三维地质建模技术及其在城市建设中的应用
三维地质建模及其在数字城市中实际应用
通过二维地质剖面图生成 真三维地质体与地质结构的过程
通过地质平面图及其地质参数进行三维地质建模 先将构造平面图转变为空间曲面
再叠加岩相、岩性、地化和结构参数，进行真三维地质体建模
我国西部某特大型水电站的基底地质结构图
b a
正断层(a)和逆断层(b)的三维建模和可视化表达
可任意切制剖面图、水平切面图，制作栅状图
桂林等城市整体坐落在溶洞群和阴河网络之上，溶洞崩塌 和地面陷落的危险制约着城市的建设，安全隐患严重；
武汉市地下分布着一条宽1km、长45km的石灰岩带，由于 岩溶发育和过量抽取地下水，引起地表陷落、楼房倒塌；
平顶山和焦作市地下采煤造成地面数十km2塌陷，但采空区 分布状况至今不甚明了，潜在安全隐患且建设规划困难；
1.2.2 国内三维地质建模研究现状
在国内三维地质建模的研究与应用开始于20世纪90年代初期，并逐渐成为 研究热点领域。目前，很多高等院校和研究单位结合所属领域开展了这项 研究工作，取得了一定的理论和应用成果。
中国科学院张菊明、陈昌彦等应用拟和函数法开发研制了边坡工程地质信 息的三维可视化系统，应用于长江三峡永久船闸边坡工程中。
6
29.3525 386.070 2.061640 88.2685 14 24.6649 222.420 1.251290 30.8224
7
7.11776 679.636 3.782010 83.0832 15 11.5246 255.110 0.447177 30.5481
谢谢大家 ！
1.2.1 国外三维地质建模研究现状
高塘
6松林
3
12
10
8
2
八里刘
5 7
0
14 堂邑
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］。
三维地质模型在各个领域的应用
三维地质模型在各个领域的应用
近年来，随着科技的飞速发展，三维地质模型在各个领域中得到了广泛的应用。
无论是在石油勘探中，还是在城市规划和环境保护领域，三维地质模型都发挥着重要的作用。
下面将分别介绍三维地质模型在这些领域中的应用。
在石油勘探领域，三维地质模型被广泛应用于油藏的预测和开发。
通过对地下油藏进行三维建模，可以准确地模拟油藏的分布和性质。
利用这些模型，石油公司可以更好地了解油藏的结构和特征，从而优化勘探和开发策略，提高石油勘探的成功率和生产效率。
在城市规划领域，三维地质模型可以帮助规划师更好地了解城市地质条件，从而合理规划城市的建设和发展。
通过对地下地质情况进行三维建模，可以预测地质灾害的潜在风险，并采取相应的措施来保护城市的安全。
此外，三维地质模型还可以用于规划城市的基础设施，如地铁线路和交通网络，从而提高城市的交通效率和居民的生活质量。
在环境保护领域，三维地质模型可以帮助环境科学家更好地了解地下水资源的分布和流动规律。
通过对地下水系统进行三维建模，可以模拟地下水流动的路径和速度，从而预测地下水的污染扩散情况，并采取相应的措施来保护地下水资源。
此外，三维地质模型还可以用于模拟地下水的补给和排泄过程，从而更好地管理和保护地下水
资源。
三维地质模型在石油勘探、城市规划和环境保护等领域中发挥着重要的作用。
通过对地下地质情况进行三维建模，可以为相关领域的决策者提供准确的信息和数据支持，从而优化资源的利用和保护，促进可持续发展。
相信在不久的将来，随着技术的不断进步，三维地质模型的应用领域将会更加广泛，为人类的发展进步做出更大的贡献。
三维建模技术在城市环境地质评价中的应用
20081N o14四川水利三维建模技术在城市环境地质评价中的应用*宋大各胡卸文(西南交通大学土木工程学院,成都,610031)=摘要>我国城市化进程不断加快,要求尽快进行全面环境地质调查工作,以避免不断的环境地质灾害给人们生命财产造成严重损失。
而三维地质建模技术是近年来逐渐成熟起来一项先进的计算机技术,将三维地质建模技术应用于城市环境地质调查,建立城市环境三维模型,能够更直观和方便地展示城市环境地质调查的成果,加速其信息化的进程。
=关键词>城市环境地质三维建模GOCAD1概况城市是一个包括自然条件、社会经济、意识形态在内的复杂综合体系,是以聚集经济效益和社会效益为目的,集人口、经济、科技、文化等于一体的空间地域大系统。
在现代经济发展中,集复杂的工农业体系和密集人口于一体的、以地表和地下呈立体化、全方位建设为模式的现代都市,都要求庞大的能源、交通和规模巨大、类型配置复杂的工程设施作基础。
然而,大量的城市建筑不断地向外围扩展,以及人口过度集中伴随而来的是土地资源枯竭、水资源紧缺、能源耗竭以及工业化所造成的大气、水体和土壤污染。
城市自然灾害和不合理的工程活动所诱发的人为灾害,如地震、滑坡、泥石流、地面沉降和洪水等,威胁着城市的安全,构成了城市发展的隐患。
因此,城市环境地质评价工作显得非常迫切。
随着计算机图形技术的不断发展和运算能力的提高,三维地质模型已经越来越多地被应用到城市环境地质评价中。
三维地质模型包含大量的城市环境地质信息,不但给城市建设和管理提供数据上的支持,还能给人们提供可视化界面,帮助人们直观地了解环境地质状况,并做出正确的决策。
