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

三维地质模型、评估矿山的储量，以下是主要工作及工作成果:

1．提取和分析矿区已有地质资料，通过surpac创建矿山地质数据库。

2．利用surpac对于地表、岩性、矿体建立了三维数字化模型，直观展现它们的形态变化特征和相互关系。

3．利用surpac进行了创建夏日哈木铜镍矿的块体模型，完成块体品位的估值以及整个矿体储量的估算。

4．建立数字化模型，方便对矿山的经管，工程的设计和施工，提高了工作效率和工作质量。5．通过可视化研究，直观的显示出矿体与地质体的关系，支持了前人对于矿床成因的富集规律的观点。

关键词：地质实体三维建模；地质数据库；可视化；实体模型；块体模型；Surpac

第一章区域地质背景

第一节区域地层

夏日哈木铜镍硫化物矿床位于东昆中隆起带中部，乌图美仁乡以南约60km的夏日阿哈木日河下游地区。大地构造位置属于昆中基底隆起花岗岩带，北侧靠近昆北断裂。区域地层具有出露全、跨度较大，类型较为复杂的特点。出露的岩层主要是古元古代金水口白沙河岩组、奥陶—志留纪滩间山群、泥盆系耗牛山组、早石炭石拐子组、大干沟组，晚三叠世鄂拉山组和第四系地层如图1.1。

一、下元古界

金水口岩群白沙河岩组是该区出露的最大最老的地层，金水口岩群白沙河岩组地层经过多次构造变动，为高级变质岩。可将其划分为平行接触的片麻岩岩段和大理岩岩段。片麻岩岩段主要由片岩、片麻岩、大理岩等岩性组成；大理岩岩段则主要为大理岩，偶见少量变粒岩夹杂其中。

二、下古生界

下古生界主要发育在东昆北加里东弧后裂陷带和东昆北加里东弧后裂陷带内，为奥陶纪地层。是由滩间山群和纳赤台群两个地层组成的。其中奥陶—志留纪滩间山群

地层是由一组不同程度的海相火山岩—沉积岩组构成的。主要岩性为火山岩、碎屑和碳酸盐岩，从底部到顶部依次可分为碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩和上碎屑岩组。三、上古生界

昆中带、昆北带发育上泥盆统至下二叠统，昆南带仅有石炭系和二叠系。区内出露晚泥盆耗牛山组(Dam)和黑山沟组(D3hs)。耗牛山组出露于东昆中基底隆起花岗岩带，主要为火山岩、碎屑岩，与下伏滩间山群角度不整合接触，可分为碎屑岩段和火山岩段。昆北带早石炭石拐子组(Cls)，与世耗牛山组为角度不整合接触，可分为碎屑岩段和碳酸盐岩段两个岩性段。早石炭大干沟组(Cldg)零星分布于昆北带的北部，与下伏金水口岩群角度不整合，岩性主要为灰岩、角岩及糜棱岩。昆南带分布有二叠纪布青山群，该群可分为碳酸盐岩段、硅质岩段以及变火山岩段这三个小段。许多金，铜，钻矿化和该层有关。

图1.1 夏日哈木区域地层表四、中生界

东昆带中花岗岩带主要发育有三叠系和侏罗系的地层，而昆北带和昆中带仅出露上三叠系的地层。晚三叠系地层主要为鄂拉山组，其中含有二长花岗岩侵入体。晚三叠系鄂拉山组地层的岩石类型较为复杂，主要由一套火山熔岩的火山为主碎屑岩组成。

昆南带中的三叠纪地层主要为由洪水川、闹仓坚组以及八宝山组。

五、新生界

新生代广泛分布，古近系及新近位于谷底和山间盆地中部，包含了一套大陆碎屑岩，岩性主要为泥岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩、砾岩夹石盐层。第四系主要分布在河谷两侧及盆地边缘。海拔4300-5200m之间的高山区出露有中更新世冰债物。晚更新世洪积物主要以洪积扇、洪积裙和山前平原的形式大面积分布在山前和盆地边缘，洪冲积物多分布在河沟下游，组成高级阶地。

第二节区域构造

昆仑造山带位于青藏高原，中央造山带中西段的东北部。据其中近平行展布昆西、昆北、昆南的三条断裂带的特点，将其划分为五个带（图1.2）：东昆仑北加里东弧后断裂带、东昆仑中基底隆起花岗岩带、东昆南复合拼贴带以及阿尼玛卿蛇绿混杂岩带和北巴颜喀拉造山带。本文的研究对象夏日哈木铜镍矿床位于昆中带上柴达木南缘地层小区，靠近昆北断裂如图：

