像进行对比分析,可以及时发现山体滑坡、地面沉降等地质灾害的迹象,为灾害预警和防治提供依据。
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]。
矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用
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唐骥,蒋潇,姜雪莲,等.矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用[J ].地质科技通报,2023,42(5):273-284.T a n g J i ,J i a n g X i a o ,J i a n g X u e l i a n ,e t a l .A p p l i c a t i o n o f t h r e e -d i m e n s i o n a l v i s u a l i z a t i o n m o d e l i n g t e c h n o l o g y of o r e b o d i e s i n m e t -a l l og e n i c m o d e a n a l y s i s [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 ch n o l o g y,2023,42(5):273-284.基金项目:云南省地质科学研究所项目 三维矿体模型的矿业权管理应用服务平台项目 服务平台模块 (2022420119002307)作者简介:唐 骥(1982 ),男,高级工程师,主要从事地质矿产勘查㊁地质三维可视化研究工作㊂E -m a i l :k z a c n @163.c o m©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 .矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用唐 骥1,蒋 潇1,姜雪莲1,包金坤2,姚丽香2,席万鑫2(1.云南省地质科学研究所,昆明650000;2.武汉智博创享科技股份有限公司,武汉430000)摘 要:铜是我国国民经济建设重要的战略性金属矿产资源之一,其国外进口依存度高,因此铜矿的勘查和资源评估工作具有重要的意义㊂基于野外地质工作中所采集的地质勘探剖面及钻孔数据,建立了滇西某铜矿区的三维可视化地质矿产模型,并基于该模型估算了资源储量㊂计算结果表明:全区矿石资源量为4893.4万t,铜储量为54.3万t ㊂通过对比分析证实新地质矿体三维建模系统建立的模型及资源估算具有较高的可信度,其多样化的分析板块及动态更新功能具有较为广泛的应用性,能够运用于铜矿后续的钻探工程及资源量评估中㊂结合区域构造和矿床地质资料,进一步分析了铜矿的成矿模式,即后期火山气液充填交代富集改造为滇西某铜矿成矿的主要矿质来源,构造运动对其控制作用明显,主要体现在多旋回构造运动中形成的岩相古地理条件及后期断裂活动对容矿空间的改造㊂研究成果为进一步的勘查工作奠定了基础,能够更好地指导找矿工作,对相关类型多金属矿产的勘查和开采等实践应用亦具有借鉴意义㊂关键词:深部隐伏铜矿;三维地质建模;资源量估算;成矿模式2022-10-13收稿;2023-01-02修回;2023-02-13接受中图分类号:P 628 文章编号:2096-8523(2023)05-0273-12d o i :10.19509/j .c n k i .d z k q.t b 20220581 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):A p p l i c a t i o n o f t h r e e -d i m e n s i o n a l v i s u a l i z a t i o n m o d e l i n g t e c h n o l o g yo f o r e b o d i e s i n m e t a l l o g e n i c m o d e a n a l ys i s T a n g J i 1,J i a n g X i a o 1,J i a n g X u e l i a n 1,B a o J i n k u n 2,Y a o L i x i a n g 2,X i W a n x i n 2(1.Y u n n a n I n s t i t u t e o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s ,K u n m i n g 650000,C h i n a ;2.W u h a n Z h i b o C h u a n g x i a n g T e c h n o l o g y Co .L t d .,W u h a n 430000,C h i n a )A b s t r a c t :[O b je c t i v e ]C o p p e r i s a n i m p o r t a n t s t r a t e g i c m e t a l r e s o u r c ef o r n a t i o n a l e c o n o m i c a n d s o c i a l d e -v e l o p m e n t .T h e r e f o r e ,t h e e x p l o r a t i o n a n d r e s o u r c e a s s e s s m e n t o f c o p p e r m i n e s a r e o fg r e a t s i gn i f i c a n c e .[M e t h o d s ]B a s e d o n c o l l e c t e d g e o l o g i c a l p r o f i l e s a n d d r i l l i n g d a t a ,t h i s s t u d y c o n s t r u c t e d a 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 f o r a c o p p e r o r e d e p o s i t i n w e s t e r n Y u n n a n ,w h i c h w a s a p pl i e d t o e s t i m a t e t h e r e -s o u r c e r e s e r v e i n t h e m i n i n g ar e a .[R e s u l t s ]T h e o r e r e s o u r c e i s e s t i m a t e d t o b e 48.93m i l l i o n t o n s ,i n c l u -d i n g 0.543m i l l i o n t o n s o f c o p p e r .T h r o u g h c o m p a r a t i v e a n a l ys i s ,t h e m o d e l a n d r e s o u r c e e s t i m a t i o n e s -t a b l i s h e d b y o u r n e w l y p r o p o s e 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 m o d e l l i n g s y s t e m s h o w s h i g h c r e d i b i l i t y,i n w h i c h m u l t i p l e a n a l y s i s m o d u l e s a n d d y n a m i c u p d a t e f u n c t i o n h a v e a w i d e r a n g e o f a p pl i c a t i o n s a n d i t c a n b e u s e d f o r f u t u r e d r i l l i n g e n g i n e e r i n g a n d r e s o u r c e s e s t i m a t i o n .