2国内外研究现状从20世纪80年代开始,三维地学可视化系统应用于地质建模在国外已经变得非常普遍。
以美国、加拿大、澳大利亚、英国为代表的西方主要国家,相继推出多种代表性的地学可视化建模软件,尤其以石油和矿山软件居多,应用相当普遍。
比较著名的建模软件有GOC AD、M iero L-ynx、M ier o m i n e、MV s、vu lean、surpae等等。
城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用
城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用作者：关峰来源：《现代商贸工业》2018年第29期摘要：城镇建设的选址与地质关联非常大，一般来说，城镇化建设时都会选择地基比较稳定易于建设的地质结构。
为了更好的分析城镇化建设选址的准确性，现代施工设计中应用了三维地质建模。
因此，深入分析三维地质建模及其城镇化建设中的应用。
关键词：三维地质建模；城镇化建设；应用；施工中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/ki.1672-3198.2018.29.088地球作为宇宙中唯一一个具有生命力的星球，目前已经承载了60多亿的人口，人口膨胀给地球的土地资源造成了很大的压力，尤其在城镇化建设中，充分体现了这一点。
就拿我国来说，很多大、中城市已经出现人口城镇过盛，城镇承载力不足的表现。
最突出的就是城市镇住房紧张的问题。
不管是何种方式造成了城镇人口过盛的表现，总之为了解决住房的压力，建筑施工中高层建筑如雨后春笋林立于城镇中。
城镇化的建设对于当地的地质结构考验特别强，要提高建筑的使用寿命以及建筑质量，就要打好地基，三维地质建模就为城市建筑的地基建设提供了先进的技术保障。
1 城市三维地质建模概述1.1 模型概述城市三维地质建模是在三维地质建模基础上发展而来的概念，最早的时候三维地质建模应用于地质探测、测井及地球的地质研究等方面，随着城市化进程，城镇化建设的发展，才有了城市三维地质建模。
三维地质建模的应用原理是利用信息技术的综合分析和总汇，建立起地质的立体三维空间模型，具有对地质的预测分析、地质解释和地学统计等功能。
我国引进这一技术已经是上世纪80年代末的事情了，二十年的发展从地质勘探、油田开采的应用到如今城镇化的建设，已经有了多方面的技术提升，现在已经有效的服务于与地质相关的各项应用中。
我国通过20多年的三维地质建模应用总结出其建模分析的特点：①融入了钻孔数据、音频文件、物化探技术等多方面内容，体现了其多元化特点；②对城市地质结构的真实模拟、还原与再现，体现了其多维化特点；③模型包含断层数据、地表模型数据等，体现了其数据量大的特点。
基于BIM的三维地质建模
基于BIM的三维地质建模随着建筑信息模型（BIM）技术的不断发展，其应用领域已从单纯的建筑设计扩展到了地质建模领域。
本文将重点探讨基于BIM的三维地质建模方法与技巧，并分析其应用前景。
在准备工作阶段，首先需要采集各种地质数据，包括地形地貌、岩土性质、水文地质等方面的信息。
这些数据可以通过野外调查、钻孔、地球物理勘探等多种方式获取。
获取数据后，需要对其进行处理，如数据清洗、插值运算等，以保证数据的质量和精度。
基于BIM的三维地质建模主要包括以下步骤：数据准备：收集并处理地质数据，包括地形地貌、岩土性质、水文地质等信息，确保数据质量。
建立模型框架：利用BIM软件，如AutoCAD、Revit等，根据采集的数据建立地质模型框架。
模型细化：在模型框架的基础上，添加地质要素，如岩层、断层、节理等，并对模型进行细化。
纹理处理：利用图像处理技术，对模型进行纹理处理，使其更加真实地反映实际地质情况。
在三维地质建模过程中，有一些技巧需要注意。
对于模型细节的处理，要充分考虑地质构造的复杂性和精度要求，合理运用BIM软件的细节控制功能，以达到最佳的表现效果。
对于颜色和纹理的选用，应根据地质数据的特征和建模目标进行合理搭配，使模型更加真实可信。
对于模型优化，要充分考虑模型的精度和运算性能，采用合适的优化策略，以提高模型的运行效率。
基于BIM的三维地质建模具有广泛的应用前景。
在矿山领域，通过建立矿山水文地质模型，可以对矿床进行合理规划与开采，提高矿山安全生产水平。
在水利工程中，通过建立三维地质模型，可以对库区进行稳定性分析，为水利工程设计提供决策依据。
在交通工程中，基于BIM的三维地质建模可以帮助工程师更好地了解地质条件，为道路设计、基础选型等提供支持。
基于BIM的三维地质建模是一种先进的建模方法，它在地质勘察、矿山、水利、交通等领域都有广泛的应用前景。
然而，目前该技术还存在一些不足之处，如数据获取和处理难度较大、建模过程较为复杂等。
三维地质建模技术在北京地铁建设工程中的应用研究——以车公庄西站为例
１ ２ 软件 的 主界面 ．
第 １ ２卷
第２ ５期
２ １ ９月 ０ ２年
