地质体三维建模方法与技术指南
内容简介
本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体
三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相
应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。
本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。
【节选】
(一)地下水三维地质建模所需数据类型
在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶
皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据
(DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三
维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种：
1．地表数字高程模型(DEM)数据
地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以
从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的
数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全
国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国
界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等，
DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分
布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种
处理。
另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用
地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等
高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关
系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。
2．遥感影像数据
遥感影像是地球空问数据最直接、时效性最强的数据形式，模型的表面需要用影像数据进行贴图，来表达真实的地表景观。由于影像数据的容量大，为了能够快速、高质量地进行显示，需要根据显示的范围、显示的比例选择分辨率最合适的影像进行纹理映射。一个模型可以有不同分辨率的多套卫星／航测影像数据，某些影像数据有可能只局限于某个局部。因此，在显示时，所有的影像数据都需要读入内存，以实现多分辨显示。这就需要在技术上做一些处理，比如图像格式的转换，根据显示分辨率和比例的不同，转换为不同分辨率的图像如BMP、TIFF、GIF等图像格式。
对遥感影像数据的处理主要包括对遥感影像的几何精纠正和不同分辨率影像数据的融合。一般使用遥感处理软件ERDAS和ENVI软件进行处理。遥感影像几何精纠正的目的
是对图像地物象元进行坐标匹备，经过转换运算和重采样，使得遥感影像带上地图投影和地理坐标进行配准。遥感影像数据融合是将多波段低分辨率影像数据的光谱信息与单波段高分辨率影像数据的分辨率信息进行融合，以获取在尽量不减少光谱信息的基础上，提高遥感影像的空间分辨率。
一个地表卫星／航测影像数据是一幅图像和一些坐标配准参数。对于具体的影像图片，要根据高程数据和相关软件进行集成融合，精度匹配，即解决投影变换、比例缩放、范围裁减、坐标匹配等问题。为此，在专门的数据库中应记录不同分辨率、不同区域的影像
数据。
3．地表地理信息数据
地表地理信息数据，可以根据专业要求在三维模型的表面进行各种图元的标注，不仅可以绘制点、线、区的图元，而且可以标注文字及图形图像，来表达与模型地表几何模型
有关的属性信息，如河流、铁路、公路、湖泊、城市、政区、居民地、铁路、公路、水系、土地覆盖等信息，并且可以简单管理这些信息。这些数据可以是野外采集而来，也可由专用GIS系统数据转换而来。这些图元信息要在模型顶面展现。
4．钻孔数据
钻孔数据是地质技术人员在野外钻探现场记录并整理的第一手技术资料，它对于模型的生成起直接或间接校正的作用，钻孔数据一般在EXCEL表或ACCESS数据库中存放。
存放于EXCEL表的钻孔数据，一般是区域数据，数据量不大，钻孔信息分存于不同的表
单中；存放于ACCESSS数据库中的钻孔数据，一般数据量大，为某一区域或区块的钻探
数据。钻孔数据从ACCESS数据库中读入后，并不是直接应用，还需要进行人工或系统按
照一定规则进行概化处理，才能参与建模，在进行模型编辑生成时，还可以根据这些数据将钻孔轨迹以图形方式显示在屏幕上。
不论是以EXCEL表还是ACCESS数据库存储的钻孔数据信息，它必须包含以下几种
基本信息：钻孔编号、地理位置、孔口标高、终孔深度、分层信息及岩性等。其中，钻孔编号字段类型为字符型，用于唯一标识一个钻孑L，方便钻孔对象的查找和数据的访问；地理位置信息是为了记录钻孑L所处的空间位置，它包含两个字段类型，均为浮点型数据，若为经纬度形式的，则一个字段记录经度，另一字段记录纬度，若为大地坐标形式的，则一个字段记录x坐标，另一字段记录Y坐标；孔口标高用于记录钻孔起始位置，字段类型
为浮点型；终孔深度字段类型为浮点型，用于记录钻孔在垂向上的长度；分层信息字段类型为浮点型，用于记录钻孔所经过地层的分层情况(一般记录各分层的顶界面标高)；岩
性字段类型为字符型，主要用于描述各个层位的岩性。
5．地质平面数据
地质平面数据即地质平面图，它主要反映各地层在地表出露的情况，对于控制三维模型中地层在地表的分布状况起着至关重要的作用。在各种GIS软件中存放的数字形式的地质平面图中，要求对于剥蚀线数据或地层出露线数据赋予高程属性，否则无法在三维空间中定位这些线信息。
