基于层面结构的地质块体拓扑关系的自动构建

基于MapGIS-K9软件的城市三维地质建模方法探讨——以武汉市为例许珂;徐亚杏【摘要】随着我国城市化的快速发展,城市地上地下一体化规划和建设的需求逐渐增大,城市三维地质建模的作用日益重要.以武汉市为例,针对该城市地质条件复杂的情况,运用一种分区交互式建模方法.该方法通过地层剖面数据与水平方向的中断面或地质图所形成的网格作为最小单位,结合断层等特殊地质情况,手动构建地质体,并最终完成整个区域的三维地质模型建立.论文罗列了在模型建立过程中出现的问题,并给出了具体建议.所建三维地质模型已通过野外验证,表明本方法能够很好地应用于城市三维地质建模.【期刊名称】《华南地质与矿产》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】9页(P244-252)【关键词】三维模型;城市地质;分区交互式建模;MapGIS-K9【作者】许珂;徐亚杏【作者单位】中国地质调查局武汉地质调查中心,武汉430205;武汉工程大学,武汉430205【正文语种】中文【中图分类】P285随着GIS 技术的大力发展，国内外越来越多地将三维建模技术用于城市地质、矿产、油气、水利水电工程、城市规划等领域。

三维模型的建立带给人们的不仅是直观的视觉感受，更重要的三维建模软件强大的三维分析功能可以直击模型内部，可为国土、规划等行业提供直观、便捷的决策工具[1]。

2010年以来，北京、天津、广州、济南、杭州、厦门、重庆等大城市也陆陆续续建立城市三维模型并将其服务于城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面[2-8]。

目前国内外已有的建模方法按照建模所使用的数据源大体可分为基于钻孔数据建模、基于剖面数据建模、基于三维地震资料建模以及基于多源数据建模四类[9]。

钻孔数据建模是将标准化后的钻孔数据入库，建立钻孔模型，继而通过分层信息计算机自动建立模型的过程。

该方法自动化程度较高，但是建模精度较低，只适用于地质现象非常简单的地区。

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]。

摘要摘要本文针对三维地质建模及可视化研究发展现状，在系统分析当前各种建模方法，并综合计算机辅助设计、科学计算可视化、计算机图形学、地质学等学科理论的基础上，提出了表面、体元混合建模的方法，并根据该方法设计了一套可行的三维地质建模及可视化技术方案，开发实现了一套三维地质建模及其可视化软件系统。

本文首先分别以ＮＵＲＢＳ曲面拟合和二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分方法为２条线索，使用表面建模法建立了三维地质构造模型：（１）研究了基于ＮＵＲＢＳ曲面的三维地质面重构方法，探讨了该方法的优劣及其应用场合。

（２）研究了基于交线识别及数据预处理的二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形逐层剖分方法，有效的解决了二维剖分方法产生的层位与断层作用处的几何不一致与拓扑不一致的问题。

在使用表面建模法建立三维地质构造模型后，本文研究了三维Ｄｅｌａｕｎａｙ四面体剖分方法并将它应用到地质建模中：以四面体为体元建立空间四面体模型来表达地质体内部拓扑结构，并基于四面体模型，实现了构造模型、块体模型以及它们间的相互转换。

在以上建模方法研究和试验的基础上，本文以ＯｐｅｎＧＬ为三维图形开发包，Ｍｏｔｉｆ作为用户界面开发工具，在Ｓｕｎ工作站的Ｓｏｌａｒｉｓ平台下，使用Ｃ／Ｃ＋＋语言开发了‘套三维地质建模与可视化软件系统，并使用该系统对胜利油田的实际地质数据建立了一个三维地质模型的应用实例。

关键字：三维地质建模，可视化，Ｄｅｌａｕｎａｙ剖分，ＮＵＲＢＳ曲面拟合，ＯｐｅｎＧＬＡｂｓｔｒａｃＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｓｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙｔｈｅｍａｔｕｒｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｅｘｉｓｔｅｎｃｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｓｕｒｆａｃｅ／ｂｏｄｙ—ｃｅｌｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｂａｓｉｓｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｏｉｌｆｉｅｌｄｄｅｐｉｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａｎｄｉｎｒｅｇａｒｄｔｏｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｃｏｍｐｌｅｔｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｈｅｍｅ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ．Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＮＵＲＢＳｓｕｒｆａｃｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｎｄ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎａｓｔｈｅｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，３一Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔｆｌｒｓｔｌｙ：（１）ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＮＵＲＢＳｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．（２）Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄａｔａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｇａｐｐｏｉｎｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｄｏｅｓｎ’ｔｍａｔｃｈｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｗｈｅｒｅｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｓｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｉｓｓｏｌｖｅｄ．Ａｆｔｅｒ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ３－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＤｉｓｓｅｃｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｏ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ：Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎａｓｔｈｅｂｏｄｙｃｅｌｌ，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＧｅｏｌｏｇｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＭｏｄｅｌｉｎｇ、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＢｏｄｙＭｏｄｅｌｉｎｇＣａｌｌｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ，ｉｎｖｉｅｗｏｆｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｕｓｅｓｓｔａｎｄａｒｄＣ＋＋ａｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ．ＯｐｅｎＧＬａｓ３－ＤｇｒａｐｈｉｃｓｌｉｂａｒａｙａｎｄＭｏｔｉｆａｓＧＵＩｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｏｏｌｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅＴｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｎＳｕｎＳｏｌａｒｉｓｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｂｕｉｌｄｅｓａ３－ＤｇｅｏｌｏｇｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃｄａｔａｆｏｒｍＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌＦｉｅｌｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｌｅ，ＮＵＲＢＳＳｕｒｆａｃｅ，ＯｐｅｎＧＬ声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士／硕士学位论文＝！三缍地厦建撞丛墓互塑丝婴窥墨塞班＝：。