图1.2 东昆仑断裂带及构造分区略图（据姜春发等，1992资料修编）

Ⅰ.昆北构造带；Ⅱ.昆中构造带；Ⅲ.昆南构造带；Ⅳ.巴颜喀拉构造带

一、昆北构造带

西起祁漫塔格西南的昆北断裂，全长800多公里。断裂覆盖率高，因此，根据区

域的地球物理数据推断，断裂延伸到莫霍面的深度（张以弗等，1991）。

二、昆中构造带

昆中断裂在地表蔓延约900公里，在新疆断裂呈北西西—南东东方向，在青海省变为近东西向。

三、昆南构造带

昆南断裂在布青山西段东由东南偏转到北西西—北西向。在东昆仑区域长800公里，断面向北倾斜，约65°倾角。

第三节岩浆岩

东昆仑有较强烈的岩浆活动，岩浆岩分布广泛。从酸性到碱性超基性侵入岩均有分布，显示出多旋回边缘造山的特点。

一、侵入岩

（一）中—酸性侵入岩

区域内主要侵入岩是从前寒武纪到燕山期均有发育花岗岩，其中海西花岗岩岩石和印支期的分布最广。

（二）镁铁—超镁铁质侵入岩

通过分析镁铁质超基性岩的所有数据表明该区镁铁质—超镁铁质基性侵入岩主要分布时代的元古代、古生代和中生代，规模普遍较小。岩石和成矿的关系的研究工作只限于极少数的侵入体。

二、火山岩

区域内火山活动多、火山分布广泛。在空间上呈带状分布，厚度变化较明显，岩性复杂性高，从基性到酸性的都有发育，具有多起喷发的时间特点，从晚元古代、晚古生代、中生代都有火山活动。

第二章矿区地质

第一节地层

区内主要分布地层有金水口群白沙河组地层以及第四纪地层（图1.2）。

一、古元古代金水口群白沙河组地层

分布广泛约60%，是矿区地层的主体。主要是高变质程度的变质岩，沉积岩原岩为碎屑岩—基性火山岩—碳酸盐岩地层，沉积特征主要为海相陆源碎屑岩。有1927年±34 Ma和2234±160MA（SM-Nd等时线）的地质年代。根据地层、岩石特性，白沙河岩群可进一步分为两个部分：片岩部分（Ptibi）和片麻岩部分（Ptiba）。

片岩部分(Ptibi )和片麻岩部分(Ptiba )在区内均有出露。总体方向为北西西—南东东向。该地层多被后期花岗岩体所侵蚀，呈断块或侵入岩中的残留体展布，同时发生接触变质作用，并伴有相应的矿物质的矿化的成矿作用。

二、第四纪(Q)

区内第四系地层分布广泛，主要是冲积，冲洪积，距骨，积冰和冰堆积，风沙等，粘土，砂石。

第二节构造

以下为对矿区内与成矿有关的主要断裂描述：

F1断裂:主断裂，近东西，位于矿区中部，横穿矿区，断裂处形成宽10—80m不等的破碎带，破碎带内碎裂岩化发育，并见有褐色断层泥。该断裂为逆断裂，南倾，倾角约70°。该断裂为成矿前断裂，很大程度上控制着区内地层分布。

F2断裂:位于矿区西侧，方向北西西,为正断层，倾角约55°，地表见有断层面和断层角砾，断层宽约20—50m。

F3断裂:近北东向断裂，位于矿区西侧，为右行走滑逆断层。该断层形成较晚，错断了F1, F2两个断层。

F4断裂:该断层为推测断层，近南北向断裂，夏日哈木河中间第四系地层中，该断层为形成期次较晚的右行平移断层。

F5、F6断裂:位于HS31号异常区，方向为北东向，走向45°，该断层为左行的走滑逆断层，形成在成矿之后，为错矿断裂。

第三节岩浆岩

区内岩浆活动强烈，分布广泛。基性—超基性侵入火成岩是形成铜镍硫化物矿床的岩浆岩。细粒闪长岩的岩石主要是石英闪长岩和闪长岩，约1km2出露面积。研究区出露的二长花岗岩和正长花岗岩位于东南方向，是早新元古代，岩石呈岩株状侵入古元古代金水口组，约有1km2出露面积。

一、镁铁质—超镁铁质岩体特征

研究区内有一定规模的基性—超基性侵入杂岩体总共4处，呈岩盆状侵入古元古代金水口群白河形成，而一些小的呈镜体或脉状分布。岩石类型主要为橄榄岩、辉石岩和辉长岩。前人研究表明夏日哈木铜镍硫化物矿床大部分都产于这套镁铁—超镁铁质侵入岩之中。本文接下来的建模工作也会直观的印证这一点。

