地质三维信息模型的应用

　　摘要：三维地质可视化信息模型，可以很全面的将复杂的地质信息结构，展现在我们面前。并将地质构成，地质形态等三维的信息模型表现在每个人的视角中，从而让地质专家可以更有利的来分析与探究。而地质信息模型也可以更加有效的勘查地理环境中的每个领域，如：矿产勘查，水利水库勘查，油田油气勘查，地理环境地质灾害治理的勘查。而地质三维信息模型是以模型为中心，从点、线、面、体四个层次进行空间图形与技术信息进行有机连接，同时也建立相关的地质信息数据库，并全方位的实现三维地质模型信息中可视化管理，突破了传统以平面图为主的信息处理模式，使工作人员能够很全面的，动态的分析地理模型中的信息，并作出及时的回用，提高工作效率。

　　关键词：三维建模，可视化，现代信息技术

　　Abstract: 3 d geological visualized information model can show very comprehensive complex geological information structure in front of us. And the geological structure, such as 3 d geological form of information model performance in every man's view, thus let the geological experts can be more favorable to analysis and inquiry. And geological information model can also be more effective exploration geographical environment in each of the areas, such as: mineral exploration, water reservoir exploration, oil field oil and gas prospecting, geological hazard governing geographic environment of exploration. And geological 3 d information model is a model for the center, from dot, line, face, body four levels graphics and technology information space organic connection, also establish relevant geological information database, and the realization of all 3 d geological model of management information visualization, break through the traditional plan to give priority to the information processing model, so that workers can analyzes model of the geographical information in a comprehensive and dynamic way and make timely reuse, improve the work efficiency.

　　Key Words: 3d modeling, visualization, modern information technology

　　中图分类号：P5 文献标识码：A 文章编号：

　　由于科技信息技术的发展，卫星定位技术的逐步成熟，计算机图形学的应用与发展，使得我国二十世纪八十年代三维地质可视化模型的研究逐渐形成了一个新的研究领域。这个研究领域是通过多个数据概念模型综合起来，来实现的。从而使得这了领域的研究更加宽泛，更有深度，更有可探性，因而在九十年代初成为了地质研究领域的主要研究对象。三维信息模型是通过庞大的数据库，由计算机编程整合之后建立起一个庞大的数据库，在通过计算机将数据与3D信息工程组建后，形成的一种视觉真实的虚拟地图。通过这种虚拟地图数据可以更好的，更直观的为地质领域研究作出直观的信息研究辅助。通过计算机更完整全面的解读矿产，石油，水利工程周边地质构造情况，让专家在探测研究上更好更有利的为地质研究做好勘探工作准备。

　　在国外，地质建模已经发展了几十年了，而很多国家，整个信息领域已经面向全球，建立一个由数字信息库和3D信息技术组成的数“数字信息地球”。我国已经在这个领域发展快二十年了，其中技术与科研成果有很多地方还不如国外发达，由于国内领土面积与地形多为高原、山脉、丘陵等，也增加了这一研究领域的难度。为了尽快的追赶国外先进技术的发展，快速有效的发展地质三维信息建模在地质解读中的应用，是万分重要的。

　　一、建立三维信息模型面临的多方面的困难

　　(一)数据信息获取艰难

　　地质三维信息模型的建立必须要依靠原始数据的积累，也可以理解为建立信息模型依然以手工制图为主，因此也为勘探者增加了很多难度，勘探者必须亲身测量地质构造，了解地形，完成数据统计，统计有效数据并将所得到的信息数据输入计算机中。因此在这一方面，十分需要先进的辅助技术来为勘探者更加快捷的实现数据统计。局限性所导致的空间分析能力不够在地质空间中，很多数据的摘取必须要深入地表，在复杂的地质构造中存在着很多不确定性与不可知性，地底空间取证数据非常困难，导致在处理三维地质建模的数据处理中缺少统一的，完备的，地底空间数据，由于这些局限性的因素存在所导致的空间分析能力不够。