6．剖面数据
剖面是地质专业人员根据工作要求，依据钻孔信息绘出的地层断面图，需要说明的是，剖面图也许不是地质情况的真实反映，但它包含着技术人员的推理和经验，可以说是地层情况最接近真实的反映。
剖面图的存放格式，由于各技术队伍作图采用软件不同，图形存放的文件格式也不尽相同，主要有MAPGIS图形数据格式和AUTOCAD图形数据格式，地下水三维地质建模系统的数据输入可留出这两种图形文件数据接口。具体地说，若是MAPGIS-图形格式，采用把图形数据转换成MAPGIS明码文件文本数据格式，再读入系统进行复原即可；若是AU— TOCAD图形数据格式，可把DWG图形文件格式转换成DXF标准图形文件格式，读人系统即可。还可把MAPGIS和AUTOCAD两种图形文件混合输入，例如需在剖面图上添加岩性颜色，即可在MAPGIS中调用剖面，做岩性颜色区文件，再输出MAPGIS明码文件，可很好地解决剖面图剖面数据输入问题。对于三维建模系统来说，这种方式可很好地解决地下各含水层的表达问题。
在剖面数据中必须包含横向比例尺、纵向比例尺、图例等信息，方便系统对不同来源 62
的剖面数据进行转换。
7．地层等值线数据
地层等值线数据是根据钻孔资料、物探资料等，由专业技术人员绘制出的，反映地层
界面在空间中的变化情况。由于钻孔只能反映一个点上的信息，剖面只能反映一条线上的信息，而地层等值线数据可以表达一个面的信息，因此等值线数据对于精确建立各个地层面位置及几何形态具有很大的帮助作用。
在GIs软件存放地层等值线数据，需要在其属性中赋上每条等值线代表的高程(或
厚度、埋深等）数值。
8．断层数据
断层是地质构造的产物，表示地层的断裂和错动，它对于地质研究、地质资源勘探、地下水流场分布都有重要的意义，另外，断层在地质建模中对于地质体的生成、工区边界的确定起重要的作用，因此，逼真地刻画断层对于地质建模来说，是一项重要的工作。
断层作为刻画地下水系统模型空间面的一种数据类型，在建模过程中需要明确：断层面的空间展布，断层不同点的产状，断层的水理性质。
断层数据主要是以图形的方式输入，然后用来建模的。平面上断层的表达方法有两种，一种是在平面图上绘制断层走向及标注倾角，如平面图或地质图；另一种是在剖面图上绘制断层线。结合这两种图件，断层在空间的展布情况就会一目了然，断层产状可由系统读取数据库数据或人工给定。断层的水理性质对于后期地下水模拟计算是必须的，可存放在数据库中或直接存放于模型断层属性中。
9．物探数据
物探技术在地质勘探中具有重要作用，勘探方法主要有地震、电法、磁法、重力等，从物探数据中可得到：点位资料、层位划分及其属性。在地下水系统建模中，物探数据和钻孔数据具有相同的作用，根据物性的差异提供含水层的划分情况，表达地层具有相同的物理力学参数或位置，如地下含水层顶板、底板、地下水位等值线信息。使用这些等值线数据，建模系统可以插值拟和地层面或断层面。
10．动态数据
动态数据是监测到的地下水位、水质、水温等波动过程的信息，这种波动不同程度地反映了河流径流在时空上分布的特征。影响地下水变动的主要因素是河川径流、蒸发蒸腾和人类的灌溉过程。随着大批水利工程的建设和井灌的发展，人类活动对地下水动态过程的干扰逐渐加剧。因此，利用地下水位监测数据，或系统模拟分析某时刻的水位数据，生成指定含水层指定时刻的地下水流场图。建立地下水水位变化模型，实现地下水移动的动态仿真。在地下水三维地质建模过程中，需建立专门的数据库存放此类数据。
11．相关文档资料
文档资料为建模区的勘探、科研报告，包括各种项目汇报书、区域水文地质普查报告、专题研究报告等。这些资料为模型的建立具有重要的参考价值。
(二)数据概化预处理
建立地下水三维可视化模型所需要的数据资料既有原始数据资料，又有模型所生成的次生数据。原始数据可分为地表数据和地下数据。地表数据主要为卫星影像和地表地理信
息数据，地下数据有钻孔、剖面等反映地质结构的图文数据。
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【目录】
目次
第一章绪言 (1)
一、必要性与可行性 (1)
二、主要工作 (1)
三、主要成果 (3)
第二章地质体三维建模技术与软件的现状分析 (5)
第一节地质体三维建模技术的现状分析 (5)
一、基于体的建模方法 (5)
二、基于面的建模方法 (9)
三、混合建模方法 (10)
四、泛权建模方法 (11)
第二节地质体三维建模软件的现状分析 (13)
一、国外主要地质体三维模拟软件 (14)
二、国内主要地质体三维模拟软件 (38)
三、国内外地质体三维模拟软件现状的探讨分析 (48)
第三章地质体三维建模技术的应用体系研究 (51)
第一节地质体三维建模的数据需求与数据组织 (51)
一、矿区三维地质建模的数据需求与数据组织 (51)
二、城市地质三维建模的数据需求与数据组织 (53)
三、地下水三维地质建模的数据需求与数据组织 (60)
第二节地质体三维建模的技术流程 (65)
一、矿区三维地质建模的技术流程 (65)
二、城市地质三维建模的技术流程 (69)
三、地下水三维地质建模的技术流程 (92)
第四章主要地质体三维建模软件的数据接口 (97)
第一节Micromine软件的数据接口 (97)
一、地形等高线转换 (97)
二、剖面图转换 (99)
三、探矿工程数据的转换 (109)
第二节 surpac软件的数据接口 (113)
一、地形等高线转换 (113)
二、剖面图转换 (115)
三、探矿工程数据的转换 (117)
第三节3D—Grid胡软件的数据库接口 (121)
一、地形图 (121)
二、地表等高线DEM数据 (121)
三、地表卫星图片 (122)
四、剖面接口 (122)
五、钻孔接口 (124)
第四节Mapgis三维地质软件的数据库接口 (127)
一、三维数据管理体系结构 (127)
二、输入输出数据基本格式 (128)
三、二维矢量数据转换接口 (129)
四、三维空间数据转换接口 (129)
五、基础地理数据入库接口 (130)
六、钻孔类属性数据入库接口 (133)
第五章主要地质体三维建模软件的应用示范研究 (137)