（一）岩体地质

1.Ⅰ号岩体(编号HS26异常)

夏日哈木铜镍矿Ⅰ号矿岩位于矿区中北部，是本文的建模区域。可视面积约 1.4公里，在钻孔中可能会看到间断的正长岩侵入花岗岩基性—超基性侵入杂岩中，原因是北部大型花岗岩侵入致使杂岩体抬升。岩体第7线以西近于水平，厚度逐渐减小。在本文的地质体建模章节会更直观的展现上述岩体的形态特征。

2. II号岩体(编号HS27异常)

Ⅱ岩体位于矿区东，出露围岩为金水口组片麻岩的两个小露头。东侧Ⅱ-1号岩体NEE走向约75°，岩石主要由辉长岩，含少量辉石岩组成。Ⅱ-2岩体在西侧，广泛发育有碳酸盐化、褐铁矿化。

夏日哈木橄榄辉石岩夏日哈木蚀变辉长岩

夏日哈木橄榄二辉岩夏日哈木蚀变辉石岩

图2.3 夏日哈木镁铁质-超镁铁质岩石测年样品镜下照片

图2.4 夏日哈木工号岩体ZK902和ZK904岩相分带

二、早泥盆世正长花岗岩

早泥盆世正长花岗岩主要分布在研究区北部的金水口群变质岩系中。岩石呈浅肉红色；中细粒半自形结构；块状构造；斑晶主要为碱性长石、斜长石和石英为主，含有少量的黑云母。基质主要由细小的长英质矿物组成。

三、闪长玢岩特征

1.岩相学特征

闪长玢岩在分布北部分布，呈脉状产出，面向近东西向，长50-200m，最长达700m，倾角陡，出露5-200M的宽度，矿化后形成超基性侵入杂和水口群变质岩，因此闪长玢岩是成矿后形成的。

矿区北部探槽TC1-4中取闪长玢岩样品，作为年代学实验样品，闪长岩脉宽度大于4m（揭露未完全）。实地观察闪长岩穿切了含矿杂岩体，岩石浅灰—灰色，斑状结构，块状构造。10％斑晶含量至15％，主要是角闪石，粒径1.5-3mm，可见在其内部边缘之间角闪石蚀变为方解石和绿泥石。75％至80％的基质含量，主要是由斜长石颗粒和少量细粒闪石组合物。其中，斜长石是半自形—他形，单偏光下，正交极化干扰灰色，聚片双晶发育；角闪石呈他形结构，单偏光下有绿色—浅绿的多色性，一级橙干涉色。副矿物是磷灰石，锆石，磁铁矿等。蚀变现象复杂，可见碳绿泥石化和酸盐化等。

图2.5 夏日哈木铜镍矿TC1编录图

第四节矿床地质特征

一、矿体特征

夏口哈木铜镍矿HS26号异常区(2号岩体)已发现矿岩性主要为橄榄岩和辉石岩，其次为辉长岩。

图2.6 夏日哈木Ⅰ号岩体勘探线联合剖面图(据青海省第五地质矿产勘查院，2014修编)

矿体特征见表2.7。

表2.7 夏日哈木镍矿床矿体特征表

矿体的形态特征也会通过本文的建模直观显示。

二、矿石特征

（一）矿物组合

1.矿石矿物

镍矿物主要为镍黄铁矿；铜矿物主要是黄铜矿。铁矿物主要为磁黄铁矿，偶尔有褐铁矿和菱铁矿石。

2.脉石矿物组合

脉石矿物以透闪石橄榄石、蛇纹石、透辉石、滑石、斜方辉石、普通辉石、金云母、斜长石为主，偶见方解石、石英等。

（二）矿石组构

夏日哈木镍矿床矿石结构主要为自形—半自形粒状结构、他形粒状结构、海绵陨铁结构、交代结构和不等粒结构。

夏日哈木镍矿矿石构造主要为浸染状构造、斑杂状构造、星点状构造和团块状构造。

三、成矿期及成矿阶段

利用野外实地踏勘，实测剖面和钻孔编录等方法，加上与室内光薄片鉴定结果相结合，再参考矿石特征和矿物组构以及矿物之间的穿切关系。将夏日哈木镍矿划分为以下成矿阶段:

（一）岩浆成矿期

1.融离—结晶阶段

橄榄石和斜方辉石是第一批结晶的矿物，硫化物会形成悬浮在硅酸盐熔体中的液滴，硫化物的液滴体积会慢慢积累变大，因为比重大的下沉到熔体的底部，形成液体硫化矿床，填充到早期结晶的橄榄石和斜方辉石晶隙中，从而使本来较为均匀的岩浆分隔成不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆。