三维矿体模型建设方案构建三维矿体模型，实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层，顶板和底板岩性，厚度、水富集区等的三维可视化。

以三维地质静态模型为基础，不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精度地质信息，实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。

1、矿区地质体建模1.1 矿区钻孔三维建模钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法，将原始数据进行标准地层编辑与钻孔标准化后，利用建模工具进行自动建模。

通过选择钻孔数据，利用钻孔基础地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息，设置截面半径、标准分层版本、模型名称、颜色或纹理样式等参数，利用三角化技术，在场景中构建三维钻孔模型。

同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。

图钻孔模型和测井曲线1.2 矿区地质体结构建模（1）多源数据耦合层状地质体快速建模对于简单层状地质体，系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整体建模思路，采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面，再根据建模范围和精度（网格间距）要求生成地形网格基础上，从基础数据库中可提取钻孔点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点，从剖面中提取有关地层边界线信息，基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型，最后根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型，同时，对于地表模型可添加地形约束，构建出真实地形地貌单元的地质模型。

对建立完的地质模型，可以不断的添加各种约束数据，指定约束数据的影响范围，对地质模型进行反复的重构更新，从而更精确的去表现真实的地质形态。

这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案。

采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型，对于地质情况比较复杂的区域，如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域，可通过补充剖面、地层平面分布图（用于确定地层边界和地层面起伏变化情况）和设置参数等方式干预建模。

实际应用时对于特定的建模区域，可能会有数目众多的钻孔，这些钻孔能够提供的信息包括各个钻孔的位置（地理坐标）、钻孔的类型以及地层的分层信息等。

教学论文：硕士地理教学论文范文十篇本文是一篇地理教学论文，地理学家研究众多现象、过程、特征以及人类和自然环境的相互关系在空间及时间上的分布。

因为空间及时间影响了多种主题例如经济、健康、气候、植物及动物，所以地理学是一个高度跨学科性的学科。

（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇地理教学论文，供大家参考。

硕士地理教学论文范文篇一1 绪论1.1 研究背景及意义近年来，我国矿业迅猛发展，中规模以上的矿山企业达到1.7 万个，就业人员776万人，随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，由矿井突水引发的事故频繁发生。

矿井一旦突水，将淹没井巷和矿山设备，造成大量的人员伤亡和严重的财产损失，基于矿井涌水量研究的矿井防治水是矿井生产与科研中的一项重大课题。

随着采矿业的发展，矿井水文地质条件复杂程度逐渐提高，开采条件也变得越来越复杂困难，矿井涌水量的预测结果常与开采的实际值存在较大偏差。

预测错误的矿井涌水量不仅会影响生产，甚至会造成淹井等重大安全事故和经济损失。

2001 年7 月17 日发生在广西南丹的“7.17”特大透水事故，淹及拉甲坡矿3 个工作面、龙山矿2 个工作面、田角锌矿1 个工作面，共致81 人死亡，经济损失高达8000 余万元。

2001 年山东省章丘市琅沟煤矿11.17 突水事故、2003 年山东省滕州市木石煤矿7.26 特大溃水事故和2007 年山东华源矿业公司8.17 溃水事故分别造成13 人、35 人和172 人遇难并损失巨额经济，因此，准确地预测矿坑涌水量并了解地下水动态变化规律是矿井开采的首要工作，在矿井建设生产的不同阶段，动态预测评价矿井涌水量在不同空间和时间上的变化趋势显得尤其重要。

1.1.2 意义预测矿井涌水量是矿井建设生产过程中制定采掘方案、疏干措施、防止突水灾害以及充分利用地下水资源提供重要依据，科学地分析预测矿井涌水量，对矿井安全生产具有极其重要的现实意义。

本文从纱岭勘查区地质条件、水文地质条件、矿区充水因素以及周边勘查区的矿井涌水规律等方面入手，以地下水数值模拟软件GMS 建立的模型为核心，把预测的结果与水文地质比拟法和大井法分析的结果作对比，最终确定涌水量，在保证金矿安全生产的前提下提高经济效益。