第一节鹤庆北衙金矿三维地质建模示范(Micromine) (137)
一、示范区概况 (137)
二、数据源与数据组织 (140)
三、建模流程 (142)
四、小结 (162)
第二节迪庆普朗铜矿三维地质建模示范(Micromine) (166)
一、示范区概况 (166)
二、数据源与数据组织 (168)
三、建模流程 (170)
第三节迪庆普朗铜矿三维地质建模示范(Surpac) (175)
一、数据库的建立与操作 (175)
二、创建轮廓线 (176)
三、创建实体模型 (176)
四、创建块体模型 (176)
五、资源量估算 (182)
六、剖面分析 (184)
第四节基于Mapgis三维地质软件的上海城市地质三维建模示范 (184)
一、上海人民广场地区三维地质建模研究 (184)
二、上海临港新城区三维地质结构建模研究 (193)
Ⅱ
第五节基于3D-Grid胡的上海城市地质三维建模示范 (194)
一、结构模型 (194)
二、属性模型 (196)
第六节基于3D-Grid的华北地下水三维地质建模示范 (197)
一、建模所需资料概况 (197)
二、建模流程 (198)
三、华北平原三维地质分析 (217)
第七节基于Mapgis的华北地下水三维地质建模示范 (218)
一、数据类型及数据量 (219)
二、水文地质剖面数据整理 (219)
三、等值线与高程点数据整理 (224)
四、水文地质钻孔数据整理 (225)
五、立体剖面构建 (225)
六、实体模型的构建 (225)
七、华北平原地下水三维地质模型介绍 (230)
第六章主要地质体三维建模软件的对比分析 (233)
第一节面向矿区三维地质建模的示范软件的主要特点 (233)
一、Micromine的主要特点 (233)
二、Surpac的主要特点 (234)
第二节MAPGIS三维软件的主要特点 (235)
一、MAPGIS三维地质建模软件组成 (235)
二、MAPGIS三维地质建模软件的主要特点 (239)
第三节3D-Grid软件的主要特点 (240)
一、3D-Grid的结构建模 (240)
二、3D-Grid属性建模 (241)
第七章地质体三维建模的主要问题与建议 (244)
第一节地质体三维建模实践的主要问题 (244)
一、矿区地质建模主要问题 (244)
二、区域地质建模主要问题 (244)
第二节地质体三维建模的工作建议 (245)
一、面向应用的三维软件开发将是今后的主要方向 (245)
二、三维地质建模应用需要确定有限的工作目标 (245)
参考文献 (246)
图版
地质体三维建模方法与技术指南
内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据 (DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全 国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国 界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等， DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分 布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种 处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等 高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关 系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据
地质体三维可视化表达的现状与趋势
地质体三维可视化表达的现状与趋势 地质体的三维建模与可视化融合基础的地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据，利用相关技术构建三维空间数据场，采用硬件技术实现立体化。它运用可视化技术揭示了地下世界，是地质学的前沿课题之一。以可视化技术为基础，地学问题为核心，通过地质专家的逻辑和形象思维，地质信息的三维动态的反馈来分析相关的地学问题。由于地质构造比较复杂，同时又缺乏时势性的实际问题，这也致使地质三维建模技术成为了国内外研究的热点。 1 地质体的三维可视化 1）可视化。可视化是一个心智处理过程，主要是促进对事物的观察力及建立概念等。 2）地质体三维可视化。是地学可视化的一个分支，它的主要内容是进行地下地质矿体的三维空间可视化实现。 3）地学可视化。地学可视化是关于地学数据的视觉表达与分析，是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念，是关于地学数据的视觉表达与分析。 2 现状
2.1 国内研究现状 随着数据可视化的发展，应用计算机技术，使得地质三维技术在国内取得了一定的研究成果。地质体的可视化在国内基本上都是以2D的形式出现的，很少有3D。目前，真正的地质体可视化还不很成熟。目前国内的三维地质系统有：地大的GeoView 以及东方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大学与胜利油田合作研发的SLGRAPh以及中国油田大学的RDMS关于高校的发展有：成都理工大学黄润秋教授等人结合大型水利工程研制开发岩体结构三维建模，建立了一套岩体结构信息管理信息系统。还有曹代勇等人基于Ope nGL提出了相关方法并应用在了三维地质模型的可视化研究上。国内的地质三维可视化技术软件在功能的实现以及功能的完备性上差于国外的技术，比如空间分析和配色方案上仍然不能解决实际问题。 当前国内主要是对在三维可视化技术的实现过程上对一些具体的算法的研究。由于现在地质工作在不断的深化，实际中出现的问题越来越复杂化，国内研发地质信息系统已经无法满足目前的研究与需求，而国外三维建模的软件对我国地质研究的针对性不强，无法满足地质生产和研究。国内开发的软件在地质工程中的应用较少，对复杂的工程地质结构体的建模能力的缺失，具体算法的实现的缺乏，导致 在很多工作中无法解决复杂多变的实际问题 2.2 国外研究现状