2.贯入成矿阶段:

在岩浆早期的融离—结晶阶段之后，由于区域动力性质转为挤压，不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆以及矿浆都侵入到同一个空间，此时不同品位有矿体形成；同时，由于挥发分的增加，早期结晶的矿物开始强烈的自我变质，主要蛇纹石化，透闪石化等。

（二）热液成矿期

通过后期构造—热作用影响，岩体的物化性质发生很大变化，从而导致早期的贫矿岩石发生变化，硫化物富集形成较高品位矿体。这主要是细矿脉黄铜矿矿石。

（三）表生氧化期

由于地壳抬升露出的矿体或本身位于浅地表的矿体，容易沿结构的薄弱的地段发生表生氧化，使已经形成的矿体发生氧化，出现少量氧化物，如镍化。

第三章Surpac软件简介

Surpac是由澳大利亚SMG（Surpac Minex Group Pty Ltd）公司所开发的一款三维地质建模软件。SMG公司的产品在资源估算、矿山计划、生产的各个阶段乃至矿山闭坑后的现场修复的整个矿山循环过程中都有着广泛的应用。Surpac能承担的主要工作有：勘探工程模型和地质实体模型的建立、地表和地下工程的设计、矿山工程测量工作、尾矿处理和复垦设计等。相比于其他的三维建模软件，Surpac的主要优势有以下几点：

（1）Surpac是专业的矿业建模软件，不仅三维建模功能强大，而且由于surpac 专为矿业建模设计，因此专业化程度高，非常适合像矿体这样形状不规则、需要参数繁多且变化复杂的三维体模型构建。

（2）由点、线、体的生成方式，对于每一个信息可以从点到线到体多个层面进行单独描述，也方便设计者对于在每一个层面上循序渐进的进行编辑。

（3）在surpac中，线被分为线串和线段，每个线串可以包含数个线段，每一条线段都有单独的ID和所属线串，同样的，对于三维体，也可以分为体号和三角网号，每一个三角网都有对应的三角网号，也有其所属的体号。Surpac的线和线串、体和三角网的设计，方便设计者对不同块体进行定义、显示、隐藏等操作。

（4）Surpac中数据的录入支持主流的文件格式，可以将文本文档及Excel表格生成的.not、.csv等常见格式直接导入surpac，利用数据库记录每一个信息方便检索与建模。另外，建立出的数据库也可以是基于Access的数据库，可以在surpac之外单独进行打开、定义和编辑工作。

（5）矿体的连接在很大程度上是由电脑自动生成的三角网，在很大程度上节省了建模所需的工作量。因此建模的主要工作量集中于地质数据信息的提取、地质数据库的建立以及矿体的圈定工作。

（6）Surpac地质数据库自定义功能可以根据开发者的需要对矿床信息添加，数据库本身也是很好的经管工具，其中的各项数据都可以用来进行约束和统计工作。

（7）强大的DTM功能，是建立地表、断层等各类面状要素的基础功能。

（8）强大的块体模型功能：设计者可以根据需要对块体进行定义、约束，对于

不同的参数进行赋值，surpac中内置有强大的数学工具，可以进行复杂的估算工作，例如矿体品位的估值就有距离幂次反比法、克里格法、简单克里格法、最近距离法四种主要方法，这些方法的准确性和可靠性都远远大于国内地矿行业所普遍采用的块段法，在这些工作中所需要设计者提供的只有估值参数，由电脑自动完成计算工作。另外，用户能够根据组要自行添加种类属性，也可以根据属性进行约束和统计，然后根据需要输出报表。

（9）中深孔爆破设计功能，可以根据给定参数，自动生成爆破模型，很直观的反映爆破后的地下矿体形态。

（10）强大的剖面功能，根据需要截取剖面进行操作。是十分实用的功能，方便工程的布置。

（11）露天爆破设计功能，surpac可以根据给定参数，自动生成爆破网络模型。很直观的反映爆破后的地表及地下矿体形态。

第四章建立地质数据库

数据库功能是surpac中其他功能实现的基础，也是建立地质数据库是surpac操作的第一步基础性工作。通过建立数据库，可以实现数据的整理、编辑、约束、统计工作，基于Access的数据库也可以单独打开、定义和编辑。另外，数据库的自定义功能也可以按照设计者的要求为设计者提供编辑、约束、统计数据。