[C o n c l u s i o n ]T h i s s t u d y pr o v i d e s t h e b a s i sh 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 o r f u r t h e r e x p l o r a t i o n w o r k i n t h i s r e g i o n,a n d i t c a n a l s o b e a p p l i e d t o t h e e x p l o r a t i o n a n d m i n i n g o f r e-l a t e d p o l y m e t a l l i c d e p o s i t s.K e y w o r d s:d e e p l y c o n c e a l e d c o p p e r d e p o s i t;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 e s o u r c e e s t i m a t i o n; m e t a l l o g e n i c m o d e lR e c e i v e d:2022-10-13;R e v i s e d:2023-01-02;A c c e p t e d:2023-02-13铜是关乎国计民生和国防工程乃至高新技术领域中不可或缺的战略性矿产资源之一,与铁㊁铝一起是我国最重要的前3种金属资源㊂然而我国铜的供应长期短缺,严重依赖于进口,铜矿的找矿问题对于国民经济的发展具有重要意义㊂我国铜矿资源中,斑岩型和矽卡岩型铜矿的贡献占主要地位,近年来探明的资源储量主要集中于青藏高原冈底斯成矿带㊁三江成矿带㊁中亚造山带等地区[1]㊂其中三江成矿带位于特提斯构造域东部,发育有大量铜钼㊁铅锌银㊁金和锡等大型-超大型矿床,如玉龙斑岩型铜钼矿床㊁呷村火山成因块状硫化物型铅锌银多金属矿床㊁镇沅造山带型金矿㊁金顶密西西比河谷式铅锌矿床㊁来利山花岗岩相关的锡矿㊁兰坪铅锌矿㊁兰坪白秧坪铜多金属矿㊁普洱大平掌铜矿等[2-4]㊂滇西某铜矿区位于三江构造带中段的兰坪-普洱盆地中南部,经历了多次构造事件[5-6],具有较好的成矿地质条件和外部开发利用条件㊂自发现以来,基于对该矿床的勘查工作,对其成矿地质特征已有一定的认识㊂目前在铜矿区的勘探面积已达17.97k m2,揭露出矿体88条㊂除在西矿带的1条矿体有地表露头以外,其余矿体均位于东矿带,且均为隐伏铜矿[7]㊂受后期构造运动的影响,铜矿床形态在走向和倾向上变化较大,由于对其成矿模式缺乏系统完善的分析,多年来找矿成效受到限制,未取得实质性进展㊂近年来,随着深部勘探工作的进一步深入,矿区铜矿化呈现出矿化点多㊁分布面广㊁品位变化较大及规模小的总体特征,找矿难度较大,传统的找矿方法在深部矿体预测中难以取得突破㊂前人针对金属矿产资源的储量估算和成矿预测研究开展了大量三维地质建模工作[8-14],并相继提出了三维可视化预测模型及找矿方法等[15-16],为深部隐伏矿体的定位㊁定量预测提供了指导[16-17],是进行资源量估算的有效途径[18-20],有助于进一步拓宽深部找矿方向[21],提高经济效益㊂笔者将基于当前滇西某铜矿最新勘查资料,利用三维可视化技术建立该铜矿三维地质模型,经由与S u r p a c软件的对比来检验其可靠性㊂在此基础上,对研究区进行资源量估算,并进一步揭示区域成矿模式,以期为铜矿区深部及外围找矿工作提供依据,并为三江地区类似矿床的开发和资源评估提供参考㊂1地质背景1.1区域地质背景滇西某铜矿位于云南省普洱市境内,地处云贵高原西部边缘,横断山脉纵谷区南段(图1)㊂铜矿区内地势总体北高南低㊁东高西低,构造岩浆活动频繁,产出了大量金属矿床[22-23]㊂矿区大地构造位置处于西藏-三江造山系(Ⅰ级)㊁扬子西缘多岛弧盆系(Ⅱ级)㊁兰坪-思茅双向弧后陆内盆地(Ⅲ级)之兰坪-思茅中㊁新生代上叠陆内盆(Ⅳ级)中南部[24]㊂该区在地史上经历了3次大的地质事件:①石炭纪-二叠纪冈瓦纳古陆与欧亚古陆分离,形成古特提斯海槽;②印支中期从冈瓦纳古陆解离出的印度陆块向欧亚古陆漂移并发生碰撞,使古特提斯海逐渐萎缩并褶皱封闭形成火山岛弧,进而转为陆内发展;③自侏罗纪开始,由于两大板块的持续碰撞,青藏高原隆升形成陆内裂陷,在裂陷盆地内沉积了巨厚的红色碎屑岩建造㊂区内出露古生代㊁中生代和新生代地层,以中生代红层分布最为广泛㊂二叠系沿澜沧江深断裂以东断续出露,其下部为灰色变质砂岩㊁板岩夹灰岩㊁砂砾岩及中基性熔岩㊁凝灰岩;上部为灰色灰岩㊁泥灰岩夹凝灰质板岩,灰色板岩㊁千枚岩夹细砂岩㊂三叠系为一套以基性-酸性火山岩为主的地层,主体大致呈N N E-S S W向展布㊂侏罗系为一套海陆相交替出现的红色夹杂色地层㊂白垩系以陆相红色碎屑岩建造为主,出露下统曼岗组灰紫色砂岩㊁粉砂岩夹泥岩和景星组紫红色块状泥岩㊁泥质粉砂岩及灰白色粗粒长石石英砂岩夹钙质泥岩㊁泥质粉砂岩㊂第四系零星出露,主要由砂质砾石㊁粉砂㊁黏土及洪积㊁冲积㊁坡积物及含炭砂质黏土层组成,分布于山间盆地及凹地㊂铜矿区内褶皱构造发育,总体上属子马-景谷复向斜的一部分,轴线大多呈N N E-近S N向展布,个别为N NW或NW向㊂次级褶皱轴线自复向斜槽部渐次向东㊁西两侧偏转撒开,褶皱轴面大多倾向复向斜槽部(表1)㊂N E及NW向断裂均为后期次级断裂,主要切断近S N向及N N E向断裂㊂断裂发育规模一般不大,以略微斜切背㊁向斜轴面之张性正断裂为主,仅往西或局部有逆断裂出现㊂断裂面亦大多倾向复向斜槽部,构成似阶梯状 裂谷型 地472第5期唐骥等:矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用堑(表2)㊂区内海西晚期至喜山期岩浆活动十分频繁㊂海西晚期和印支期主要发生基性-酸性火山喷发作用,其中印支期岩浆活动最为强烈,规模相对更大,形成了厚度巨大的火山岩,主要分布于澜沧江两岸及永平-民乐一带㊂海西晚期岩浆活动主要表现为水下火山喷发喷溢活动㊂燕山期中基性的岩浆侵入规模不大,主要有岔河辉长岩体㊁江边角闪辉长岩体㊂喜山期岩浆活动主要表现为酸性浅成侵入活动,侵入岩分布局限于镇沅一带㊂表1铜矿区褶皱构造特征T a b l e1 C h a r a c t e r i s t i c s o f f o l d i n g s t r u c t u r e s i n t h e c o p p e r o r e d e p o s i t a r e a褶皱名称褶皱轴向轴长/k m倾角/(ʎ)出露地层西翼东翼核部翼部褶皱形态特征大过口向斜N12ʎ~20ʎE16.010~2020~35K1j J2h长轴不对称,轴面东倾,西翼局部被董家营断层所切岩脚-关山向斜N10ʎW~N35ʎE6.010~2520~50K1j J2h轴面略微东倾结结坝背斜N10ʎW~N10ʎE12.520~3520~35J2h K1j长轴不对称,轴面微东倾,轴线大体呈向东凸出的弧形,南端被那布断层所截翁姑田背斜N5ʎE5.040~605P2P1,T2为长轴背斜,轴线微向西凸出,轴部及东翼大部分被断层错失那布背斜N5ʎ~40ʎE12.02030~50J1J2h长轴不对称,轴面西倾,轴线呈向西凸出的弧形,南端及西翼被那布断层破坏,为似箱型褶皱荞家村向斜N10ʎW~N35ʎE28.035~4325~45K1m J2h,K1j长轴不对称,枢纽起伏,轴线呈S或反S形,北端被断层所切,南端倾伏于第四系之下大官营向斜N20ʎ~30ʎE10.030~5028~30K1j J2h,J3b长轴不对称,轴面西倾,轴线东凸,圈闭良好岩脚背斜N0ʎ~40ʎE24.025~4520~40K1j K1j,K1m长轴不对称坤南箐背斜N10ʎW~N50ʎE28.025~6030~50T2J1,J2h长轴不对称,轴面东倾,轴线呈反S形,东翼及核部多被N E向断层所切老家村向斜N20ʎE6.525~4030~40K1m K1j长轴向斜,两翼基本对称,轴线尚较平直㊂往南可与下帮弄向斜相连,二者处于同一褶皱带上注:K1m.下白垩统曼岗组;K1j.下白垩统景星组;J1.下侏罗统;J2h.中侏罗统和平乡组;J3b.上侏罗统坝注路组;T2.中三叠统;P1.下二叠统;P2.上二叠统;下同表2铜矿区断裂构造特征T a b l e2 F a u l t s t r u c t u r a l f e a t u r e s i n t h e c o p p e r o r e d e p o s i t a r e a断层编号断裂名称长度/k m产状走向倾向倾角/(ʎ)切错层位断层性质断裂带标志F1大困博断裂8.5N24ʎT2不明岩石有明显碎裂现象F2坡脚断裂6.5N20ʎW T2-P2不明产状相抵,地层层位有缺失F3文肖-岔河断裂15.0N10ʎ~30ʎE T2-P2高角度逆冲断裂局部倒转或产状相抵,断裂沿线岩石片理化㊁碎裂-角砾岩化或糜棱岩化,劈理㊁构造透镜体发育F4董家营断裂8.5N3ʎ~10ʎE NW P2-J2h逆断裂产状相抵,具明显挤压现象F5翁姑田断裂26.0N4ʎ~13ʎE N E68P2-J1h逆断裂产状相抵,层位缺失,破碎带劈理发育F6那布断裂36.5N10ʎW~N20ʎE N E70T2-K1j逆断裂层位缺失,层序颠倒,岩石破碎F7文招营断裂13.5N45ʎE J2h-J1正断裂两盘岩层产状相抵㊁层序颠倒F8小河边断裂22.0N10ʎ~32ʎE NW