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ２ Ｓ ｐ ０ ２ １１ ．５ ｅ ．２ １
１７ 一 １１ （０ ２ ２ —３ ２０ ６ ｌ ８ ５ ２ １ ） ５６ ６ ．７
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｎ
⑥
２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０２ ｃ． ｃ． ｎｒ． Ｔ
三维地质建模技术在北京地铁 建设工程中的应 用研究
— —
以 车 公 庄 西 站 为 例
硕 贾 雷 郑小燕 孙 爱华
田小甫 张
（ 北京市地质工程勘察院 ， 北京 １ ０ ８ ０ ４） ０
摘
一
要
随着 北京地铁建设 的飞速发展 ， 对于地质情况、 地面建筑及地铁结构 的资料 的合理利用和 整合成为地铁建 设领域 的
面 图 、 值线 图等 的 自动 或 半 自动 构 建 三 维地 质 体 等 表 面模 型的 功 能 ， 表 达 如 地 层 、 层 、 皱 、 入 可 断 褶 侵 体、 透镜体 等 复 杂 三 维 地 质 现 象 ， 可 进 行 任 意 空 并 间剖面 切 割 、 分 实 体 切 割 ， 态 切 割 等 。其 附 带 部 动 的构建 筑物建 模模 块 实 现 了对 二 维 数 据进 行 平 移 、 复制 、 放 、 转 以及 三 维 坐 标 配 准 等数 据 校 准 功 缩 旋
ＥＶＳ三维地质建模技术在某地铁工程中的应用
图 ４ 地层平面示意图
当出现如图 ３所示的地层分布时，地层 １重复交 错出现，且在同一深度有 ２处出露点，如图 ４平面示 意图所示。此时，在层序划分中先选择地层 １，所有 属于地层 １的钻孔则变成实心圆，然后锁定图 ４虚线 框选的钻孔区域，对非虚线框选区的实心钻孔优先进 行层序划分，接着依次对地层 ２、地层 ３、下部地层 １ 划分层序。
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三维地质建模技术发展现状及建模实例
三维地质建模技术发展现状及建模实例作者：刘晓芳田兰芬来源：《科技创新导报》2017年第29期摘要：随着经济水平的快速提高，我国的基础设施建设技术也有了明显的提高。
本文首先简单介绍了三维地质建模在国内外的发展现状；然后笔者根据自己的经验总结分析了该技术在实际应用中存在的主要问题；最后对三维地质技术在矿山开采中的应用实例进行介绍，对其在实际应用中的建模流程和适用的范围进行研析，并从数据可视性和三维动态的角度展示三维地质建模技术的整体优势，并针对该项技术在具体应用中的问题和未来的发展趋势进行研究，以期能够促进三维地质建模技术在实际中的应用效能，为该技术今后的应用和发展提供一定的参考。
关键词：三维地质建模现状问题应用中图分类号：P627 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0126-02随着全球经济的不断发展，对地球中各项资源和能源的利用程度在不断加深，资源短缺和环境污染已经成为当今社会发展的重要问题，越来越多的国家和研究中心也都对地球空间给予了高度关注。
在这种背景下，地球空间信息科学这门学科也逐渐发展起来。
该学科中涵盖了各种的技术，比如全球定位系统、遥感技术以及地理信息系统等，技术支撑一般是以计算机技术与通讯技术为主。
在该门学科中，三维地质建模技术是非常重要的一部分，该技术将地质理论知识、计算机三维可视化融合在一起，进而在三维条件下通过这些信息技术达到地址空间建模的目的，并对各类地质空间和结构进行解释。
近年来，各国的三维技术已经逐渐成熟，具体实践和应用研究也取得了一些成果。
1 三维地质建模国内外的研究现状1.1 三维地质建模国外的研究现状20世纪中期，西方研究学者首先开创了对地质统计学的研究，而三维建模理论的提出是在20世纪末期由加拿大学者研究提出的，最早的应用是在油田工程中的油储藏动态模拟建模。
20世纪80年代，GALSON.F提出了三维模型应用到地下空间结构的建模中，随后几年的时间里西方学者又解决了不规则轮廓线的三维物体建模技术，到20世纪末期，针对三维技术应用到地质曲面的技术逐渐得到研究和突破，众多研究学者又对空间数据的结构与模型、数据的三维可视化等数据结构进行了大量的研究，为三维地质建模的理论发展和实际应用做出了巨大的贡献[1]。
基于GMS的三维地质模型的研究和实践应用
2019年01月基于GMS 的三维地质模型的研究和实践应用李世杰1.2李超2西伟力2（1.天津大学环境科学与工程学院，天津300350；2.天津生态城环境技术咨询有限公司，天津300467）摘要：应用GMS 实现三维地质建模是实现场地环境调查和地下水评价等工作的常用辅助手段，如何快速、高效地建立能直接应用于指导场地环境调查的三维地质模型，是在工作应用中的难点之一。
本文将从三维地质模型定义与概念出发，分析在实际建模时数据收集整合、模型建立手段、常见构造设计、建模交互分析等内容，为工作人员提供理论支持。