建立地质数据库，需要研究区域的大量资料，其中大部分来自于钻孔资料。地质数据库所采用的矿区地质资料的准确程度和数量会直接影响到将来建立出的矿山模型的准确性，以及后续估值的准确性。在建立矿体三维模型之前，必要的准备工作就是整理分析钻孔中的地质信息，转换为surpac可识别的格式，录入surpac之中，从而创建矿区地质数据库。Surpac中数据的录入支持主流的文件格式，可以将文本文档及Excel表格生成的.not、.csv等常见格式直接导入surpac的数据库中。Surpac地质数据库的建立所需要数据可以跟据用户的需要进行自定义，一般来说需要孔口位置信息、测斜信息、岩性信息和样品信息，根据本文研究需要，选取以上四种信息进行地质数据库的建立工作。

第一节钻孔数据的提取

钻孔数据来源多种多样。一般来说，钻孔的数据来源会以钻孔柱状图的形式出现，在钻孔柱状图中包含有研究所需要的孔口位置信息、钻孔测斜信息、岩性信息和样品信息。然而surpac不能直接从钻孔柱状图中提取所需信息，因此需要人为对钻孔柱状图中所需要的信息进行提取和分析。

本文采用的钻孔柱状图中信息提取和分析方法是利用section软件中的mapgis转excel功能实现了钻孔的数据的选取，然后再根据需要进行修改和校正。

根据研究需要，本文提取出的信息分别体现在孔口信息表（collar）、钻孔测斜信息表（survey）、岩性信息表（geology）和样品信息表（sample）中：1．孔口信息表（collar）

根据研究需要，提取有关孔口位置的信息，包含有孔号、X、Y、Z坐标、终孔

深度。

2．钻孔测斜信息表（survey）

根据研究需要，提取距孔口距离，方位角，倾角。

3．岩性信息表（geology）

根据研究需要，提取钻孔揭露的岩层层号、岩性、岩层起点、终点、矿化带的情况以及矿化强度。

4．取品信息表（sample）

根据研究需要，提取取样位置信息、样品编号、起点、终点、样长以及cu、ni 品位。

在提取工作中需注意以下三点：

1.Surpac作为西方矿业软件，采用的也是西方矿业规范，在输入数据时，必须要将夏日哈木镍矿床坐标的Y与X互换进行输入。

2.岩性由于编录人员不同和他们认识上的差异，可能出现定名的差异，为了方便研究，必须尽量忽略这样的差异，本文根据研究需要，具体的，将岩性向辉长岩、辉绿岩、辉橄岩、橄榄岩、片岩、片麻岩、石英岩、大理岩、第四系、破碎带、花岗岩这十一种岩性靠拢。

3.接下来圈定矿体的工作并不需要参考Cu的品位，这里提取Cu的品位信息有两个目的：第一是方便后期进行Cu矿体的圈定工作，以及品位、储量运算；第二是为框体圈定时提供一定参考。

钻孔信息的提取工作较为重复且工作量较大，本文在研究过程中花费一个月的时间才完成提取工作，合计提取钻孔149个，信息164565组。

在完成以上工作之后，就可以开始在surpac中建立地质数据库的工作。

第二节建立地质数据库

在surpac中，钻孔信息的存在和体现形式为地质数据库。地质数据库是surpac 中其他功能实现的基础，也是建立地质数据库是surpac操作的第一步基础性工作。因此，首先要将提取出的钻孔中的地质信息建立成surpac中的地质数据库。

地质数据库建立大概可以分为两步：建立数据库结构、导入数据。

一、建立数据库结构

在surpac中，用户可以从Assess、Paradox、ODBC这三种数据库中跟据需要选择一种地质数据库类型，一般的，为了使用的便捷，选择Assess数据库作为地质数据库类型。本文也正是选择了Assess数据库作为地质数据库类型。

Surpac建立Access数据库中包含有三个强制表：collar（孔口信息表）、survey（测斜信息表）、translation（转换表），根据接下来研究的需要，需要自定义添加sample （钻孔样品信息表）、geology（岩性信息表）两张自定义表格，其中translation（转换表）在没有特殊需要的情况下为空表，因此需要详细建立数据库结构的表格为collar （孔口信息表）、survey（测斜信息表）、sample（钻孔样品信息表）、geology（岩性信息表）这四张表格。

各数据表结构见表4.1：

表4.1 数据库字表结构表

数据库结构建立应注意：（1）Surpac作为西方矿业软件，采用的也是西方矿业规范，在输入数据时，必须要将夏日哈木镍矿床坐标的Y与X互换进行输入；（2）默认X、Y坐标的上下限位数少于实际位数，需增加两位数以上；（3）矿化强度等数字应允许空值；（4）一些字段必须根据需要调整字段长度以及小数位数。