T2-K1m正断裂岩石破碎剧烈,具挤压特征,出现产状相抵及拖拽㊁扭曲等现象1.2矿区地质特征滇西某铜矿区内除沟谷㊁河流附近出露第四系冲积㊁洪积㊁残坡积层外,主要出露中侏罗统和平乡组㊁上侏罗统坝注路组,下白垩统景星组及曼岗组㊂中侏罗统和平乡组(J2h)为海陆混合相杂色砂泥质夹碳酸盐岩沉积,分别假整合或不整合于下侏罗统㊁中㊁上三叠统火山岩或上二叠统等不同层位地层之上㊂区域上一般以灰绿色层消失及大量紫红色层出现作为与上覆坝注路组区分的依据㊂上侏罗统坝注路组(J3b)为一套以紫红色为主体的细碎屑岩,厚度38~363m㊂下白垩统景星组(K1j)大致呈近南北向带状出露整个矿区,是矿区内出露的主要地层㊂景星组下段(K1j1)接受沉积时的基底并不平整,钙质粉砂岩㊁泥晶灰岩多以大透镜体形式呈现;景星组572h 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年图1 滇西某铜矿区地质简图F i g .1G e o l o g i c a l m a p o f a c o p p e r m i n e o r e d e po s i t i n w e s t e r n Y u n n a n 上段(K 1j 2)上部为紫红色块状泥岩,下部主要为灰绿色块状泥质粉砂岩㊂下白垩统曼岗组(K 1m )在矿区内仅出露下段,主要分布于矿区东西两侧边部㊂第四系主要出露于矿区南西侧民乐河两侧,由坡积㊁残坡积及冲积㊁洪积砂砾层㊁黏土㊁含炭砂质黏土层等组成,厚度0~40m ㊂滇西某铜矿位于区域大背斜岩脚背斜与坤南箐背斜之间的过渡部位之东翼,东西两个矿段正好位于料萝村-文英河背斜的两翼㊂料萝村-文英河背斜呈近南北走向,略微向北倾没,该背斜在区内出露长度约10k m ,两翼地层产状在18ʎ~53ʎ之间㊂受复式向斜及断裂构造的影响,矿区在金竹园-小干河一带形成了一个紧闭的背斜,该背斜呈N N E走向,两端分别与断层F 1㊁F 2相抵㊂矿区内断裂构造主要有3条(F 1,F 2,F 3)㊂小河边断裂(矿区内编号F 1,区域编号F 8)呈N N E 向纵贯矿区东部,出露长度大于9k m ㊂断层面仅在北部的金竹园及南部的文英河附近出露明显,断裂带宽15~30余米,总体产状270ʎ~320ʎø65ʎ~75ʎ㊂小干河断裂(F 2)呈N E E 向大致沿矿区东部的小干河出露,矿区内大部分被地表浮土掩盖,可断续追索长度约2k m ㊂铜厂梁子断裂(F 3)出露于矿区北东部,与小河边断裂大致平行产出,地表可追索长度约1.6k m ㊂断层附近见大量断层角砾,角砾多呈棱角状,泥质㊁砂泥质胶结㊂滇西某铜矿区目前仅在其外围(正南方向约11k m )的宋家坡一带有英安斑岩出露,是该区斑岩型铜矿的含矿母岩(宋家坡式铜矿),宋家坡组(T 2s )也是民乐矿区内主要含铜层位之一㊂滇西某铜矿区内围岩蚀变较为普遍,常见绢云母化和泥化,主要蚀变现象为碳酸盐化㊂由于砂泥质碎屑碳酸盐岩是地层岩性的主要成分,绢云母化也较为普遍㊂泥化主要发生在地表及近地表的长石石英砂岩中,硅化主要见于砂岩和泥质粉砂岩中,与铜矿化关系较密切,部分铜矿化伴随着石英脉充填于裂隙中㊂成矿前围岩蚀变主要为绢云母化和泥化,它们多发生于区域变质作用时期,分布较广泛,与铜矿化关系不大㊂1.3矿石地质特征整个矿区共揭露东㊁西两个矿段,分别位于料萝村-文英河背斜的东㊁西两翼,主要矿体共6条㊂西矿段圈定1条矿体,呈似层状产出,与围岩产状基本一致,倾角一般15ʎ~40ʎ㊂东矿段均为隐伏铜矿体,672第5期唐 骥等:矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用分为南㊁北两段㊂北段Ⅰ-6矿体为区内最大的矿体,赋存于下白垩统景星组下段中亚段,含矿岩性为生物碎屑灰岩及粉砂岩㊁砂泥岩等;矿体呈层状㊁似层状产于景星组下段中亚段下部,一般距下亚段上部(紫红色粉砂岩层顶部㊁灰色生物碎屑灰岩底部)0~22m ㊂南段揭露有Ⅱ-7㊁Ⅱ-13㊁Ⅱ-18㊁Ⅲ-5及Ⅲ-7矿体,矿体赋存层位为下白垩统景星组下段,含矿岩性为粉砂岩㊁细砂岩及生物碎屑灰岩等,矿体形态总体简单,产状相对平缓,多呈层状㊁似层状,局部具膨缩变化㊂滇西某铜矿床主要的矿石类型为硫化矿,占比达87.07%㊂常见金属矿物以辉铜矿和斑铜矿为主,其次是硫砷铜矿和黄铜矿,少量砷黝铜矿及黄铁矿等㊂铜矿物相互交代,常相伴产出㊂矿石中其他金属硫化物有微量方铅矿㊁闪锌矿㊁辉钴矿和辉锑矿等,银矿物主要为自然银和砷硫银矿㊂脉石矿物以石英和方解石为主,其次是绢云母和白云石㊂矿石岩石类型主要为微细粒砂岩-粉砂岩及灰岩,部分因含炭质物而呈现深色㊂石英是砂岩主要的碎屑成分矿物,方解石和白云石等碳酸盐矿物是构成砂岩的主要胶结矿物,也是组成灰岩的主要矿物㊂绢云母呈片状,与其他黏土矿物及碳酸盐矿物共同构成砂岩的胶结矿物㊂矿石结构以交代结构最为常见,表现为黝铜矿㊁硫砷铜矿沿黄铜矿的粒间㊁裂隙㊁孔洞交代,或是辉铜矿沿黄铜矿㊁硫砷铜矿和斑铜矿的边缘及裂隙交代㊂黄铜矿和部分黄铁矿以形态多变的不规则粒状或团块状浸染嵌布在脉石或铜矿物中,呈现出他形粒状结构㊂硫砷铜矿㊁黝铜矿或辉铜矿沿黄铜矿的粒间及裂隙充填分布,表现出充填结构㊂矿石中黄铁矿㊁斑铜矿等矿物由于矿物粒度悬殊较大,可见不等粒结构㊂浸染状构造是最常见的矿石构造,表现铜矿物和黄铁矿呈粒度不均匀的粒状或集合体沿脉石矿物粒间分布,以星散状㊁浸染状和稀疏浸染状等为主㊂铜矿物㊁碳酸盐矿物和石英呈细脉状充填嵌布在脉石矿物基底中,构成细脉状构造㊂2 三维地质建模2.1建模方法本次建模工作所使用的数据包含滇西某铜矿地区1ʒ2000地质图㊁矿区47条1ʒ1000勘探线剖面图(图2)㊁D E M 数据㊁累计总进尺136768.39m的274个钻孔(图3)以及29819个岩心样品的分析结果㊂此次建模系统为云南省地质科学研究所承担的 基于三维矿体模型的矿业权管理应用服务平台项目研发的 地质三维建模系统 软件㊂该软件采用M yS Q L 数据库作为数据存储管理工具,以O S G 作为三维渲染引擎,依托于国产自研Z G I S 平台作为开发工具进行系统开发㊂所收集到的数据经由拓扑图2 滇西某铜矿区20号勘探线剖面图F i g .2 P r o s p e c t i n g P r o f i l 20o f t h e c o p p e r o r e d e po s i t i n w e s t e r n Y u n n a n 772h 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年图3 滇西某铜矿区钻孔分布图F i g .3 B o r e h o l e d i s t r i b u t i o n o f t h e c o p p e r o r e d e po s i t i n w e s t e r n Y u n n an 图4 建模方法汇编图F i g .4 S c h e m a t i c d i a g r a m s o f m o d e l i n g me t h o d s 错误处理㊁钻孔数字化㊁标准化统一㊁数据格式转换等工作,建立地质资源基础数据库后按照软件所需数据格式要求进行录入,并将钻孔工程与原勘探报告数据进行核查以确保其正确性㊂三维地质建模主要包括以下4个步骤:①围绕钻孔㊁探槽㊁浅井及坑道等开采系统建立探矿工程模型;②根据勘探线剖面图上已解译完成的矿体圈连形态在空间中建立勘探线剖面,在勘探线方向(倾向)上确定好矿体的层位与形态,并回到三维空间中连接勘探线间矿体形态以构建矿体模型㊂本系统矿体模型为面元模型[25],以物体边界为基础定义并描述空间实体,侧重于空间对象的视觉三维效果㊂采用的面源模型建模方法为勘探线剖面图的轮廓线连接建模,即平行剖面法[26]㊂针对块段连接中同步前进法与最短三角形连接法存在的错位和交叉问题,本系统采用了 品位重心投影-同步前进 法[27-28]来解决相邻轮廓线顶点数目差异问题,并且能够确保连接矿体的准确性及形体品位的一致性㊂首先,要对剖面进行三角化,通过品位离散点对剖面进行插值,为剖面顶点赋品位值,通过三角形面积及品位权重计算剖面品位重心(图4-a )㊂由于剖面大小㊁边界形状不一致,需要根据剖面重心对较小剖面进行中心缩放㊂其次,将两相邻剖面投影在同一平面内,使得重心位置相同,通过射线法确定连接剖面的相同起始点,再加密轮廓线㊂在此过程中,针对因两轮廓线形状各异出现的交叉错位情况,采用多边形凸分解[29]与交互式 切开 的方式,将剖面拟合为相同形状的凸包形状,同步连接凸点使剖面轮廓线分解为872第5期唐 骥等:矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用多对线段(图4-b )㊂按照上述分解时的剖面线顺序,顺次拼接矿体局部面片,通过合并网格的方式,将网格合并形成矿体顶底面以完成缝合[30](图4-c)㊂最后,将矿体网格加密并进行光滑处理,由于矿体的直线连接在显示时渲染并不明显,本系统支持通过增加拟合平行剖面的方法,形成致密网格面㊂对于单矿体,通过增加平行剖面,同步前进同时连接所有平行剖面,在同步n 个同步前进点通过B 样条拟合,形成光滑曲线进而形成光滑矿体;对于多段矿体,采用B 样条平滑经过所有控制点和剖面控制点,形成光滑组合矿体(图4-d )㊂③基于对矿区各元素品位的地质统计及分布特点分析,采用网格化插值构建空间品位模型(变异函数参数见表3),选择合适储量估算方法,求取相应矿段模型体积㊁品位参数进行计算㊂在这种矿体网格数据中,矿区范围被分成大小均匀的网格矩阵,网格化模型可按品位属性进行着色显示,能够展示品位的分布趋势,便于数据处理㊁区域综合分析和评价;④在原始勘查数据的基础上,实现矿区围岩二三维一体化,构建出矿区真三维围岩地质模型㊂表3 铜矿区各地质体C u 元素变差函数拟合参数T a b l e 3 V a r i o g r a m f i t t i n g p a r a m e t e r s o f g e o l o g i c a l b o d i e s i n t h e c o p p e r o r e d e po s i t a r e a 地层及代号结构模型块金值基台值主变程次变程垂向变程主方位次方位K 1J 2球状模型0.17200.8178500.0500.097.524.4294.4K 1J 1-3球状模型0.99970.00004550.01692.683.8279.0189.0K 1J 1-2球状模型0.58580.414117160.05280.01261.922.9292.9K 1J 1-1球状模型1.00000.00006440.01750.6246.5285.0195.0J 3b 球状模型0.27590.72371762.1647.4670.07.0277.0J 2h 2球状模型0.64000.3598623.6435.31000.050.7320.7图5 建模成果图汇编F i g .5 C o m p i l a t i o n o f m o d e l i n g re s u l t s 2.2建模结果滇西某铜矿三维地质建模结果如图5所示㊂该三维模型在实现矿体可视化的基础上,能够较好地展现矿体的连续性及品位空间分布㊂为验证该模型的可靠性,本研究选取滇西某铜矿区东矿段南段数据,将建模结果与矿产勘查评价中被广泛应用的972h 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G E O V I A S u r pa c 软件[31]所构建的模型进行了对比,结果表明(图6),两者形态基本吻合,均展现出了该矿段主体的空间展布特征,说明新地质矿体三维建模平台的可信度较高㊂通过拟合多段平行剖面的方法所生成的矿体光滑模型效果较好,有助于在实现可视化时提升建模效果的真实性和整体性㊂相比于S u r p a c 软件中基于钻孔的手工建模,新地质矿体三维建模系统能够运用勘探剖面及钻孔数据进行交互式自动建模,在保证了可信度的前提下大大提高了效率㊂除此以外,在新地质矿体三维建模系统中,通过复杂地质体建模可以呈现围岩在空间上的产出特征,能够更加直观地体现围岩㊁矿体及断层的三维一体化效果(图5)㊂图6 建模效果对比图F i g .6 C o m p a r i s o n o f m o d e l i n g re s u l t sf r o m d i f f e r e n t s o f t w a r e p r o gr a m s 3 成矿模式分析从滇西某铜矿26个矿石样品物质成分平均值与宋家坡铜矿的对比来看,宋家坡铜矿矿石中S i O 2含量明显较高,S ㊁F e 明显较低,而C u ㊁P b ㊁Z n 等含量基本相当,这与宋家坡铜矿是与火山岩有关的铜矿床有关,反映了滇西某铜矿C u 来源于三叠系区域性火山活动形成的含铜地质体㊂兰坪-思茅成矿带经历了多旋回构造运动,三叠纪末全区不均衡上隆,侏罗纪开始大规模裂陷,直至古新世形成狭长深陷的堑沟㊂在此过程中,侏罗纪及白垩纪在民乐等广大地区形成大量的红色建造[32-33],伴随着红色建造形成了分布广泛的含铜砂岩,是滇西某铜矿区的主要含矿岩石(下白垩统景星组)成矿前的早期沉积基础㊂从岩(矿)石化学全分析结果(表4)来看,铜矿石相比于围岩或夹石在F e 2O 3㊁A l 2O 3㊁S i O 2㊁M g O ㊁M n O ㊁N a 2O 等造岩成分上略低,而C a O ㊁P 2O 5及烧失量等与成矿有关的赋存元素和挥发分含量明显偏高,元素氧化物特征比值F e 2O 3/F e O 均大于1,反映了铜矿床远离热液主喷出口,且位于中三叠统宋家坡组地层之上,更接近地表,有充足的氧使铁转变为高价铁㊂三维地质模型的成果图(图5)清晰展示出矿体局部厚度的变化大多集中于褶皱背斜,呈现出马鞍状㊁透镜状,随地层变化而挠动明显,表明前期的构表4 铜矿岩矿石化学全分析结果表T a b l e 4 C h e m i c a l a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e c o p p e r o r e d e po s i t 岩性A l 2O 3S i O 2F e 2O 3F e O T i O 2C a O M gO K 2O N a 2O M n O特征比值w B/%M g O /C a O F e 2O 3/Fe O F e /M n 顶板14.9561.095.093.370.712.912.053.910.110.090.701.5119.11夹石9.9145.644.153.630.4516.282.892.100.090.190.181.142.74夹石11.0465.303.052.280.524.402.692.080.090.110.611.347.00夹石14.9061.184.311.970.644.001.914.200.100.080.482.1929.25底板9.0266.972.631.710.427.101.332.160.050.160.191.545.75平均值11.9660.043.852.590.556.942.172.890.090.130.431.5412.77矿石19.3638.783.352.680.4420.552.122.250.070.120.101.255.58矿石27.8832.593.162.540.3624.921.682.080.070.130.071.244.77矿石310.5371.513.802.960.531.812.041.790.530.041.131.2821.00矿石46.0425.442.592.260.2830.921.471.550.060.120.051.152.75矿石512.2969.793.272.790.611.631.543.030.060.050.941.179.60矿石67.7929.933.232.400.3527.211.721.770.090.140.061.355.93矿石711.0866.304.013.090.563.092.512.021.290.070.811.3013.14矿石88.1435.753.142.590.3723.671.991.790.130.110.081.215.00矿石99.1056.332.992.270.4311.791.912.090.050.130.161.325.54矿石1012.6065.024.333.190.602.432.512.610.590.061.031.3619.00平均值9.4849.143.392.680.4514.801.952.10.290.100.441.269.23082第5期唐 骥等:矿体三维可视化建模技术在成矿模式分析中的应用造运动对容矿空间有一定的改造作用;另一方面,铜矿体产状也大多呈层状㊁似层状,与地层产状大致一致,而东矿带的矿体的完整性被破坏,形成了南北两段(图5),进一步指示铜矿床受到了后期断裂运动的改造,不同期次的构造活动对矿体的形态有直接的控制作用㊂由此可见,大型构造通过其对岩浆活动及岩浆岩分布和岩相古地理的控制,间接控制着内外生矿产的形成环境,而具体矿床(点)或矿体的分布,则直接受次一级构造或局部构造的控制㊂随着多次的火山活动大量含矿热液沿火山通道上升,在热液驱动下,含矿热液不断萃取㊁叠加早期矿物,成矿物质沿有利部位发生运移并进一步富集㊂综上所述,滇西某铜矿床为白垩纪以来地壳震荡上升过程中,早期沉积的含铜地质体经风化剥蚀再沉积并受后期火山热液影响形成的沉积-热液改造型铜矿床(图7)㊂整个成矿区内褶皱发育,南北向的料萝村-文英河背斜贯穿整个矿区,小河边区域大断裂(F 1)以N N E 向近乎纵切整个背斜,形成 背斜加一刀 ;后期发育的小干河平移断裂(F 2)将小河边断裂错断,受此断层及复式向斜的影响地层产生平移错动并呈舒缓波状,同时形成裂隙或层间滑动破碎带㊂侏罗系中沉积的以陆相红色碎屑岩为主夹滨浅海台地相碳酸盐岩建造中本来就含有少量铜矿化,当含矿热液顺着小河边区域大断裂形成的通道上涌,活化㊁迁移地层中的铜元素并富集在层间滑动破碎带内,紫红色泥质粉砂岩由于渗透性较差图7 滇西某铜矿成矿模式图F i g .7 M a p o f m e t a l l o g e n i c m o d e l o f a c o p p e r o r e d e po s i t i n w e s t e r n Y u n n a n 而形成直接或间接的顶底板并成为该区内划分矿群的标志层㊂随着含矿热液的上涌,小干河断裂继续平移,由于小干河断裂以北受挤压力相对更大,因此以小干河断裂为界,再次将东矿段划分为南㊁北两段,北段呈紧闭背斜状,南段呈舒缓波状㊂4 三维建模的应用性4.1储量估算及其验证储量估算的主要方法包括:①基于矿体剖面的数值计算法㊂系统以剖面为基础进行矿体圈定,通过克里格插值法计算每一层矿体剖面的面积,再根据矿体厚度㊁小体重㊁品位等属性信息计算得到每层矿体的体积及资源量,将各层矿体汇总进而估算出整个矿床的资源总量㊂②基于S D 法的体模型计算法㊂将矿体剖面圈定成闭合的矿体实体后,系统通过S D 内插值方法(最佳结构曲线断面积分储量计算法及储量审定计算法)将矿体实体处理成点结构变量,由结构变量及结构变量曲线积分可得到面㊁体结构量,一次积分得到面结构量,二次积分得到体结构量㊂再根据品位㊁矿石体重等信息计算得到每一个矿体实体的资源储量,将各层矿体累加求和即为全矿区的资源储量㊂③基于体元的地质统计学法㊂地质统计学算法将块体模型与地质统计学相结合,182。