GOCAD 软件三维地质建模方法
GOCAD 软件三维地质建模方法 1建模方法 GOCAD 三维地质建模主要包括两类：一类是构造模型（structural modeling）建模，一类是三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模。 （1）构造模型（structural modeling）建模建立地质体构造模型具有非常重要的意义。通过建立构造模型能够模拟地层面、断层面的形态、位置和相互关系；结合反映地质体的各种属性模型的可视化图形，还能够用于辅助设计钻井轨迹。此外，构造模型还是地震勘探过程中地震反演的重要手段。 （2）三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模根据建立的构造模型，在3D Reservoir Grid Construction 中可以建立其体模型；同时地质体含有多种反映岩层岩性、资源分布等特性的参数，如岩层的孔隙度、渗透率等，可对这些物性参数进行计算和综合分析，得到地质体的物性参数模型。 当采样值在地质体内密集、规则分布时，可以直接建立采样值到应用模型的映射关系，把对采样值的处理转化为对物性参数的处理，这样可以充分利用计算机的存储量大、计算速度快的特点。 当采样值呈散乱分布，并且数据量有限时，需要采用数学插值方法，拟合出连续的数据分布，充分利用由采样值所隐含的数据场的内部联系，精确的模拟模型中属性场的分布。 图1-1孔隙度参数模型分布图 2 建模流程 2.1数据分析 （1）钻孔、测井分布及数据分析 支持三维建模的数据主要为钻孔和测井。由于对区域范围和建立三维地质建模的精度要求不同，得对所得到的钻孔、测井的分布和根据其取得的数据进行分析和处理是的必要。根据钻孔、测井的分布范围和稠密程度可以大致确定地层的分布界限，对钻孔较少区域采取补充钻探或者采用其它方法进行处理。 （2）地质剖面
倾斜摄影三维建模技术流程及案例分析
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/4d3649464.html, 倾斜摄影三维建模技术流程及案例分析 作者：刘森 来源：《科技资讯》2017年第30期 DOI：10.16661/https://www.sodocs.net/doc/4d3649464.html,ki.1672-3791.2017.30.001 摘要：本文介绍了倾斜摄影测量原理、实景三维建模技术流程及其技术优势，并探讨了 利用倾斜摄影自动三维建模的方法对输电线路走廊资源进行快速调查，尤其是在建筑物拥挤地区、林木密集覆盖区、恶劣地质区和交叉跨越设施复杂地区，可有效提高输电线路的设计质量，优化工程投资造价，具有创新性和先进性。 关键词：倾斜摄影真三维模型输电线路走廊资源快速调查 中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0001-02 随着城市建设的飞速发展，建设环境日益恶化，地质灾害频繁发生，输电线路走廊规划设计难度日益加大。采用传统的测量方式对输电线路走廊资源进行调查，工作量大、效率低，成本高，难以满足电网建设需求。针对上述问题，本文提出了利用倾斜摄影技术进行实景三维建模的方法对输电线路走廊资源进行快速调查，可有效提高输电线路的设计质量，优化工程建设投资造价，保护生态环境。 1 倾斜摄影工作原理及技术优势 1.1 倾斜摄影测量原理 倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影和近景测量技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、前视、左视、右视与后视共5个不同的角度采集影像。其中，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术处理，制作4D（DEM、DOM、DLG与DRG）产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15°～45°之间，可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。 通过高效自动化的三维建模技术，快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景，直观地掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，可为电力和水利工程建设、地质灾害应急指挥等提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和公共服务。 1.2 实景三维建模技术流程 目前，采用倾斜摄影技术进行三维建模的后处理软件以法国ASTRIUM公司的StreetFactory和Acute3D公司的Smart3DCapture软件为典型代表[2]。利用地物的垂直与倾斜影
三维地质建模技术及其在城市建设中的应用
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 ng V o l 135N o 15 Sep 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)05-0220-03 1 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 on W 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 s 3D 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
三维地质自动建模与可视化