完成以上操作便可以获得所需数据库结构，可以通过数据库--编辑--查看表，即可检查数据库是否完整，并且，用户可以通过编辑数据库结构功能进行数据库结构的编辑和调整。

二、导入数据

导入数据之前，首先需要对四张数据表格进行如下修改：（1）将所有钻孔名称改为大写；（2）由于建模需要，将测斜表中的倾角值改为负值；（3）修正人为错误和由于编录人员不同导致的表述不同，所有数据应为小数的形式，测斜表中的倾角、方位角也必须为小数形式，如果出现度分秒的表示形式应换算；（4）将四个数据表改名为collar, survey, geology和sample表，并分别保存为.csv格式，以便下一步的导入工作。

Surpac可以直接导入.csv格式的excel文件，不需要转换格式，但是要注意excel 表格的数据字段必须与数据库结构一一对应。导入数据后surpac会自动生成.not格式的报告。在报告中会详细指出哪些数据没有成功录入，并且会附带出错原因。根据报告提示修改之后，重新导入数据并更新地质数据库就可以成功将钻孔数据导入数据库（图4.2-4.4）。

图4.2 夏日哈木铜镍矿床孔口数据库

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

三维可视化建模技术在地质勘查中的应用

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

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

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

S-GeMs软件基本原理及三维地质建模应用

目录 第一章 S-Gems软件简介及建模工区概况 (2) 1.1 S-GeMs软件的基本概况 (2) 1.2 建模工区及地质背景简介 (2) 第二章数据的导入及基本分析 (3) 2.1 数据的格式及导入操作 (3) 2.2 数据分析及处理（正态变换） (4) 第三章各变量的变差函数分析 (8) 3.1 变差函数的基本原理 (8) 3.2 S-GeMs软件变差函数分析模块及基本操作简介 (8) 3.3 变差函数分析结果 (10) 第四章三维沉积相建模 (14) 4.1 三维沉积相确定性建模（指示克里金方法） (14) 4.2 三维沉积相随机建模（序贯指示模拟方法） (15) 第五章三维储层参数建模 (20) 5.1 协同克里金方法（cokriging）三维储层参数确定性建模 (20) 5.2 协同序贯高斯模拟方法（cosgsim）三维储层参数随机建模 (22) 第六章 S-GeMs软件建模的优越性与局限性 (26) 6.1 S-GeMs软件建模的优越性 (26) 6.2 S-GeMs软件建模的局限性（约束条件） (26) 参考文献 (27)

S-GeMs软件基本原理与三维地质建模应用 ——《地质与地球物理软件应用》课程报告第一章 S-Gems软件简介及建模工区概况 1.1 S-GeMs软件的基本概况 S-GeMS（Stanford Geostatistical Modeling Software）是Nicolas Remy在斯坦福大学油藏预测中心（SCRF：The Stanford Center for Reservoir Forecasting）开发的一套开源地质建模及地质统计学研究软件。2004年首次发布，其后进行了更新和升级。该软件包括传统的经典地质统计学算法和新近发展的多点地质统计学方法。由于操作简单、源代码公开，而且有二次开发的接口，因此日益成为继Gslib之后又一重要的地质统计学研究和应用软件。 1.2 建模工区及地质背景简介 已知建模工区的范围沿x、y、z方向为1000×1300×20米。三维网格数为100×130×10，网格大小为10×10×2米。主要沉积的砂体为发育在泛滥平原泥岩上的河道砂体，且河道砂体近东西向展布。另有部分河道发育决口扇砂体。工区第6网格层的沉积相切片如图1所示。 图1-1 建模工区中部沉积相分布图 本次实验共提供350口井的井数据，所有350井均为直井。垂向上每口井分为10个小层，每层厚度为2米，如图 2 所示。