地质勘查中的技术创新与应用案例分析
地质勘查中的技术创新与应用案例分析在当今社会,地质勘查工作对于资源开发、工程建设、环境保护等诸多领域都具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步,地质勘查技术也在持续创新和发展,为地质工作带来了更高效、更精确的解决方案。
一、地质勘查中的技术创新(一)遥感技术的发展遥感技术是一种通过非接触式手段获取地表信息的技术手段。
近年来,高分辨率卫星遥感、无人机遥感等技术的出现,大大提高了遥感图像的精度和获取效率。
高分辨率卫星能够提供厘米级甚至毫米级的影像,使得地质工作者可以更清晰地观察到地质构造、地层分布等信息。
而无人机遥感则具有灵活性强、成本低、可快速获取数据等优点,适用于小范围、复杂地形的地质勘查。
(二)地球物理勘探技术的突破地球物理勘探技术包括重力勘探、磁力勘探、电法勘探、地震勘探等多种方法。
在技术创新方面,多参数、多分量的地球物理勘探仪器不断涌现,使得获取的地球物理数据更加丰富和准确。
例如,三维地震勘探技术能够构建地下地质结构的三维模型,为油气勘探、矿产勘查等提供了更直观、更全面的地质信息。
(三)地质信息系统(GIS)与大数据技术的应用GIS 技术将地质数据进行空间化管理和分析,实现了地质数据的可视化和综合分析。
结合大数据技术,能够对海量的地质数据进行快速处理和挖掘,发现潜在的地质规律和勘查目标。
通过建立地质数据库和数据仓库,实现数据的共享和协同工作,提高了地质勘查的效率和科学性。
(四)钻探技术的改进钻探是获取地下地质样品的直接手段。
新型的钻探技术如定向钻探、超深钻探等不断发展。
定向钻探可以按照预定的方向和轨迹进行钻进,提高了钻探的针对性和效率。
超深钻探则能够突破以往的钻探深度限制,获取深部地质信息,对于研究地球内部结构和深部资源具有重要意义。
二、技术创新的应用案例分析(一)某金属矿勘查案例在某金属矿的勘查中,综合运用了遥感技术、地球物理勘探和地质钻探。
首先,通过高分辨率遥感影像,发现了疑似矿化蚀变带的分布范围。
简述三维GIS技术在矿山地质勘查中的应用
97地质勘探G eological prospecting简述三维GIS 技术在矿山地质勘查中的应用张 颖(中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队,宁夏 银川 750021)摘 要:随着我国科学技术的不断发展,三维GIS技术的出现改变了我国矿业的发展模式,可以更直观更准确地进行地质勘查工作,在提高矿山地质勘查工作效率的同时,也能更了解地地下的实际情况,可以实现深层次的找矿计划。
因此,研究三维GIS技术在矿山地质勘查中的应用,可以很好地了解目前三维GIS技术在矿山地质勘查中的应用现状,找到三维GIS技术在矿山地质勘查中应用存在的问题,针对这些问题来制定相应的解决措施,以便能够更好地发挥三维GIS技术的作用,推动矿山地质勘查工作的发展。
关键词:三维GIS技术;矿山;地质勘查中图分类号:TD2 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)17-0097-3Brief Introduction to the Application of 3D GIS Technology in Mine Geological ExplorationZHANG Ying(Ningxia Headquarters of China Construction Materials Industry Geological Survey Center,Yinchuan 750021,China)Abstract: With the continuous development of science and technology in China, the emergence of three-dimensional GIS technology has changed the development mode of mining industry in China. It can conduct geological exploration work more intuitively and accurately, improve the efficiency of mining geological exploration work, and also gain a better understanding of the actual underground situation, enabling deep level mineral exploration plans. Therefore, studying the application of 3D GIS technology in mining geological exploration can provide a good understanding of the current status of 3D GIS technology in mining geological exploration, identify the problems in the application of 3D GIS technology in mining geological exploration, and formulate corresponding solutions to these problems, in order to better play the role of 3D GIS technology and promote the development of mining geological exploration work.Keywords: 3D GIS technology; Mines; Geological exploration收稿日期:2023-06作者简介:张颖,女,生于1983年,汉族,内蒙古呼和浩特人,本科,工程师,研究方向:矿产资源勘查。
实景三维技术在地质勘查工作中的应用研究
实景三维技术在地质勘查工作中的应用研究摘要:本文通过无人机实景三维测绘技术原理和方法的研究,分析了实景三维测绘技术在地质勘查工作中的重要作用,以某工程项目为例,合理的航测路径规划、采集数据预处理和建模模块选择,能够精准、有效地实现实景三维模型的构建。
这一实景三维技术在地质灾害前期勘查、隐患跟踪分析以及高精度等高线生成等方面具有重要的突出作用。
最后论证了无人机实景三维技术在地质勘查工作上具有良好的使用前景,可大大提升地质灾害分析质量和质量。
关键词:无人机;航测;实景三维;地质勘查前言:近年来,“乡村振兴”政策的大力推行,“幸福美丽新村”“特色小镇打造”项目的不断深入,乡村风貌打造和山区基础设施建设等项目越来越多,乡村项目区地质勘查工作的任务量逐渐加大,技术要求不断提高。
新技术在地质勘查工作中如何发挥作用以提高地质勘查效率和效果成为当下的研究热点。
乡村基础设施条件落后、交通便利性较差、山区地势险峻等因素都为地质勘查工作带来了很大的挑战,而无人机航测技术的应用,不会受到地形和地貌的限制,搭载数据采集设备,就可以有效完成基础数据收集工作。
本文针对无人机航测和实景三维的技术特点,以农村建设项目实例,研究其在地质勘查工作中的应用方法和效果。
1航测设备选型(1)飞马 D2000 无人机一台;(2)全画幅3.05亿像素 D-OP4000 倾斜摄影模块(模块采用的是全画幅相机),可搭配无人机管家数据处理模块,2航测影像采集本项目区航测数据采集特点为测绘面积小、地势起伏大。
根据此特点,项目团队采用往复式测绘方法进行无人机航测,通过无人机管家航线规划系统,确定航测区域范围,选取航测路径重叠度,从而生成航测规划路线。
航测规划路线航向重叠度、侧向重叠度分别设为 80%、70%,采用 D2000 变高飞行模式,预期设计影像分辨率为1.5cm,飞行高度 90m(相对垂向地面)。
控制点布设基于无人机航测倾斜免像控技术,本项目中每隔 100m 左右布设 1 个控制点或检查点,,且尽可能均匀布置。
3D地质建模技术在测绘中的应用