关键词：GMS ；三维地质模型；建立模型引言：通常在实际的工程项目应用时，技术人员需要面对多种多样的实际情况，但从当前市面上应用的建模软件来看。
其大部分都有偏向性，无法实现对全部地质工程类型应用，在选择合适的建模软件的过程中，需要结合具体工程内容与地质特点进行动态选择，GMS 技术不断成熟，在三维地质建模上有着良好表现。
1GMS 技术的三维地质建模概述伴随全球经济一体化脚步的加快，世界各国对于环境的日益重视和环境调查工作的深入研究，造成的生态资源匮乏和环境污染问题已经成目前今社会发展的主要制约因素，而就此类问题也有很多国家与研究机构采取了高度关注与研究。
在新时期发展背景中，地球空间信息作为一种自然生态研究学科也受到了社会各界的关注，并在其中不断发展壮大，多种的技术也在应运而出，例如：全球定位系统、GPS 定位模式、遥感技术以及地理信息勘测系统等等，此类技术一般都是在计算机发展的基础上与通讯技术相结合。
在相关研究内容当中，三维地质建模技术是其关键组成内容，三维地质建模技术可以很好的把地质理论信息与计算机GMS 理念进行有效衔接，然后再在三维条件下充分利用这种智能化信息技术完成地质空间建模工作，在建模的同时对各类地质空间、条件、结构进行勘测与输出。
近年来，世界范围内各个国家的三维技术已经得到了良好发展空间，并开始不断成熟投入实际工程项目中开始使用，通过分析时间结果，相关研究人员也取得了一些科学成果。
三维地质建模和地下空间利用
三维地质建模和地下空间利用
三维地质建模和地下空间利用是近年来在城市规划、矿业勘探和环境资源管理等领域广泛应用的先进技术。
通过采集、整理和分析地质资料，结合高精度测量和计算机技术，可以实现地质结构、地下水、矿产资源等信息的精确再现和模拟。
同时，三维地质建模技术也为地下空间的合理利用提供了重要支撑。
在城市规划中，三维地质建模技术可以帮助规划师更准确地了解地下资源和地质条件，从而制定出更合理的城市布局和建设方案。
在矿业勘探中，三维地质建模技术可以帮助勘探人员更好地了解矿床的分布和性质，提高勘探效率和资源利用率。
在环境资源管理中，三维地质建模技术可以帮助监测人员更好地了解地下水位和水质的分布情况，以及地下沉降等地质灾害的潜在风险。
此外，三维地质建模技术还为地下空间的合理利用提供了重要支撑。
例如，在城市地下空间利用中，三维地质建模技术可以帮助规划师更好地了解地下空间的结构和风险，制定出更合理的地下空间利用方案。
在地下水资源利用中，三维地质建模技术可以帮助水利工程师更好地了解地下水的分布情况和水文地质特征，制定出更合理的水资源开发和利用方案。
总之，三维地质建模和地下空间利用技术在各个领域都有广泛应用，将为社会和经济发展带来巨大的推动力。
- 1 -。
三维地学建模技术及其应用
三维地学建模技术及其应用作者：张慧慧来源：《城市建设理论研究》2013年第30期摘要:本文介绍了三维地学建模技术方法，并从三维建模软件现状和地质形态两方面探讨了三维地学建模存在的问题；同时总结了三维地学模拟研究的应用现状；最后指出了三维地学建模技术需要进一步研究的方向。
关键词:三维地学建模；方法；应用现状中图分类号：K826.16文献标识码：A1引言一直以来，对于地学信息的表示和处理都是基于二维的，通常是将垂直方向的信息抽象成一个属性值，称为2.5维或假三维。
随着地学研究的深入，二维分析日益显得不足，二维在具有三维特性的矿山与地质领域，应用也不够理想，现有二维数据结构的GIS工具直接应用到地质领域时，效果总是不太理想，难以表达复杂的地下三维地质与工程问题。
所以在许多地学应用领域迫切需要真三维地学信息的表示、处理和分析软件。
随着科学计算可视化技术和计算机模拟技术的发展,三维地学模拟逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点[1]。
本文主要探讨了三维地学建模技术方法，指出了三维地学模拟存在的问题，同时介绍了三维地质模拟方面的应用研究现状与前景。
2三维地学建模技术方法地学模拟是一门综合运用现代空间信息理论来研究地质体几何结构及其内部物理、化学属性数据的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达，并运用科学计算可视化技术对其地学三维可视化进行真三维的再现与交互的科学与技术。
因此，它包括两大部分的内容，即三维建模和可视化，其中前者是后者的基础，后者是前者的表现[2]。
目前，三维地学模拟技术方法概括起来有:断面(Section)构模法、表面(Surface)构模法、块体(Block)构模法、线框(Wire-frame)构模法、实体(Solid)构模法和体视化技术。
断面法是三维问题二维化，其缺点是表达不完整。
表面法是DTM(数字地形模型)的应用，缺点是不能表达在地质体内部的属性信息。
三维地质建模方法研究进展
三维地质建模方法研究进展摘要：随着计算机技术和空间信息技术的发展，三维地质建模越来越受到人们的关注。
目前，三维地质建模已广泛应用于城市建设、石油、地下水模拟、矿山开采、固体矿产资源储量评价、岩土工程等领域，为经济社会高质量发展提供辅助决策支持。