三维地质自动建模与可视化 北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟 （转载请注明出处和作者，侵权必究） 一、前言 1.1项目背景 数字城市建设方兴未艾。现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。 基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。 基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。 1.2历史回顾 2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业
矿床三维地质模型构建
前言 三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。 本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km2。为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。最后，归纳总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。 摘要 三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。 在Surpac中，地质数据库的建立是基础，矿体及地质体的三维建模是核心，块体模型的建立和矿体储量的估算是推广和应用。本文对青海省夏日哈木铜镍矿床进行了三维可视化研究，并建立了
三维城市地质信息系统建设—以厦门为例
Frontier of Environmental Science June 2014, Volume 3, Issue 2, PP.52-59 3D Urban Geology Information System --A Case Study Xiamen Guizhong Chen Xiamen Geological Engineering Investigation Institute, Xiamen 361008, China Email: 905068217@https://www.sodocs.net/doc/4d3649464.html, Abstract The 3D urban geology information system of Xiamen including massive data management, analysis and information dissemination function, is a basic and comprehensive platform which geological work of Xiamen city can dynamic service in economic and social development in long term. This paper introduced the background of the establishment of the 3D urban geology information system of Xiamen and the overall design plan. The key technologies of the system and innovations, the application results were discussed in detail. The advantages and disadvantages of current system were also analyzed. Keywords: Urban Geology; 3D Geology; Digital City; Social Service 三维城市地质信息系统建设—以厦门为例 陈桂忠 厦门地质工程勘察院，厦门361008 摘要：三维城市地质信息系统融海量数据管理、分析评价和信息发布功能为一体，是地质工作长期动态服务于经济社 会发展的基础性、综合性的平台。本文以厦门市为例，解析了三维城市地质信息系统建立的背景及其总体设计方案，对 系统的关键技术及创新、应用成果进行了详细的探讨与展望。 关键词：城市地质；三维城市；数字城市；社会服务 0引言 随着“城市化”进程的不断加速和城市经济的快速发展，一方面，城市建设的加快导致了地面沉降、地面塌陷、地下水资源紧缺、土壤和地下水污染等各种城市地质问题，成为制约和影响城市可持续与安全发展的主要因素之一；另一方面，当城市建筑越来越多，位置要求越来越精确，地下地质信息的完备和准确，对于城市规划、设计、施工以及地下空间开发利用等至关重要。而相对于地上资料，当前地下资料在系统性、现时性和表现性方面都较差。传统二维GIS在城市规划、地下空间开发等领域的缺陷日渐突出，三维建模与可视化技术因在三维数据管理，可视化分析、工程设计直观三维视觉效果等优势[1,2]，引起了广大学者浓厚的兴趣。为了合理规划城市建设、充分利用地下空间，并且搞好城市地质灾害预防，迫切需要借助地质信息系统技术和三维可视化建模技术[4,5]，建立起一个地下数字城市。在这样虚拟的地下数字城市中，人们可以自由地对地下地质结构空间信息进行浏览、查询检索、分析和综合。三维城市地质信息系统便是在这个背景下诞生并迅速发展，成为近些年来的研究热点[6]。 1 厦门三维城市地质研究的背景 厦门自建国以来开展几十年的区域地质调查，完成了1:20万、1:5万区域地质调查、水文地质调查和工程地质调查。城市快速发展，建筑越来越多，开展过大量的城建工程、地下工程勘查，积累了海量的地下地质结构的资源数据。这些数据具有多来源、多类别、多数量、多维数和多主题的显著特征，大部分数据资料
地质体三维建模方法与技术指南
地质体三维建模方法与技术 指南 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、 3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据(DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全