　　(二)地质整体空间中存在的不可知问题

　　我国的地理环境复杂，山脉与高原占据了我国土地面积的50%以上，其中高原山脉主要聚集在我国西北地区，由于自然环境与山脉过高，常年冰雪封山等因素，造成很多山脉在三维数据中处于零数据的情况。而华南地区河流纵横，多为盆地和丘陵，全国的平原的比例只占据全国土地总面积的12%左右。在大部分山脉中，有很多山体由于断层地质的构造，形成不连续山体，岩石特性变化不一，地质活动过程动态特征的不可知性，使地质本身与时空关系变得异常复杂，难以捉摸。此外，在长期的地质勘查研究过程中工作积累了很多对地质活动和地理现象等时空关系的疑问，从而造成问题数量化，在长时间的地质活动中，又难以快速的解决问题并得到充足的数据，无法保证地理环境时空之间的统一性。

　　(三)资金的充足，决定着地质三维信息建模工程中的进展程度

　　对于一项跨度大，耗时长，完全由科学技术支撑起来的一项工程，就必须要有这很充足的资金做好整个工程的后勤工作。无论是实地科考研究，还是三维地质模型的开发应用，都必须要有充足的资金做后盾，我国已在这个领域发展快二十年了，后面还需更长的时间与技术上的支持才可以更加完善的采集数据，通过数据建立信息库，从而与3D工程整合，完成三维地质可视化模型。因此在整个工程的所有工作期间，只有在资金完备充足的情况下，才能够保证进程统一。

　　二、三维地质建模软件的开发状况

　　1996年我国科学院地质与地球物理研究所，胜利石油管理局在国家自然科学基金重点项目中，追踪一款国外三维建模软件。此软件是十二世纪八十年代以来，由美国所领导的欧美多国参与研发的，多种地质可视化建模软件。由我国各高校的科技园连同开发的三维地质模型软件，主要建立在我国乃至全球岩石构造的基础上，的岩石圈结构模型三维信息。且中国地质大学开发的可视化地学信息系统可实现真三维地学信息的管理、处理、计算分析与评估决策等技术支持。历经多年的风雨，我国多家科研机构先后研发出很多有自主知识产权的三维地质模型软件，其中中国勘探开发研究院开发的TrapDEM系统能够很好的演化三维构造史。但在国内使用的地震软件大都是从国外引进的并以Landmark公司和GeoQuest公司的技术支持占据多数。由江苏地矿生态环境研究中心于2007年投入150多万元，研发的地质三维结构模系统软件，是唯一最具实用性，最方便有效的自主研发的软件。目前已经应用在我国沿海开发和阿根廷圣巴巴铁矿勘探，并在实际应用中发挥了巨大的作用，受到了地质研究人士的一致好评，还被地质工作者称为地质工作的“CT”仪。 基于这些成果，我国已经在此类科技研究中获得了很大的进步，并在将来的地质研究中与地质三维信息模型的应用上不断取得新的进步。

　　三、三维地质数字建模

　　首先需要基本的数据集成，例如：集成地质分层，各种图形化数据，地质参数解释数据，和建立地质建模软件数据平台，最后生成层面图。在进入三维网格建立阶段，建立细致的三维地质框架，精确计算断层数据，使模型网格正确交叉。并且设置不同的参数控制网格的疏密和网格化程度，确保层位的一致性，防止层位的串层。在网格的基础上，建立构造模型，可以更好更准确的完成地质三维信息模型。在模型检验和储量统计中，需要应用定性法和定量法准确的对地质模型进行检验，在确定合理的地质模型的基础上，通过计算机进行储量计算，并进行储量的评价。在模型后期处理中，对合理的地质模型进行网格最后优化，为各项地质数据提供保存更有利的地质模型。

　　四、地质三维信息模型应用及其意义

　　地质三维信息模型已经成为现代技术中不可或缺的一部分，特别是在城市规划与自然灾害中，地质三维信息模型可以非常好的在可视化下进行数据分析与数据统计。能方便高效的对地质勘探中的种种问题进行数据分析。在将来的地质发展中，可视化模型将不断取代现代平面图，并最终淘汰平面数据图。目前可视化模型基本上可以在地质构造、矿产勘探、水利工程、油气勘探、沿河和海洋勘探中应用，并且更加灵活高效的表现复杂地质中的每个岩层，可以全方位的表现地质三维物体及其空间关系。

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