本文根据三维地质建模方法的研究现状，归纳总结了基于钻孔信息的三维地质建模方法、基于剖面的地质建模方法、多条件约束地质建模方法以及特殊地质体建模方法的研究进展，并对其未来发展进行了展望。
关键词：地质建模；三维；钻孔；剖面；地层三维地质建模技术目前已广泛应用于城市建设、石油、地下水模拟、矿山开采、固体矿产资源储量评价、岩土工程等领域。
所谓三维地质建模，就是运用计算机和信息技术，使用适当的数据结构，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，在三维环境下，建立起能反映地质构造的形态、各构造要素之间的关系以及地质体空间物性分布等地质特征的定量的数学模型，并应用于地质分析的技术[1-6]。
通过三维地质模型，可以把空间分布不均匀、不连续、通过野外工程勘测或其它仪器测量获得散乱的地质信息通过数学曲面和拟合与现代计算机图形学的方法变成可视的、连续的、形象直观的三维地质模型和图形图像[4]。
三维地质模型能够直观有效地表达各种地质结构、地质现象间的拓扑关系，从而迅速提高专业技术人员对地下空间的认识，最大限度发挥空间信息优势，为地质勘探、矿产资源开发利用、城市地下空间管理等提供辅助决策支持，积极主动服务经济社会发展。
1. 三维地质建模方法分类三维地质建模方法简要分类如下:1)从尺度方面，可分为宏观建模和微观建模。
宏观建模主要关注地质现象的区域特征，数据来源主要是地质露头、钻孔、地质解释资料等；微观建模要关注岩石、矿物等的微观特征，数据来源可以是岩石切片、照片和通过仪器直接得到的三维点云等。
通常的地质建模多指宏观建模。
2)从对地质体内部属性的处理分析，可分为结构建模和属性建模。
三维地形模型的现实意义
三维地形模型的现实意义摘要：一、三维地形模型的概述1.定义及特点2.应用领域二、三维地形模型的重要性1.提高地质勘察效率2.辅助决策作用3.促进地质研究与发展三、三维地形模型的构建方法1.数据来源2.技术实现四、三维地形模型在实际应用中的案例分析1.工程案例2.环境保护与规划五、三维地形模型的发展趋势与展望1.技术创新2.行业应用拓展正文：一、三维地形模型的概述三维地形模型是指通过计算机技术，将地球表面的地形特征、地物信息以及地下地质结构等信息，真实地模拟出来的一种三维空间模型。
它具有以下特点：1.真实性：三维地形模型充分反映了实际地形地貌特征，使人们能够更加直观地了解地形情况。
2.直观性：通过三维可视化技术，将复杂的地形数据简化为易于理解的模型，便于观察和分析。
3.个性化：可以根据用户需求，调整模型参数，满足不同场景下的应用需求。
4.应用广泛：三维地形模型广泛应用于地质勘察、城市规划、环境保护、地质灾害防治等领域。
二、三维地形模型的重要性1.提高地质勘察效率三维地形模型能够将钻孔数据、地形地貌、地下地质结构等信息集成在一个模型中，便于地质工程师快速了解地质条件，从而提高地质勘察效率。
2.辅助决策作用基于三维地形模型的地质分析，可以为政府部门、企业等提供科学的决策依据。
例如，在城市建设过程中，通过三维地形模型分析地质条件，有利于合理规划土地资源、避免地质灾害隐患。
3.促进地质研究与发展三维地形模型为地质研究者提供了一个全新的研究手段，可以从多个角度、层次对地质现象进行深入探讨，从而推动地质学科的发展。
三、三维地形模型的构建方法1.数据来源三维地形模型的构建主要依赖于地质勘察数据，包括钻孔数据、地形地貌数据、地下地质结构数据等。
这些数据可以通过实地调查、测量、遥感技术等手段获取。
2.技术实现采用VC平台、OpenFlightAPI与Vega、PrimeAPI等技术，实现基于钻孔数据的三维地质模型的自动构建。
三维地理信息技术在城市规划中的应用
三维地理信息技术在城市规划中的应用
随着城市化的不断发展，城市规划变得越来越重要。
为了更好地规划城市，三
维地理信息技术被广泛应用。
三维地理信息技术是一种集成了地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等技术的新型技术。
通过三维地理信息技术，可以将城市规划建模成三维的形式，直观地展示城市的布局和结构。
首先，三维地理信息技术可以用于城市的详细规划。
在规划阶段，三维地理信
息技术可以将城市地图以三维方式呈现，使规划师更直观地了解城市的地貌和道路布局。
规划师可以根据三维地图优化城市道路的安排和交通流线设计，从而使城市更加便利和舒适。
其次，三维地理信息技术可以用于城市的建设和管理。
在城市的建设阶段，三
维地理信息技术可以帮助规划师快速布置城市的基础设施，并有效节约成本。
在城市的管理阶段，三维地理信息技术可以实时监测城市的交通、气象等信息，从而更好地进行城市管理和城市规划。
除了以上两个方面，三维地理信息技术还可以用于城市的景观规划。
通过三维
地理信息技术，规划师可以对城市景观进行模拟和设计，使城市的景观更加美观和协调。
同时，三维地理信息技术还可以帮助规划师根据自然地形和建筑物分析阳光的照射情况，为城市景观的设计提供更加科学的依据。
总之，三维地理信息技术对城市规划有着不可替代的作用。