国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等，DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据 遥感影像是地球空问数据最直接、时效性最强的数据形式，模型的表面需要用影像数 据进行贴图，来表达真实的地表景观。由于影像数据的容量大，为了能够快速、高质量地进行显示，需要根据显示的范围、显示的比例选择分辨率最合适的影像进行纹理映射。一个模型可以有不同分辨率的多套卫星／航测影像数据，某些影像数据有可能只局限于某个局部。因此，在显示时，所有的影像数据都需要读入内存，以实现多分辨显示。这就需要在技术上做一些处理，比如图像格式的转换，根据显示分辨率和比例的不同，转换为不同分辨率的图像如BMP、TIFF、GIF等图像格式。 对遥感影像数据的处理主要包括对遥感影像的几何精纠正和不同分辨率影像数据的融合。一般使用遥感处理软件ERDAS和ENVI软件进行处理。遥感影像几何精纠正的目的
三维城市建模
城市工程地质计算机三维建模 设计说明书 1、概述 1.1编写目的 本文档是在交流基础上，结合我们对城市工程地质计算机三维建模的理解，编写相应的实现方案而制定了本文档，目的是指导后续的软件设计和软件开发、测试。 1.2项目背景 城市工程地质计算机三维建模软件设计说明书是依据城市三维地质信息系统需求分析报告的要求编写的，它确定了城市三维地质信息系统的体系结构、数据组织和内外部数据接口，是软件详细设计和编码的基础。其主要的预期读者有该软件负责人、软件设计人员和软件编码人员。 1.3主要内容 城市工程地质计算机三维建模以实际需求为指导，并充分结合三维建模的实际情况，现阶段主要包括钻孔模拟、反距离加权地层模拟、克里金地层模拟： 钻孔模拟主要通过读取的已知的城市工程地质数据，根据已有的坐标点的属性值，模拟出该钻孔。 反距离加权地层模拟是以面模型为基础，通过已知的钻孔数据，
对每一层的钻孔进行网格化，再进行属性值插值处理，最后模型实现。 克里金地层模拟是以面模型为基础，通过已知的钻孔数据，对每一层的钻孔进行网格化，再进行属性值插值处理，最后模型实现。1.4软件框架 1.5相关术语 ?面模型 在城市工程地质计算机三维建模中常用的有面模型和体模型，本项目是采用面模型。 ?地层插值 本项目的主要内容，实现建模的具体功能。 ?IDW插值
通过对已知数据进行IDW算法处理后，并对结果进行三维显示。 ?IDW参数设置 通过此模块可以对模型中数据点大小进行设置。 ?Kriging数据结果 通过对已知数据进行Kriging算法处理后，得到处理结果，保存成全局变量存在于后台。此目的是为了方便三维显示。 ?Kriging参数设置 通过此模块可以对模型中数据点大小进行设置。 ?Kriging图形显示 对Kriging的处理数据进行三维显示。 ?钻孔显示 对已知钻孔数据进行三维显示。 2、城市工程地质计算机三维建模软件设计 2.1软件开发目的 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。并且利用OpenGL在计算机图形方面的优势，结合MFC和OpenGL 各自的长处开发本软件。 2.3软件主要功能内容 打开：即读取钻孔数据，本软件读取的数据格式只能为excel的数
城市地质三维建模流程
三维地质结构建模 二，数据分析 1.了解当地情况：根据甲方提供的数据，了解当地的地质情况。特别是当地有断层、 软弱层、夹层等复杂地质体时，要根据文字报告，地质图，剖面图等确定复杂地质 体的范围，大小，以及切割地层的上盘，下盘。 2.确认甲方要求，反馈数据的有效性：在了解了当地的地质情况以后，还要进一步确 定甲方的要求。一般甲方的要求包括：模型要尽量多的利用甲方提供的数据；做出 的模型做切面，切块，要与原数据保持一致；模型的轮廓要满足甲方的要求；特殊 地质体的位置，范围，大小等要满足甲方的要求；模型体内不能有空的部分。另外，不同的客户还会有一些不同的要求。 明确了甲方要求以后，要重新审核一下甲方提供的数据，有异议的地方要尽快给甲方反馈，沟通，以免耽误下一步的工作进程。 3.构想模型：在明确了甲方的要求，并且熟悉了提供的数据之后开始构想模型。主要 包括对地质情况的理解（特别是一些复杂地质体的理解）：一般从甲方提供的剖面 图中可以确定在特定区域内地质体的分层情况，同时参考地质图（剖面图）可以确 定一些复杂地质体的分布范围。建模的目的：一般城市地质结构建模分急促和地质 建模，工程地质建模和水文地质建模等等。在建模工作开始之前要确定甲方的目的。 总之，在完成了以上的工作就开始建模了，建模过程中要多思考，与甲方多沟通， 保证模型既精确又美观。 三，确定建模方法 按照方向（城市地质和矿山地质），以项目为例，简单分析几种建模方法，确定用哪种方法构建模型；包括其他平台 五，构建模型 1.基于约束剖面的钻孔建模 基于约束剖面的钻孔建模是根据钻孔和一些二维的约束剖面，来构建三维地质结构 模型的方法。其建模的操作和步骤可大致分为二维操作和三维操作两各部分。 （1）二维操作：二维操作的目的是为后面的三维操作做准备。通过二维系统将甲方提供的原数据转化为可以满足三维系统操作的点面数据。具体包括钻孔文 件（.drl文件）的生成；虚拟钻孔文件（.drl文件）的生成；剖面文件（.sec 文件）的生成；引导剖面（.sec文件）文件的生成；边界剖面（.sec文件） 的生成；剖面的修改和编辑。 a.钻孔文件的生成：理正数据（excel、access）格式的，可以通过二维系统操 作直接生成钻孔（.dll）文件。如果甲方提供的数据是mapgis或者CAD的 剖面图，可以根据剖面图的分层情况编写需要的钻孔文件。 b.虚拟钻孔文件的生成：在建模的过程中，有时我们需要添加一些虚拟的钻 孔来控制地层或者解决尖灭。虚拟钻孔的生成方法：先确定虚拟钻孔的坐 标和所在的剖面——在二维系统中打开剖面图——剖面图输入控制点坐标 完成坐标转换——在剖面图上添加虚拟钻孔——保存虚拟钻孔文件 c.剖面文件（.sec）的生成：一般甲方提供的剖面图多位mapgis或者CAD格 式的。将这些剖面图导入二维系统——剖面编辑——保存成二维剖面—— 编辑多边形，输入多边形属性（x-x-x格式）——给多边形的线赋属性—— 输入控制点坐标转换为三维坐标——另存为sec文件格式 d.引导剖面（.sec）的生成：为了解决地层的尖灭问题，有时需要添加一些引 导剖面。生成引导剖面的步骤：在合适的剖面上添加虚拟钻孔——将虚拟