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

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

三维数字地质模型在矿区水文地质评价中的分析与运用

三维数字地质模型在矿区水文地质评价中的分析与运用 本文基于对云南省兰坪县金顶铅锌矿跑马坪矿段2180中段的地质结构分析，结合三维数字地质模型分析手段，对该矿区水文地质情况进行分析，以达到对三位数字地质模型的解析和运用。 标签：三维数字地质模型矿区水文地质评价 1地质数据的提取 水文地质数据一般通过钻探、物探、坑探、试验等手段获得，通过资料整理获得含水层、岩性、断层等分布情况。在3DMine软件中，就是通过数据库的存储，对地勘数据按照统一的格式进行收集整理，可以在三维空间上对数据进行分析和利用。同时，在软件系统里建立数据库和中心图形系统内在逻辑联系，通过菜单选择或者鼠标右键功能可以迅速的浏览数据信息。在屏幕上可以选择容差范围内的数据按照标高生成平面或沿勘探线形成竖直剖面。在剖面上，通过鼠标切换，轻松辅助用户进行数据查询、地质解译，保证了数据的延续性、准确性，也使得数据与三维空间相结合。 2矿区水文地质特征 区域地层以侏罗～白垩系地层为主，组成复式向斜，褶皱形态开阔平缓。但在白垩纪末至古新世间，发生了大规模的区域性由东向西的水平推覆作用，沿弥沙河断裂西侧，从白基山至河西，在长达80km，宽约20km的范围内均可见到由上三迭统三合洞组灰岩组成的推覆体叠置于白垩系和古新统云龙组地层之上。区域内推覆体主要保存于沘江断层西侧，沘江断层东侧由于上升剥蚀，只残留一些“飞来峰”。由此区域地层可分为两大套：即原地系统和外来系统。原地系由中上侏罗统、白垩系、第三系等组成；外来系主要为上三叠统及中侏罗统等。 以侏罗系为例侏罗系组成倒转外来系的中部，覆于白垩系景星组之上，两者接触关系为倒转不整合。矿区内侏罗系有中侏罗统花开左组及上侏罗统坝注路组地层。矿井充水因素有三；一是巷道揭露含水层引起巷道充水。该含水层位于矿层底板以下，除了部分井筒和主要大巷揭露该含水层外，一般巷道不通过该含水层。虽然Ⅰ含水层的富水性极弱，补给条件有限，多为含水层中的静储水，但当井巷工程揭露到该含水层时，其瞬时涌水量还是比较大。二是张性小断层引起矿井充水。因断层的导水性使各含水层发生了水力联系，当井巷工程揭露到断层带时，会引起矿井充水。三是工作面回采后引起顶板冒落，产生破碎带及裂隙，使Ⅱ、Ⅲ含水层的水通过冒落破碎带和冒落裂隙进入工作面而引起矿井充水。矿井的水文地质条件应属于简单型。 （1）花开左组（J2h）：分布于矿区中部，环绕上三叠统三合洞组内侧分布，保存较完整；地层以富泥质碎屑岩为主，岩性以紫红色泥质粉砂岩、粉砂岩、细粒石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，厚度变化大，引起该地层厚度变化的原因

三维地质模型与可视化

三维地质模型与可视化 吴强、徐华 1.中国矿业技术大学，中国资源开发工程，中国，北京10083 . 2.北京化学工程学院，中国，北京102617. 回信请寄往吴强(邮箱：wuqiang@https://www.sodocs.net/doc/7811145566.html,) 于2003年8月收到回信. 摘要 三维地质模型技术将在地址数据的获得方法、存储方法、过程与展示方法上带来巨大变化.但是，自从反应地质实体的地址数据承受住多样性、不确定性和复杂性特征后，不够完善和不够便捷的软件系统现在已经得到迅速发展.一些超大规模的模型、断层的数学模型和褶皱的地质模型已经得到发展以至于能够展示复杂地质结构的空间地址构成.以三维地质模型为目的的应用系统的构造已经确定；随着土壤模型和模型应用与核心一样的确定，基于空间数据处理的一个新颖设计概念也已提出.三维地质模型技术的理论与方法有望得到进一步的丰富和发展. 鉴于这些理论与方法，基于特征的可视化导航技术得以提出.随着地理数据库，图形库和知识库的动态模拟系统的整合，地质学家将能够获得以直观、形象和精确地方式融入的部分特征和全部特征. 关键字：三维地质模型，地质模型，系统结构，可视化 数字资源的条形码：10.1360/02ydo475 三维地质模型与可视性关键技术问题是解决“数字地球”实施计划的关键技术.目前，三维地质模型主要存在以下困难[1-5]： (1)三维空间数据难以获得：目标与形象复杂的三维地质模型依赖于原始数据.当简单数据是稀少、不充分，地震剖面数据的能力和分辨率不足以及遥感数据模糊时，建立复杂的三维地质模型是很困难的.因此要精确的描述地质实体的空间属性的变化是不可能的. (2)地质实体之间的空间关系是特别复杂的.由于断层引起了地层的不连续分