它不仅可以提高城
市规划的效率和精度，还可以直观地展示城市的三维结构和景观设计，从而为城市的建设和管理提供科学的依据。
在城市化进程中，三维地理信息技术必将发挥越来越重要的作用。
三维地质模型在门头沟新城建设规划地质勘查中的应用
三 维 地 质 模 型 通 过 处 理 岩 层 界 面 与 结 构 面 组 合 关 系 ， 力 求 真 实 地 反 映 地 下 地 质 结 构 全 貌 ，将 地 质 体 及
其 形 态 结 构 直 观 、 形 象 地 展 现 在 分 析 者 面 前 ， 能 够 最
大 限 度 地 增 强 地 质 分 析 的 直 观 性 和 准 确 性 ， 做 出符 合
２ 三维 地 质 模 型在 门头 沟 新城 地 质 勘 查 中 的应 用
（ ）模 型 建 立 １ “ 京 门 头 沟 规 划 新 城 三 维 地 质 模 型 ”基 本 上 覆 盖 北
础。
成体 ” 的工作路 线建 立地 质模 型。首 先，在平 面上 完 成钻 成 果精 度要 求。在 钻孔 点选取 完成 后 ，在平 面上 进行 剖 面线 布置 ，并 对布 置好 的剖 面线 进行钻 孔地 层 间的连
线 ，建 立 二 维 地 质 剖 面 。 然 后 将 二 维 地 质 剖 面 数 据 转 为 三维 地 质 剖面 ，对 三维 地 质 剖面 进 行计 算机 拓 扑 ， 最 终 建 成 三 维 地 质 结 构 模 型 。其 详 细 路 线 描 述 见 表 １ ，
图 １ 北京市城市地质数据管道与服务系统界面
（ ）三 维 地 质 模 型 意义 ３
型 。三维地 质结 构模 型，可 以把 空间分布 不均 匀、不 连 续、散 乱的地 质信 息，通过数 学拟 合及 计算机 图形
学 的 方 法 变 成 可 视 的 、 连 续 的 和 形 象 直 观 的 ３ 地 质 图 Ｄ
随 着国家 社会 经济发 展 的需 要 ，全 国各地 都在进
行 城 市 化 建 设 规 划 。为 了 给 城 市 规 划 提 供 科 学 地 质 依 据 ， 应 对 规 划 区 进 行 区 域 地 质 勘 查 工 作 。传 统 的 城 市 地 质勘 查 手 段 ，主 要 是 基 于 点 、 线 、 面 等 二 维 平 台下 ， 开 展 地 面 调 查 、 遥 感 解 译 、 工 程 钻 探 等 工 作 。 传 统 的 二 维 地 质 工 作 解 释 仅 仅 是 出现 在 有 限 的 几 条 剖 面 和 平 面 上 ， 剖 面 之 间 或 平 面 之 问 是 不 连 续 的 。 因 此 ，采 用 三 维 地 质 模 型 直 接 展 示 地 质 体 的 空 间 分 布 情 况 ，可 满 足 城 市 建 设 规 划 有 关 专 家 的 需 要 。本 文 介 绍 三 维 地 质 模 型 ，在 门头 沟 新 城 建 设 的需 要 。
三维地质模型在各个领域的应用
三维地质模型在各个领域的应用三维地质模型是一种将地质信息以三维形式展现的技术手段，它在各个领域都有着广泛的应用。
下面我们将从几个不同的角度来探讨三维地质模型的应用。
三维地质模型在石油勘探领域起着重要作用。
通过构建地下油气储层的三维模型，可以帮助石油工程师确定油气的分布情况、储量大小和开采方式等。
这些信息对于优化油田开发方案和提高油气资源利用率至关重要。
借助三维地质模型，石油工程师可以更加直观地了解油气储层的空间结构特征，制定更科学合理的开发策略。
三维地质模型在城市规划与建设中也具有广泛应用。
通过对地质信息的三维建模，可以准确刻画地下地质构造、岩层分布和地下水流动等情况。
这对城市地下管网的规划、建设和维护非常重要。
三维地质模型可以为城市规划者提供详细的地质信息，帮助他们合理规划地下空间的利用，避免地质灾害的发生，并确保城市基础设施的安全稳定。
三维地质模型在地质灾害预测和评估方面也发挥着重要作用。
通过对地质构造和地质条件的三维建模，可以预测地震、滑坡、泥石流等地质灾害的发生概率和影响范围。
这对于地质灾害的防治具有重要意义。
三维地质模型可以帮助地质灾害防治部门制定相应的防治方案，提前做好应对准备，最大限度地减少地质灾害对人类生命和财产的损失。
三维地质模型在地质学教学和科研中也有广泛应用。
通过构建三维地质模型，地质学教师可以将地质现象和地质过程直观地展示给学生，提高教学效果。
科研人员可以通过对地质模型的分析和研究，深入理解地质现象的形成机制，推动地质学科的发展。
三维地质模型在石油勘探、城市规划、地质灾害防治以及地质学教学和科研等领域都有着重要的应用。
通过构建三维地质模型，我们可以更加全面地了解地质信息，为各个领域的决策和研究提供科学依据，促进人类社会的可持续发展。
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第35卷第5期2010年9月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ngV o l 135N o 15Sep 1作者简介:王浩天(1982-),男,辽宁铁岭人,在读硕士,主要从事图像处理与模式识别技术应用与研究。