解读城市地质调查方案
解读中国地质调查局《城市地质调查总体方案（2017-2025年）》11月15日，在全国城市地质调查工作会上，中国地质调查局正式发布了《城市地质调查总体方案（2017-2025年）》（以下简称《方案》），明确了未来八年城市地质调查工作的总体思路、目标任务、工作部署。加强城市地质工作是落实党中央、国务院战略部署的重要措施，是优化城市空间结构、扩展城市地下空间的必然要求，是建设美丽城市、提高城市宜居水平的迫切需求，是建设“智慧城市”的重要支撑，是推进地质工作结构调整和转型升级、促进地勘单位改革发展的重要方向。 系统梳理总结城市地质工作六点宝贵经验 中国地质调查局自建局以来，在国土资源部的正确领导和财政部的大力支持下，组织开展了34个城市三维地质调查、京津冀等10多个城市群综合地质调查、306个地级以上城市环境地质问题摸底调查、337个地级以上城市浅层地温能调查以及包含城市在内的全国地质灾害、地下水、矿山地质环境、土地质量地球化学调查等工作；完成了6个城市三维地质调查试点，与地方政府合作推广试点工作经验，以城市群为单元、推进综合地质调查。 这些工作不仅积累了翔实的地质资料，更形成了宝贵的城市地质调查工作经验。 以上海为代表的大城市地质调查试点工作经验，开创了城市地质成果服务规划国土资源、重大工程安全运营和地质灾害防治的技术路径，构建了地质工作服务城市规划管理的常态机制，实现了地质调查成果服务融入政府管理主流程。 以福州、厦门、嘉兴、丹阳为代表的中小城市地质调查工作经验，探索了国土资源部中国地质调查局、省级国土资源主管部门、城市人民政府等三方合作的有效机制，充分发挥了三方的积极性，建立了在全国可推广可复制的工作模式。 大型城市群综合地质调查工作经验，以京津冀、长三角、珠三角等重要城市群为代表，瞄准重大需求，聚焦重大问题，打破专业界限，统筹部署工作，创新表达方式和表达内容，增强了城市地质在国家重大战略实施中的基础支撑作用和决策建议话语权。 城市地质调查技术要求逐渐得到规范，形成了以一模（三维城市地质结构模型）、一网（地质环境监测预警网路）、一平台（综合地质信息服务平台）为主体的技术方法体系，发布了城市地质调查行业标准。 基于长期的工作经验与目前城市地质调查工作存在的问题，《方案》提出了分类推进地级以上城市地质调查、有序开展城镇群基础综合地质填图、加强城市地质调查与地下空间利用科技创新的工作思路。 立足需求明确城市地质调查工作四项重要内容 习近平总书记在中央城市工作会议上指出：“做好城市工作，要顺应城市工作新形势、改革发展新要求，人民群众新期待。” 党的十九大报告指出，坚定不移地贯彻新发展理念，实施区域协调发展战略，以城市群为主体构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局；“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”，要求推进绿色发展，着力解决突出环境问题，加大生态系统保护力度和改革生态环境监管体制。 这对城市地质工作提出了更高的要求。《方案》指出，当前，城市地质工作的需求主要集中在四个方面。一是优化城市群结构和空间布局，需要加强资源环境承载能力调查评价，
三维地质建模
三维地质建模技术在定边油田中的应用 petrel软件 自上个世纪九十年代，建模软件诞生以来，建模软件得到了不断的发展。从刚开始的简单构造建模到现在的精细、复杂的建模，产生了很多建模软件。根据本设计要求，我选择斯伦贝谢公司的petrel 2009建模软件(如下图4-1)。 图4-1 petrel 软件模型建立界面 Petrel是一种三维可视化建模软件，在众多建模软件中它在国际上占主导有十分重要的地位。Petrel软件在地质建模方面得到了比较广泛的应用，如地震解释、构造建模、岩相建模、油藏属性建模和油藏数值模拟显示等，因而使从事地质工作者可以获得更多的信息，为石油工业做出更大的贡献。同时为了满足油藏和地质工作者定位要求，Petrel中也采用了一些先进技术：有效的构造建模技术、精确的三维网格化技术、沉积相模型建立技术和虚拟现实技术等。 Petrel软件能够给开发工作提供详细的信息来使开发成本最大化地降低。它不仅能使人们对油藏内部细节的认识得到提高，而且能够准确描述透视油藏属性的空间分布、计算储层地质储量、估算开发的风险、设计井位和钻眼轨迹，发现隐蔽性油藏和剩余油藏[26]。同样重要的是，Petrel使管理者不再局限于传统的方式来做开发决策，他们根据软件所提供的数字模拟及虚拟现实技术和专业人员一起通过现实资料与虚拟技术结合，认真研究目的层的储油物性和岩性，运用不同思路的模型建立和模拟结果，降低开发风险优化生产方式。Petrel软件能够为地
质模型的精细研究提供更快、更精确和更经济等优良的特性。 储层地质建模的步骤 储层三维建模过程一般包括以下环节：数据准备、构造模型、储层属性建模、图形显示，具体的储层建模的基本步骤（见图4-2）。基本数据一般有： (1)坐标数据：包括井位坐标、地震测网坐标等； (2)分层数据：包括各井的砂组、油组、小层、砂体的划分对比数据，地震资料解释的层面数据等； (3)断层数据：包括断层位置、断点、断距等； (4)储层数据：储层数据是储层建模中最重要的数据，其中包括井眼储层数据、地震储层数据和试井储层数据。 图4-2 储层建模流程图
三维地质建模技术的作用
三维地质建模技术在开发阶段 油藏描述中的地位与作用
吴键
中国石油勘探开发研究院
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三维地质建模的基本概念
? 三维地质建模（3D Geological Modeling）：就是运用计算机技术，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，并用于地质分 析的技术－Simon W.Houlding (加拿大) 1993 。 ? 三维地质建模技术就是综合地质学、地球物 理学、地质统计学、计算机技术对地质体进 行综合研究的一种技术方法。