3D地质建模技术在测绘中的应用一、引言随着科技的不断进步,地质测绘领域也在不断发展和创新,其中3D地质建模技术正成为现代测绘业中的一项重要工具。
本文将探讨3D地质建模技术在测绘中的应用,并分析其优势和挑战。
二、3D地质建模技术的定义与原理3D地质建模技术是一种通过收集大量地质数据,利用计算机软件对地质现象进行模拟和渲染的技术。
它的原理是基于地质测量数据和地质理论,将地质数据转化为三维数字模型,以实现对地下地质结构的准确描述和分析。
三、3D地质建模技术在地质资源勘查中的应用1. 矿产资源勘查3D地质建模技术可以通过对地下矿床的三维模拟,帮助矿业公司准确评估矿产储量、分布和质量,从而制定合理的开采方案。
同时,这项技术还能帮助工程师预测地下水位、岩层稳定性等因素,以减少事故风险。
2. 油气勘探在油气勘探中,3D地质建模技术可以帮助分析和预测油气储量、流体运移路径以及油气藏的分布情况。
通过模拟地下地质结构,勘探人员可以更精准地选取钻探点位,提高勘探的成功率。
四、3D地质建模技术在灾害预测与防控中的应用1. 地震灾害预测地震是一种具有极强破坏性的自然灾害,而3D地质建模技术可以通过模拟地震波传播路径、地下断层和岩层稳定性等因素,预测地震发生的可能性和破坏程度,进而帮助人们采取相应的预防和减灾措施。
2. 地质灾害防控山体滑坡、地面沉降等地质灾害对人类和建筑物造成了严重威胁,而利用3D地质建模技术,可以对潜在的地质灾害进行预测和分析。
通过对地下结构进行数字模拟,可以准确评估地质灾害的危险程度,以便及时采取相应的预防和防控措施。
五、3D地质建模技术的优势与挑战1. 优势(1)高精度:3D地质建模技术能够利用大量数据实现对地下地质结构的详细描述,提高测绘数据的精确度。
(2)可视化:通过三维数字模型,人们可以直观地了解地质结构,并更好地分析数据和相关信息。
(3)预测性:3D地质建模技术能够辅助预测地下地质灾害、矿产储量等重要信息,为决策提供科学依据。
VTK技术在地震勘探三维可视化中的研究及应用
能 源 技 术 与 管 理
l3 2
V K技术在地震勘探三维可视化中的研究及应用 T
张
[ 摘
辉, 杨文强 , 张向阳
( 中国矿业大学 , 苏 徐州 2 10 ) 江 2 0 8
要 ] 在 对 VT (h i azt nT okt KT e s lao o l , 化 工具 包) 行 分析 的基础 上探 讨 了可视 化 V ui i i可视 进 技 术在 地震 勘探 可视化 中的应 用 ,并 实现 了一 个 可 以使 用 多种 可视 化 方 法展 示地 震勘探 数 据体 的 系统 。 [ 键 词 ] VT 三维 可视 化 ; 震勘 探 关 K; 地 [ 中图分类号 ]T 69[ D 7 文献标识码 ]B [ 文章编号 ]17 - 4( 0)5 2 3 629 3 o8 13 9 2 0
演 员 实
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图 2 \r 厂K图 形 模 型
14 2
张
辉, 等
V K技 术在地震 勘探 一维可 视化 I的研究 及应用 T I l
20 08年第 5期
其 中主要 有 9 基本 对象 : 制控 制器 、 类 绘 渲染 窗 口 、 染 器 、 光 、 相机 、 渲 灯 照 角色 、 特性 、 映射 、 变
0 引 言
三维地震能够采集到与地下地质体相适应 的 丰富信息 , 于地下构造信息的提取和检测 , 便 因此 倍受青睐。但是现阶段三维地震数据体的解释往
往 采用 的是 二维模 式 , 有一定 的局 限性 。 维地 具 三
震获得的是三维数据体 ,在解释上应该突破二维 模式 , 要尽量做到全三维空间解释 , 多方位识别断
三维地质建模在工程地质环境质量评估中的运用
三维地质建模在工程地质环境质量评估中的运用摘要:在城市化发展进程下,要及时开展环境地质考察工作,防止环境地质灾害危及人们的生命财产安全。
而三维地质建模技术是近些年兴起的一种智能技术,在城市环境地质考察过程中应用三维地质建模技术,能为地质施工人员在3D空间勘测地质构造、研究地质特征带来了新思路,能为建筑规划设计带来明确的参考标准。
关键词:环境地质;三维建模技术;前言通常,地质数据信息,涉及地表地貌、地层环境、断层、地下水位、风化层分布情况及多类物探化探数据,都能在野外测量得出。
这些信息通常是离散数据分布,地质施工人员无法根据这些资料掌握地质体的分布特征,对于这些实测数据,人们希望能够运用三维建模技术明确显示出地质分布状况。
所以,地质三维建模技术的探索发展是计算机广泛应用于地质探索的一个必经之路。
1.国内外研究现状早在上世纪80年代初,三维地学可视化技术早已在国内外地质建模领域兴起,如美国、加拿大等地区研发了很多功能性较强的地学可视化建模软件。
特别是石油和矿山软件有多种选择,应用效果显著。
效果较好的有GOCAD软件。
国内煤矿业相关的高等院校及有色金属矿产地质考察机构、铜业企业等联合开办了科研项目,利用从国外引进的新型软件技术投入到生产中,并且二次开发,还发觉到了很多有价值的产品,理论技术较为成熟。
GOCAD是美国研发的地质建模软件,受到国际上的广泛青睐,在很多油企业和服务公司应用效果显著。
GOCAD软件是以工作流程为主体进行地质建模的软件,实现了半智能建模水平,易于操作,灵活便捷。
2.地质三维建模及可视化基础2.1地质三维可视化及实现技术2.1.1概述可视化属于心智处理程序,引导人们对事物的勘测及建立概念等。
可视化的一般作用就是透视不可见的理论知识,把抽象知识生动的展示出来。
由于钻井技术的更新进步,人们在地下的工程操作逐渐增多,开发规模逐渐增大,掌握了更全面丰富的数据,为了解地质构造、物质储量带来了更广泛的素材资料。
三维地质建模技术在找矿中的应用
矿产资源M ineral resources三维地质建模技术在找矿中的应用尹东红摘要:本文深入研究了地质建模、矿床建模和矿产资源评估,这些技术在地质学和资源勘探领域中扮演着关键角色。
地质建模是通过创建地下地层的数学或计算模型,以更好地理解地下岩层的分布、性质和结构。
三维地质建模的重要性体现在找矿、石油勘探、水资源管理、环境研究和地震学中的应用。
这一过程整合了各种地质数据,如钻探数据、遥感数据和地球物理数据,为资源勘探和地质研究提供参考。
关键词:三维建模;找矿;地质三维地质建模在地质和矿产勘探领域具有极其重要的作用。
它提供了精确的地质信息呈现,包括地层分布、岩性、矿化体分布等,使地质学家和勘探人员更好地理解地下地质情况,有助于更高效地进行矿产勘探和开发。
此外,三维地质建模也支持资源评估和储量估计,帮助确定矿床的体积、品位和储量,从而支持合理的资源规划和决策制定。
通过提供更全面的地下信息,它还有助于降低勘探风险,减少无效探测,从而节约成本。
环境影响评价也受益于三维地质建模,因为它可以帮助预测矿床开发对周围环境的影响,支持环保监测和可持续矿产开发。
此外,三维地质建模为矿床的合理规划和设计提供了基础,从确定最佳采矿方法到设施位置和通风系统的规划,以确保采矿活动的高效性和安全性。
这项技术还提供了强大的数据可视化工具,有助于不同利益相关者更容易地理解地质情况,进行决策和交流,这在矿产开发项目的合作和社会接受度方面尤为重要。
三维地质建模促进了地质科学的发展,鼓励地质学家和工程师在地质建模算法和技术上的研究,以不断提高建模的准确性和效率。
因此,三维地质建模不仅提高了矿产勘探和开发的效率和准确性,还有助于减少环境影响和勘探风险,支持可持续矿产开发,是地质和矿产领域不可或缺的工具。
1 三维地质建模技术的原理和方法1.1 地质数据采集方法(1)遥感技术。
地质勘查是遥感技术的一个重要应用领域。
遥感数据可用于发现和识别地质特征,如地层、矿床、构造线aments等。
三维可视化建模技术在矿山工程中的应用
的数据集合。它是进行地质解译、 品位推估、 储量计 算与管理 以及后续采矿设计等 的基础 , 包括 了开 口 文件 ( oa)测 斜文件 (uvv 、 孔样 品文件 ( — C l r、 l S re)钻 As
部, 矿体赋存于花岗岩与 T g 碳酸盐类岩石 的接触 {
带上 , 由于受 背阴 山断裂 、 阴山突 起花 岗岩岩 体表 背 面形态 及接 触带 的控 制 , 体 形 态 复杂 , 似 层 状 、 矿 呈 透 镜状 , 局部呈 盆状 、 状产 出。矿 床成 因 主要 与岩 槽 浆期 后 中 一高 温气 成 热液 所 形 成 , 矿体 总 体走 向近 东 西 , 向长约 30I, 高北低 , 角 随岩体形 态改 走 0 南 n 倾 变 , 体 由西 向东 侧伏 , 矿 赋存 标 高 16 0~175i, 7 4 n 南北 宽 1 0~10m, 0 8~2 矿 石类 型 有块 状 2 厚 . 2m, 硫化 矿 、 卡岩 型 硫 化矿 , 状 ( 矽 砂 风化 ) 化 矿 , 部 硫 局
化 , 中地信 息工程 有 限公 司 的 MAP I 、 武汉 G S 北京 超
作者简介 : 沙明光 (9 3 , , 15 一)男 工程师 , 主要从事矿山采矿生产技术 和经营管理工作 。
有氧化矿和含矿大理岩 , 矿体属锡 、 铜共生硫化矿。
2 矿 山地质实体模 型构建
2 1 钻 孔数据 库及统计 分析 .