E -ma i:l whatian @1631com收稿日期:2009-01-07基金项目:国家科技部重大科技支撑项目(2007B A F09B01)三维地质建模技术及其在城市建设中的应用王浩天¹º,李一波¹,席剑辉¹(¹沈阳航空工业学院,沈阳110000;º北方重工集团有限公司,沈阳110000)=摘 要>本文围绕三维地质建模技术,分类介绍了基于面模型、体模型和混合模型的典型建模方法。
分析这些方法的基本原理,比较其优、缺点,并探讨了三维地质建模技术在城市建设中的应用,继而对三维建模技术的发展方向进行了展望。
=关键词>三维地质模型;构模;T I N /GT P /TEN;城市地质建模=中图分类号>P642;TP39 =文献标识码>A =文章编号>1009-2307(2010)05-0220-031 引言传统地质信息模拟与表达技术主要采用平面图和剖面图技术,其实质是将三维空间中的地层、构造、地貌及其他地质现象投影到某一平面上进行表达。
存在的主要问题是空间信息损失与失真、制图过程繁杂及信息更新困难。
三维地质建模(3D G eo sc i ences M ode li ng )技术正是针对传统地质信息模拟与表达方法的缺陷,以计算机技术为基础,在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来,运用于地质分析的技术,已广泛应用于水利水电、道路交通、城市建设和采矿等工程中[1]。
三维地质建模技术的难点集中于如何应用离散地质数据结构来正确表达复杂的地质结构体。
城市建设过程中,对灾害地质体的正确识别以及对各种潜在地质灾害的有效预防将有助于城市的建设和发展,减少地质灾害过程中的生命财产损失。
借助三维可视化技术、数据库技术以及地理信息系统的相关技术,建立一个真三维的地质信息可视化与管理系统,能为城市建设、发展和管理提供基于三维地质数据的信息服务;便于城市管理人员有效管理和监控城市地质资源。
2 三维地质建模技术主要类型计算机辅助三维地质建模技术最早由加拿大的S i m onW H ou l d i ng [2]于1994年提出,他针对地质钻孔和地层分布特点,提出了适于层状地质体建模的三棱柱(T P )模型建模方法。
到现在,三维地质建模已逐步发展形成了基于面模型、基于体模型和基于混合模型的构模方法[3-4]。
吴观茂等人将具体的建模方法归纳如表1所示。
其中基于面模型的构模方法侧重于3D 空间实体表面表示,在构造简单的地区进行三维地质模拟是一种简便的方法。
基于体模型的构模方法以TEN 、T P 及So li d 构模方法较为常见,其中TEN 模型的优点是可以描述实体内部,而不能表示三维连续曲面,同时用该方法生成三维空间曲面也较为复杂;T P 模型不能运用偏斜钻孔数据来构建3D 地质模型,在实际应用中有较大的限制,类三棱柱模型(ATP )、广义三棱柱模型(GT P)及似三棱柱模型(STP )对TP 模型进行了有效补充,解决了基于偏斜钻孔数据建模问题。
So li d 模型适合于具有复杂内部结构(如复杂断层、褶皱)的地质构模,但人工交互工作量巨大[5]。
表1 3D 空间模型构模方法面模型(Faci a lm odel )体模型(Vol um etri c m odel)混合模型(M i xed m od el )规则体元非规则体元不规则三角网(TI N )结构实体几何(CSG )四面体网格(TEN )T I N -CSG 混合格网G ird 体素(Voxel )金字塔(Pyra m i d)T I N -Octree 混合或H yb ri d 模型边界表示模型(B-Rep )八叉树(O ctree)三棱柱(TP)W ire Fra m e -B l ock 混合线框(W i re Fram e)或相连切片(L i nked S lice)针体(Needle)地质细胞(Geocellular)Octree -TEN混合断面(Secti on )规则块体(R egu l ar B loc k )非规则块体(Irregu l ar B loc k )断面-三角网混合(Secti on-T I N m i xed )实体(Soli d)多层DEM s3D Voronoi 图广义三棱柱(GTP)适用于城市建设(地铁隧道工程、管网工程线路设计等)的三维地质模型构建方法归纳为表2所示。
L e m on A M 、朱合华及朱良峰等人提出的基于钻孔信息的地层数据表2 适用于城市建设的三维地质建模方法基于钻孔信息的地层数据模型方法超体元实体建模方法面向对象的方法[6]钻孔-层面模型[7]地层-模型算法[10]超体元实体模型、断层数学模型及褶皱几何模型[13]模型方法能够充分利用钻空信息来快速建立地层模型,并可以充分借助D e launay 三角网来构造三维拓扑关系,允许用户交互操作并结合专家经验和其他勘测手段对模型进行修正[5-7]。
而武强等人提出的超体元实体模型根据/任何复杂几何形第5期 王浩天等 三维地质建模技术及其在城市建设中的应用状都可以由有限个简单形状拟合而成[8]0的空间分割原理,将研究区域分割为有限个超体元,利用T I N 、GR ID 或TEN 网格,对每个超体元执行剖分连接,最后形成实体模型,该方法可以完整描述复杂地质体的空间几何形态[9],适用于城市精细地质模型建立。