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

gms软件在三维地质建模中的应用

前言 GMS（Groundwater Modeling System）是种综合性的图形界面软件，是一个各种软件于一体的，能够从钻孔到地层结构、从平面到空间、从单元到系统的综合性、系统性、全面性的软件。不仅具有地下水模拟、地下水溶质运移模拟的功能，其在实现地质结构可视化方面功能亦同样突出。经过10多年的发展，GMS软件的功能越来越完善，并在各个领域中取得广泛应用。本文重点介绍了GSM软件在工程地质方面的应用情况，与其他三维地质建模软件对比。对比显示GMS软件在当前广泛应用的三维建模软件软件中，如：GIS、FEFLOW、MOFDFLOW、FFMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SFFP2D，以其强大的功能明显优于其他三维地质建模软件。在本文最后的工程实例中对3D GMS软件在三维地质建模中的应用有更详尽的阐述。

1三维地质建模基本问题概述 1.1三维地质建模概述 三维地质建模技术在上世纪60年代被国外学者提出，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。 近10年来，地学领域将其理解为地理Geography、地质Geology、地球物理Geophysics和大地测量Geodesy等地学相关学科的统称,因其英文名称之前缀均（Geo-)关于三维空间信息的研究与日俱增,形成了两大并行发展的支流:一是三维地理信息系统 (3D GIS),二是三维地学模拟系统(3D Geosciences Modeling System,3D GMS)。真3D地学模拟、地面与地下空间的统一表达、陆地海洋的统一建模、三维拓扑描述、三维空间分析、三维动态地学过程模拟等问题,已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和攻关热点。 三维地质建模(3D Geological Modeling)又称为三维地学建模(3D Geoscience Modeling)、三维地质数字化建模等，一般对其过程进行了概括：三维地质建模是指在原始的地质勘探数据基础上，在地质工程师的专家知识和经验指导下经过一系列的解译、修改后，以适当的数据结构建立地质特征的数学模型，通过对实际地质实体对象的几何形态、拓扑信息(地质对象间的关系)和物性三个方面的计算机模拟，由这些对象的各种信息综合形成的一个复杂整体三维模型的过程[1]。 1.2三位地质建模的研究目的和意义 近十几年来，中国经济的高速发展，极大地带动了土木建设领域的发展，大型工程活动数量之多、规模之大、速度之快，举世瞩目，如南水北调、青藏铁路、三峡工程、西气东输、龙滩水电工程、小湾水电工程、锦屏水电工程等。这些巨大型工程所处地区大多地质构造复杂、地质信息众多，给工程场址选择、枢纽布置、地下工程设计与施工，以及灾害防治等方面带来了极大的困难，这些问题的解决必须建立在对有关地质信息全面分析和把握的基础之上。工程勘察部门提交的遥感数据、地形测量数据、现场踏勘资料、地球物理勘探资料、钻孔资料、探槽和探洞资料

露天矿三维地质模型的建立

露天矿三维地质模型的建立 本文通过采用TIN方式、封闭面固化成体的方式建立三维地质面模型和露天矿三维地质体模型，对煤层、岩层的空间赋存形态和发育程度进行描述。研究结果显示，该方法一方面能够显示形象的三维动态效果，另一方面对于计算矿岩量更为准确方便。在采矿过程中，通过三维地质模型能够满足勘探和评价矿产资源的需要，以及设计和规划露天矿坑的需要，进而在一定程度上便于对矿产资源进行管理。 标签：三维地质模型TIN模型封闭面固化成体精度评价 1 概述 在国内外矿业研究领域，三维地质建模技术逐渐成为研究的热点和焦点。通常情况下，进行矿体分析和矿床预测是以三维地质模型为基础的，三维地质模型在一定程度上为工程决策和管理提供参考依据。所以，在当前环境下，研究分析三维地质模型的建模过程，具有重要现实意义。 在对露天矿开采进行设计，以及制定生产进度计划时，需要结合地质数据管理的现状，利用三维地质建模技术，将计算机处理数据信息的能力与设计人员的专业知识、专业技能进行结合，其作用主要表现在：一方面展示工程设计人员的能力，另一方面制定科学、合理的采矿方案。 2 三维地质模型的建立及更新 2.1 建立三维地质面模型 2.1.1 建立采场面模型 在建立露天矿采场面模型的过程中，由于露天矿采场特点的影响和制约，在建模过程中本文采用了加入约束线的TIN模型，在构建露天矿采场面模型过程中，台阶线的约束条件需要进行重点考虑。在构建采场面模型的过程中，如果对坡顶线和坡底线的影响考虑的不全面、不细致，在一定程度上就会出现三角形跨越坡顶线和坡底线的现象，进而台阶被削平，影响下一步的工程量的计算。通过对TIN模型进行加入约束线处理，使之具有约束条件，进而很好的反映露天矿的地表情况，如图1所示。 ■ 图1 采场界面示意图 2.1.2 建立煤岩面模型

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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三维地质建模的几点认识

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。

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。