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三维地质建模的基本概念
? 根据油田勘探和开发的不同阶段、资料的丰 富程度以及研究的任务的不同把储层地质模 型分为概念模型、静态模型和预测模型－裘 怿楠 ? 地质模型大致包括构造模型、相（沉积相、 岩相等）模型、储层物性参数模型、流体参 数模型等多种模型。 ? 三维地质建模以井资料为基础，通过地质统 计学方法进行井间参数的预测和插值。
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三维地质建模技术的发展简况
? 地质统计学是三维地质建模的主要基础，是法国巴黎国立高等 矿业学院马特隆教授(G．Matheron)于1962年创立的。他将传统统 计学理论与区域化变量的概念相结合，发展出一套以变差函数 为工具研究矿产特征区域分布的数学技术。 ? 目前在地质统计学上，多点地质统计是最新的研究领域。 ? 自上世纪80年代后期随着计算机技术的飞速发展逐步开发出应 用于三维地质建模的计算机软件。美国DGI公司开发的 EarthVision软件是较早的大型建模软件，目前已经有多种大 型建模软件被广泛的应用于三维地质建模工作，其中比较某种 的有RMS、GoCad、Petrel等。 ? 目前应用最为广泛，发展前景也最为良好的是Schlumberger公 司的Petrel。
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三维地质建模软件
三维地质建模软件 真三维的体数据建模、分析以及可视化工具--CTECH C Tech软件是可以在PC上运行适用于地球科学领域的高级可视化分析工具，它可以满足地质学家、地质化学家、环境学家、探矿工程师、海洋学家以及考古学家等多方面的需求。C Tech提供真三维的体数据建模、分析以及可视化工具用以揭开数据的秘密。随着产品的不断丰富，我们的技术可以适用于各个可视化方面的应用。我们功能强大的工具可以大大降低您的工程成本，提高工作效率。另外C Tech能够和ARCGIS/VIEW进行无缝拼接，地表模型能够加载高精度的遥感影象和CAD模型！，现在的软件已经成系列了，其中包括EVS for Arcview , MAS, EVS,EVS-PRO,MVS EVS for ArcView 是C Tech最早推出的产品，它可以将三维应用和分析与ESRI's ArcView? GIS 、ArcGIS? 进行无缝集成，成为该领域中突破性的进步。主要特征：★ 钻井数据和采样点数据的置入处理分析；★ 绘制体数据和等值线数据；★ 利用专家系统对参数进行评价,使2D和3D的kriging算法达到最优的变量图；★ 具备通过对浓度、矿物质、污染等属性进行颜色显示来激发地质土层的三维可视能力。综合了对于土壤、地下水污染和含有金属岩石的体积或土石方计算的能力。 EVS Standard 是C Tech 的主线产品，是一套完整的可视化分析系统。EVS-Standard 包含EVS for ArcView所有功能，同时，还增加建模工具、针对地质学家和环境学家工作的模块。增加特征：★ 有限差和有限元素栅格模型的产生；★ 3D 栅栏图的生成；★ 多种分析物同时进行分析的能力；
三维地质建模的作用
三维地质建模的作用是什么？ 严格的讲，地质建模已经不能算是很新的技术，在国外，地质建模已经发展了几十年，中国自上世纪80 年代末开始引入EsrthVision 以来，也已经发展了快二十年。但回顾一下地质建模在油田开发中的作用，我们不难发现，目前的三维地质建模主要有两个作用：一个是为数值模拟提供基础模型，第二是用于油藏的整体评价，例如油藏勘探开发的风险评价。但三维地质建模一直没能深入到油田的生产中。就像许多搞生产的人评价的：好看，但不中用。 在另一方面，油田开发地质研究工作中，目前还没有十分有效、先进的技术。油藏地质研究还主要依靠手工编制的厚度图、油藏剖面图、连通图等。十分需要新的技术的补充与提高。在整个开发阶段地质研究工作中，唯一可以称为新技术的就是三维地质建模。因此三维地质建模完全可以在开发阶段地质研究中起到更为突出的作用。实际上，三维地质建模应该，也完全可以成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术。 自上世纪五十年代马特龙把地质统计学引用地质研究以来，地质统计学就成了地质建模的核心。但是几十年的实际应用也表明，单纯依靠地质统计学是不能把三维地质建模更深入的引入到油田的开发生产中的。 如何更多的发挥三维地质建模技术的作用，真正使其成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术是每一个从事三维地质建模工作的人必须经常琢磨的问题。 三维地质模型中的不确定性：由于地质体的复杂性，三维地质模型中的不确定性是固有的，不可回避的。面对不确定性，擅长地质统计学的专家更喜欢从统计的角度对不确定性进行分析和评价。这在油藏整体评价阶段是正确的，但当我们把三维地质模型直接应用于生产的时候，又是远远不够的。例如从统计学的角度，可以利用随机模拟技术得到多个实现，通过多个实现的分析，对不确定性进行分析和评价。但对于生产来说，我们有可能根据多个实现钻探多套开发井网吗？生产需要的是一个确定的模型。因为生产方案只能有一个，生产措施方案只能有一套，钻探井位也只能有一套。我们也可以计算出一个最大概率的模型做为最终的结果。但这个最大概率模型就真的更接近于地质体的实际状况吗？有生产经验的人都可以很容易的给与否定的回答。因此要想让地质模型能够被直接从事油藏开发生产的技术人员所接受，更合理的出路是想办法（通过更为充分的基础地质研究和基础数据的应用）尽量降低模型的不确定性。从而为生产方案提供一个更为合理可靠的（而不是多个等概率的）参考依据。要想做到这一点，出路显然不在于更为合理的计算方法和计算参数上，而是更为充分合理的应用地质、物探基础数据。 三维地质建模与基础地质研究的结合 若要将三维地质建模技术直接应用到油藏开发生产，必须也能够与油藏地质研究相结合。