3 城市建设中的三维地质建模方法311 基于面模型的三维地质模型构模方法在城市建设中,常以钻孔勘探数据为基础,基于面模型构造三维地质模型。
其中,不规则三角网构模法最为常用,其基本思路是:基于离散的钻孔数据,应用D elaunay 剖分算法形成不规则三角网(T IN )来表达地质分层层面,由不同的分层层面来表达地质体结构。
图1 Bowyer-W atson 算法示意图如何把一个散点集合剖分成不均匀的三角形网格是散点集的三角剖分问题,散点集的三角剖分对三维地质模型构建是极为重要的一项预处理技术。
在实际中运用最多的是D e launay 三角剖分,L a w son 在1977年提出的L awson算法思路简单,易于编程实现。
Bo w yer 和W atson(1981)提出了D elaunay 三角剖分优化算法[11-12],基本原理为:首先建立一个大的三角形或多边形,把所有数据点包围起来,向其中插入一点,图2 三角剖分形成T I N 示意图该点与包含它的三角形三个顶点相连,形成三个新的三角形,然后逐个对它们进行空外接圆检测,最后将所有的散点集形成三角剖分曲面(如图1所示),即不规则三角网(T I N )(如图2所示)。
图3 GTP 体元的三种形式基于面模型的构模方法侧重于3D 空间实体表面表示,多应于城市建筑物(构筑物)及地下工程轮廓与空间框架表示。
其中使用较多的T I N 与G rid 模型一般用于地形表面构模;边界表示(B -R ep)模型在描述结构简单的3D 物体时十分有效,常用于描述地下隧道及规则回填物,但对于表达不规则3D 物体则很不方便,且效率低下;多层DEM 构模对处理简单层状地质体,如构造简单的地层进行三维地质模拟是一种简便方法[5]。
312 基于体元模型的三维地质模型构模方法基于体元模型的城市三维地质建模方法中,以非规则体元模型中的广义三棱柱(GTP )模型和四面体网格(T E N )模型最为常用。
1)广义三棱柱(GTP )模型构模技术S i m on W H ouldi ng(1994)阐述三维地质建模可视化技术时,率先提出了适于层状地质体建模的三棱柱(TP )模型建模方法,由于TP 模型不能用于偏斜钻孔数据建模,因此逐渐发展成为广义三棱柱(GT P)模型建模。
图3为三棱柱体元的三种形式:a 为标准的三棱柱体元,3条棱的高度都不为0,表示某一地层在此三角形网格内有一定的高度;b为三棱柱的一个变体,其中一条棱的高度为0,表示地层在此点缺失;c 为三棱柱的另一个变体,其中两条棱的高度为0,演变为四面体,表示地层在此三角形网格中有两点缺失。
b 和c 两种特殊的三棱柱体元存在于地层的尖灭处。
GTP 建模方法将不同层的体元赋予不同的属性,包括层的标志号、颜色等,连接这些GTP 体元,即形成了具有填充效果的三维地层模型[13]。
典型广义三棱柱(GT P )模型建模效果如图4所示[14]。
图4 GTP 模型建模实例 图5 TEN 模型建模实例2)不规则四面体(TEN )模型构模技术T E N 模型由GTP 模型演变而来,TEN 模型中体元全部为图3中c 模型所示。
通过三维D elaunay 剖分建立起来的不规则四面体(TEN )有着许多优点,如拓扑关系简单便于维护、满足线性组合特性、便于进行三维分析和显示等。
TEN 模型最早由C arlson 于1987年在G IS 数据分析时提出,L iQ i ngquan(2000)等人对基于TEN 的三维数据模型进行了研究,并针对三维地质建模工作提出了线约束条件。
随着计算机三维建模技术的发展,基于TEN 的三维数据模型将成为今后建模技术的主流。
T E N 模型主要由四个基元构成:四面体(te trahedron )、三角形(triang l e)、边(edge)和节点(node),在具体实现时,可以通过关系型数据库表格来存储四个基元之间的关系。
一个空间实体由四面体组成,四面体由三角形组成,线由三角形的边组成,点由节点组成。
在TEN 模型当中,每个节点必须属于某一条边,每条边属于某一三角形,每个三角形属于某一个四面体。
由于TEN 模型采用的是si m p l e -comp l ex 思想,因此它可以完全描述三维空间中的各种拓扑关系[15]。
在应用TEN 模型时,对处于地层分界的节点,必须进行地层属性划分,从而正确地将四面体填充至相应的地层中,最后构建成完整三维地质形态。
TEN 模型构建三维地质模型如图5所示[16]。
4 城市建设中三维建模技术的应用城市建设中的三维地质建模多依赖于钻孔数据资料,它包含了基本的地质分层信息和地质属性。
城市地下地质构造是多期次沉积、剥蚀交替作用的结果,空间分布上有很强的不均匀性,在三维地质建模时常采用层序分层的方法建立标准层序体系,用不规则三角网形成地层界面,并基于线性插值、克里金插值等插值算法对生成的地层曲面进行平滑处理,最后利用这些层面数据生成地质体模型[17]。