大提高了采矿方法设计的工作效率 , 使采 矿方法 的设计 更加直观形 象、 容易理解 , 今后 的应用前 景
必将越来 越广泛 。
关键词 : 三维可视化 ; 地质统计学 ; 采矿设计
中图分类号 : D 7 T 63 文献标识码 : A 文章 编号 :0 3 5 0 2 1) 1 0 0 5 10 —5 4 (0 0 0 —0 1 —0
三维地质建模在地质勘查领域的应用与探讨
243管理及其他M anagement and other三维地质建模在地质勘查领域的应用与探讨谢丽丽(山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地勘局第二地质大队),山东 济宁 272000)摘 要:本文针对三维地质建模在地质勘查领域的应用与探讨,结合理论实践,在简要阐述三维地质建模相关概述的基础上,分析了其在地质勘查领域中的具体应用路径,并探讨了三维地质建模的用途。
分析结果表明,合理应用三维地质建模,可将地质勘查结果清楚、直观、可视化的展示出来,为分析地质勘查结果提供必要的数据支持和理论指导,值得大范围推广应用。
关键词:三维地质建模;地质勘查;数据采集;建模中图分类号:P628 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)03-0243-2收稿日期:2020-03作者简介:谢丽丽,女,生于1986年,汉族,河北辛集人,本科,地质矿产工程师,研究方向:矿产资源勘查与找矿预测。
合理应用三维地质建模,可将复杂多变地质结构通过三维可视化的方式表示出来,更加清晰易读,为分析地质结构和矿产资源分布提供有效参考。
通常以BIM 核心建模软件Civil3D 为工具,构建三维地质模型。
应用得当可以大幅度提升地质勘查的效率和精度,值得大范围推广应用。
1 三维地质建模相关概述三维地质建模是一种全新地质勘查模式,通过计算机软技术,在三维环境下,将空间信息管理、地质结构解译、空间分析、空间预测、地学统计、实体内容分析和图形可视化软件充分结合,应用于地质勘查分析的新技术。
三维地质建模起源于上世纪90年代,由加拿大著名学者是Slmon.W. Houldmg 最先提出,同时对三维地质建模进行了比较系统的研究。
在新时代地质勘查找矿的背景下,绿色勘查技术愈发深入人心,三维地质建模在强大需求的牵引下,以及计算机网络技术、三维几何造型等先进科学技术飞速发展的背景下,经过三十多年的发展和完善,各项技术愈发先进,被广泛应用在地质勘查领域,并取得了良好效果。
地质勘查中的新兴技术与应用研究
地质勘查中的新兴技术与应用研究在当今科技飞速发展的时代,地质勘查领域也不断涌现出一系列新兴技术,为资源勘探、地质灾害预防、环境保护等方面带来了前所未有的机遇和突破。
这些新兴技术的应用,不仅提高了地质勘查的效率和精度,还为解决一系列地质问题提供了更有力的手段。
一、遥感技术在地质勘查中的应用遥感技术是一种通过非接触方式获取目标物体信息的技术手段。
在地质勘查中,它能够从宏观角度对大面积区域进行快速扫描和监测。
通过多光谱、高光谱遥感图像,地质工作者可以识别出不同的岩石类型、地层结构以及地质构造。
例如,不同的岩石在光谱特征上存在差异,通过对遥感图像的分析,可以区分出花岗岩、石灰岩等。
此外,遥感技术还能用于监测地质灾害。
它可以及时发现山体滑坡、地面沉降等灾害的前兆迹象,为灾害预警和防范提供重要依据。
比如,通过对同一地区不同时期的遥感图像进行对比分析,能够监测到地表的微小变形,从而提前预测可能发生的地质灾害。
二、地球物理勘探技术的新发展地球物理勘探技术在地质勘查中一直发挥着重要作用,近年来更是不断创新和完善。
其中,高精度重力勘探技术能够探测到地下微小的密度差异,从而发现深部的隐伏矿体和地质构造。
相比传统重力勘探,其精度更高,能够提供更详细的地下地质信息。
另外,电磁法勘探技术也取得了显著进展。
例如,可控源音频大地电磁法(CSAMT)可以穿透高阻层,对深部地质结构进行有效探测。
在寻找深部金属矿、油气藏等方面具有广阔的应用前景。
三、地质大数据与人工智能的融合随着信息技术的发展,地质勘查领域积累了海量的数据。
如何有效地处理和分析这些数据成为了一个关键问题,而人工智能技术的引入为解决这一问题提供了新的思路。
通过建立地质数据模型,利用机器学习算法对大量的地质数据进行挖掘和分析,可以发现隐藏在数据中的规律和关系。
例如,预测矿产资源的分布、评估地质灾害的风险等。
同时,人工智能还可以辅助地质图像的解译。
传统的地质图像解译依赖于人工经验,效率低下且容易出现误差。
三维可视化建模技术在矿山工程中的应用
雷
南阳 430 ) 7 4 0 南阳 430 ) 74 0
(. 2 河南省地质矿产开发局第一地质勘查 院, 河南 摘
要: 随着地质统计学 、 数学 、 计算机 图形学 和网络技术 的发 展 , 在科学计算可视化 的基础上 , 工程地质逐 视化 的 方 向发 展 。 文 章 以某 锡 矿 为 例 , 于 地 质 统 计 学 理 论 和 方 法 , 用 能 够 反 映 区域 化 变 数 可 基 应
理解 , 用前景必将越来越广泛 。 应 关键词 : 维可视化 ; 质统计学 ; 矿设计 三 地 采 中 图分 类 号 :D 7 T 63 文献 标 识 码 : A 文章编号 : 0 1 6—20 ( 00 0 0 6 2 2 1 )4—00 0 0 9— 5
A PPLl CA’’ U 3D Vl lU l ’ SUAL U DELI l M N【 ’ HN I UE I E EC A N I MN ENG I EERI G N N
sinicvsa zt n T epp r okat n srsac bet n s bi e m d so d ps n c ti i l a o . h a e to nmiea eerhojc,ad et l h da3 o e f e oi a d e f u i i i a s D t
量特征 的变异函数 , 利用三维矿业软件建立 了矿 山矿床 的数学模 型和工程 实体模 型。结果表 明 , 建立 的实 体模型 更加逼真的反映了矿山开采现状 , 在矿 山采矿方 法设计 中 , 用可视化 真三维 技术不 仅十分 必要 , 应 而且完全 可行 , 它突破 了传统 的设计模式 和方法 , 极大提 高了采矿 方法设计 的工 作效率 , 使采矿 方法 的设 计更加 直观 、 形象 、 容易
地质勘查中的技术创新与应用实践案例分析
地质勘查中的技术创新与应用实践案例分析在当今时代,地质勘查工作对于资源开发、工程建设、环境保护等众多领域都具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步,各种新技术不断涌现并在地质勘查中得到广泛应用,为地质勘查工作带来了新的机遇和挑战。
本文将通过一些具体的案例,深入分析地质勘查中的技术创新及其应用实践。
一、地质勘查中的技术创新(一)高精度地球物理勘查技术传统的地球物理勘查技术在分辨率和精度方面存在一定的局限性。
而高精度地球物理勘查技术,如高精度重力测量、高精度磁力测量和高密度电法等,能够更准确地探测地下地质结构和矿产分布。
以高精度重力测量为例,它可以探测到微小的重力异常变化,从而发现深部的隐伏矿体和地质构造。
(二)遥感技术的创新应用遥感技术在地质勘查中的应用已经有了较长的历史,但近年来在技术上有了显著的创新。
高分辨率遥感影像的出现,使得地质工作者能够更清晰地识别地表的地质特征和线性构造。
此外,多光谱和高光谱遥感技术能够获取更多的光谱信息,有助于对岩石和矿物的类型进行准确判断。
(三)地质信息系统(GIS)与三维建模技术GIS 技术可以将地质数据进行有效的整合、管理和分析,为地质勘查提供强大的数据支持。
三维建模技术则能够直观地展示地下地质结构,帮助地质工作者更好地理解地质体的空间分布和相互关系。
通过将 GIS 与三维建模技术相结合,可以实现地质数据的可视化分析和预测。
(四)无人机勘查技术无人机在地质勘查中的应用越来越广泛。
它可以快速获取大面积的高分辨率影像,并且能够到达一些人员难以到达的区域。
无人机搭载的各种传感器,如可见光相机、多光谱相机和激光雷达等,可以收集丰富的地质信息,为地质填图和矿产勘查提供有力的支持。
二、技术创新在地质勘查中的应用实践案例(一)某金属矿区的高精度勘查在某金属矿区的勘查中,采用了高精度重力测量和高密度电法相结合的方法。
通过高精度重力测量,发现了一处微弱的重力异常区域,初步推断可能存在深部矿体。
三维地质建模技术在油田基础地质研究中的应用
三维地质建模技术在油田基础地质研究中的应用【摘要】随着科技的日新月异,中国已经正式步入信息时代,三维地质建模技术也已经正式的提交到了社会发展必要的面前。
【关键词】三维地质建模;油田地质研究;三维可视化技术油田开发和油田采集是当今油田基础地质研究中应当攻克的难题。
传统的地质勘查准确率较低,且需要大量的人力、物力和财力,操作复杂、时间较长,改革和创新已成为油田基础地质研究的重中之重。
三维地质建模已是油田开发工作的基础,是现代科学技术的表现体,综合了信息收集、信息测量、信息存储、信息管理、信息传递、信息显示、信息传送和信息应用。
1、三维地质建模技术1.1基本概念信息时代是当今社会的发展趋势,也是当今社会重要的组成部分,通过社会对信息的需求,空间信息这一新生名词应运而生。
空间信息是社会发展和经济需求所产生的,包括全球定位和地理信息等需要利用实时信息的技术,采用计算机、网络和通信的技术手段对目标事物进行信息收集、信息测量、信息存储、信息管理、信息传递、信息显示、信息传送和信息应用,更进一步的达到“数字地球”。
传统的地质勘查准确率较低,且需要大量的人力、物力和财力,操作复杂、时间较长,已经不能满足石油工程的要求和需要。
以新科技为基础研发的三维地质建模打破了传统的勘查,实现了三维视觉化,更清晰、更立体、更真实的描述了地质构造。
对特殊要求的目标可以进行实时、全方位的监控,得到用户所需要的数据。
1.2三维地质建模三维地质模型最有贡献是钻孔数据。
钻孔是由许多散开的点组成,在地质勘查中,对钻孔数据进行统计和分析,可以详细的描绘出地下层的状态,有利于油田工程的建设,使油田采集和油田勘查变得更为简单、更为方便。
构造模型分为宏观地层、亚构地层和微构地层三种。
宏观地层是模型网格的描绘者和补充者,还是构造模型大体框架的组织者;网格数据和地形信息数据所结合起来就是宏观底层,此外还包括层位数据和分层数据。
亚构地层是在宏观地层所描绘出来的大体构架中再次进行一个中等层次的分层,还包括小层数据和曾为数据。
试论实景三维技术在地质勘查工作中的应用
试论实景三维技术在地质勘查工作中的应用摘要:作者在多年研究经验的基础上,通过研究无人机实景三维测绘技术的原理和方法,分析了实景三维测绘技术在地质勘查和地质灾害分析中的重要作用。
并以“某新农村建设项目”为例,说明现实景三维模型通过合理的空中调查路径规划、数据采集预处理和建模模块选择能够准确、高效地建立。
实景三维测绘技术在地质灾害、隐含危险跟踪与分析、高精度轮廓生成等早期勘探中发挥着重要作用。
最后表明,无人机实景三维测绘技术在地质勘查中具有一定的应用前景,可以大大提高地质危险性分析的质量和效率。
关键词:实景三维技术;地质勘查;矿山开采前言实景三维建设作为当前新的基本测绘建设的主要方向,它是党中央、国务院和自然资源部新的必要条件和新的部署要求,用于新时代的测绘。
同时,实行自然资源“两统一”管理服务,也是有实施的必要。
实景三维产品是直观的、可测量的、可计算的,并且有两种定量和具体的各种形式。
新技术在提高地质勘查效率和效果的地质勘查中如何发挥作用成为当前的研究热点。
农村基础状态、其交通得不便利、山区、陡峭地形及其他因素给地质勘查工作带来了巨大的挑战。
但是,无人机航测技术可以充分利用其不受地形限制的特性,有效地用数据采集装置完成基本的数据采集工作。
根据无人机航测和实景三维的技术特点,以研究“某新农村建设项目”地质勘查的适用方法和效果为例,证明了其有效性。
1 目前我国地质勘查工作现状目前,中国的地质调查主要依靠中央政府。
中央政府的主要职责是,将中央财政补助和中央调剂资金拨付到各地。
中央政府不仅负责宏观资源的配置,而且还对一些特殊资源进行微观配置。
财政部组织地质勘查,并提供相应的地质勘查成果。
由于勘探工作属于公众的利益,现有地质调查存在以下四个问题:1.1投资问题目前,我国地质勘查项目的投入方式比较单一,在实践中难以充分发挥国家、地方政府、企业的积极性。
1.2勘查效率问题目前,我国的地质勘查工作大多是按国家的规划和安排,太过排挤市场经济的作用,致使勘探工作的实际效果不理想。
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三维可视化建模技术在地质勘查中的应用
摘要:根据地质勘查的数据特点,利用三维可视化建模技术。
实现了以真三维模型来恢复地表以下地质体的结构、形态特征以及空间展布,能对其进行旋转、漫游、切片分析、虚拟钻探等操作,动态地研究其内部细节,了解目标对象与周围地质环境之间的关系,为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供了强有力的支持。
关键字:地质勘查三维可视化建模技术虚拟钻探
引言
在地质勘查工作中,地质工作者越来越迫切地希望建立一套完善的地质体三维可视化与分析系统,实现对地质体信息的三维可视化仿真,丰富地质勘查成果的表现形式,为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供强有力的支持。
随着计算机软件和硬件的飞速发展,针对地质体的三维建模与可视化,综合运用三维仿真、数学地质、计算机图形学、虚拟现实、科学计算可视化、计算机软件开发等成熟的理论方法与技术,实现复杂地质条件下的三维地质建模。
二.三维地质建模数据来源与特点分析
在三维地质建模中,用来反映地质体特征的数据来源多种多样,包括地质勘探数据、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据、工程地质数据等等。
由于地质原始数据的多源性、离散性和定性特征在很大程度上阻碍了三维地质建模研究的发展。
因此,在三维地质建模工作中需要耦合多源信息,对场区地质构造进行分析、解译,将定性描述的数据定量化,尽量以数值型数据和图形数据来进行表达,将离散不确定的数据通过各种插值拟合的手段转化为连续确定的数据,为三维地质建模提供合适的数据源。
三.三维地质建模的难点与关键技术问题分析
通过对三维地质建模数据来源与特点的分析可知,建立一个客观准确的三维地质模型必须满足三个条件:足够多的原始地质采样数据、能够真实反映复杂地下空间关系的地质解译分析、合适的数据结构。
就目前复杂地质体的三维建模主要面临的困难可归纳为以下3点:
(1)原始地质数据获取艰难。
地质体通常位于地表以下,人们无法直接全面地观察到地质体的各种特征,往往只能通过物探、化探等手段获得地质体的部分特征信息,并通过对这些信息的分析、解释、推断来获得地质体的基本信息。
(2)地下地质体及其空间关系极其复杂。
地质条件和地质作用复杂多变,在其影响下,地层被切割成不连续的空间分布,岩体内复杂的岩性变化,以及地
质构造过程的动态性更使得地下地质体及其空间关系异常复杂。
这大大增加了三维地质建模数据结构、拓扑关系、相应算法的设计与实现难度。
(3)模型的确定性与地质体属性的不确定性存在矛盾。
由于稀疏的不充足采样数据和地质体的复杂性决定了地质体属性的未知与不确定,地质工作者只能凭借分析、解释、推断的方式对不连续的、缺失的地质信息进行想象,存在主观上的不确定性。
而一旦三维地质模型建立起来却将是确定的,不存在模糊性的东西,它将在地质信息的进一步定量分析和探索利用上发挥巨大的影响力。
因此,在三维地质建模与可视化研究中,重难点可归纳为以下三个方面:①合理有效的多源数据耦合方式;②科学合理的数据模型;③正确高效的建模算法。
通过对复杂地质体的三维建模难点分析,选择以广义三棱柱(GTP)作数据模型。
基于广义三棱柱的建模方法能较好地解决地质体的内、外表达与描述,具有一定的空间拓扑关系表达能力,可以处理比较复杂的地质情况,且数据量较为精简,模型结果也可以方便地进行空间分析与显示。
四.复杂地质体的广义三棱柱建模算法
复杂地质体广义三棱柱建模算法由以下5个步骤组成:
1)钻孔数据的处理;
2)基于钻孔口分布,建立地表Delaunay三角网剖分。
为处理复杂的地质体边界情况,可以进一步演化成基于控制性虚拟钻孔链的带约束Delaunay三角网剖分;
3)循环读取地表Delaunay三角网的每一个三角形,提取三顶点所对应的钻孔;
4)以三个钻孔地面穿出点构成三棱柱上三角形,基于三棱柱生长算法,自上而下地推导下三角形的顶点构成,连接成三棱柱体,并判定出该三棱柱体的地层属性:然后,将该三棱柱体的下三角形视为下一三棱柱体的上三角形,重复执行相同操作,直至将三个钻孔上的所有钻孔节点走完,即完成一个Delaunay 三角形对应的竖向三棱柱生长过程;
5)当遍历完Delaunay三角网中的所有三角形时,建模任务完成。
具有相同地层属性的广义三棱柱构成同一地层,不同的地层面通过广义三棱柱的上下底面的三角形集合所组成的TIN面进行表达;
五.系统开发环境
地质体三维可视化与分析系统以Visual Studio 2005为开发环境,C#为开
发语言,利用Coin3D三维图形库,开发独立的软件系统。
六.系统体系结构
系统开发采用面向对象的编程思想,将三维地质建模与可视化分析涉及的各类空间对象经过认真地分析、归纳和抽象,设计成空间对象类;将建模过程中具有基础算法意义的操作封装成基础算法类:将对模型结果的分析操作封装为空间分析类。
以这些类或结构作为基础,根据用户的各项功能需求,按模块化的思路对系统的总体结构进行设计。
建成的系统具有四大核心功能:①数据录入与管理;②三维地质建模;③三维可视化与分析;④帮助系统。
其中,数据录入与管理功能主要是针对钻孔数据的录入、查询、修改、删除,以及组织存储;三维地质建模功能主要实现针对当前工程的三维地质建模,系统采用的是前文提出的复杂地质体广义三棱柱建模算法进行地质模型的构建;三维可视化与分析功能负责将模型结果进行三维渲染显示,并提供丰富的三维分析工具和手段,使用户可以自由地实现三维地质模型的缩放、漫游、剖切、开挖、揭层操作、栅栏图生成等操作;帮助系统是为用户提供必要的使用说明和问题解答。
系统的总体结构如下图所示。
七.结论
系统设计初步实现了地质勘查中地质体信息的三维可视化与分析,这对于地质勘查工作具有重要的现实意义。
1)拓展了人们的观测视野和思维空间,使地质工作者可以在一种接近现实的虚拟环境中生动、直观地进行场区的构造地质、工程地质、环境地质等特征信息的提取和综合评价。
这对那些自然环境恶劣、山高路险、交通不便,地质勘查工作开展十分困难的区域意义尤为重要。
2)能恢复出地表以下地质体的结构、形态特征以及空间展布,地质工作者可以进一步地观察目标,对其进行旋转、漫游、切片分析、虚拟钻探等操作,动态地研究其内部细节,了解目标对象与周围地质环境之间的关系。
这为地质信息的进一步定量分析、探索与利用提供了强有力的支持。
3)增强了地质勘查成果的直观性、生动性和可读性,摆脱了传统地质勘查成果表现形式单一的局面,也间接消除了地质勘查成果在不同行业领域间的共享障碍。
传统的地质勘查成果多以二维的地形图、地质图为主要表现形式,使用对象多为地质行业具备较强读图能力的专家,这给其他需要地质勘查成果的行业(如环境、交通等)造成了使用上的困难。
4)能以一种更为自然、平滑、直观地方式去消除一线地质工作者在其他
相关空间信息技术方面的知识瓶颈,加深对新技术新方法的理解和认识,推动新技术新方法在基层的普及。
所以,三维可视化建模技术在地质勘查中的应用,不管是在经济效益和社会效益方面,还是在推动地质勘查的数字化、信息化、现代化发展方面,都具有重要的理论意义和现实价值。
参考文献
【1】一种基于三棱柱体体元的三维地层建模方法及应用张煜、白世伟中国图象图形学报
【2】《湖南省地质矿产资源开发战略形式研究》陈汉中中国地质大学出版社
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。