GOCAD在工程地质建模中的应用

基于GoCAD与Surfer平台建立三维地质模型研究【摘要】本文基于GoCAD与Surfer平台建立三维地质模型进行研究，通过分析地质模型建立方法、数据获取与处理、模型建立过程、结果分析和模型验证等内容，探讨了该方法在地质研究中的应用。

研究表明，该方法能够有效地模拟地质构造、地层分布等信息，为地质工作者提供了强大的工具和技术支持。

通过对研究成果进行总结和分析，本文阐述了其在地质学领域的重要意义，并展望了未来的研究方向和应用前景。

该研究为地质学领域的发展提供了新的思路和方法，具有一定的理论和实践价值。

【关键词】GoCAD, Surfer, 三维地质模型, 研究背景, 研究目的, 地质模型建立方法, 数据获取与处理, 模型建立过程, 结果分析, 模型验证, 研究成果总结, 研究意义, 未来展望.1. 引言1.1 研究背景地质模型是地质学研究中重要的工具之一，可以帮助地质学家们更好地理解地质构造、矿产资源分布及地下储层特征。

随着计算机技术的不断发展，基于GoCAD与Surfer平台建立的三维地质模型在地质学领域中得到了广泛应用。

研究人员可以通过这些先进的建模工具，将多种地质信息整合在一起，利用空间分布等特征来重建地下结构的立体模型，为地质勘探与资源开发提供重要的指导。

本研究旨在探讨如何利用这些平台，结合丰富的地质数据，建立高精度、高可靠性的三维地质模型，为地质学研究和实践提供更为准确的工具与方法。

通过对地质模型建立方法、数据获取与处理、模型建立过程、结果分析和模型验证等方面进行系统研究，旨在为地质学领域的发展和应用提供新的思路和技术支持。

1.2 研究目的研究目的是通过基于GoCAD与Surfer平台建立三维地质模型，深入了解地下地质结构、构造特征和矿产资源分布规律。

具体来说，主要包括以下几个方面：1. 理解地质构造演化过程：通过建立三维地质模型，可以揭示不同地质时代的构造事件，分析地质体系之间的相互关系，揭示地质构造演化的规律。

1、GOCAD软件总体介绍GOCAD（Geological Object Computer Aided Design）软件是一款功能强大的三维地质建模软件，在地质工程、地球物理勘探、矿业开发、石油工程、水利工程中有广泛的应用。

GOCAD软件的界面GOCAD软件具有强大的三维建模、可视化、地质解译和分析的功能。

它既可以进行表面建模，又可以进行实体建模；既可以设计空间几何对象，也可以表现空间属性分布。

并且，该软件的空间分析功能强大，信息表现方式灵活多样。

2、GOCAD联合体GOCAD研究联合体成立于1989年，该组织由致力于发展地质建模科学的高校和企业组成。

联合体的目标是开发出一整套适用于石油、气藏、矿山和环境工程领域的地质建模方案。

如今，GOCAD研究联合体已经形成旗下具有22家公司和87家高校的规模，这些都是油藏和气藏领域内将GOCAD作为勘探和生产主导产品性质的单位。

GOCAD技术研究联合体经过十多年的共同攻关，于1997年正式推出了采用独特专利技术的勘探开发一体化三维综合地质建模及虚拟现实技术软件---GOCAD！3、GOCAD软件综合建模技术特色要建模的地质目标，千姿百态，既要描述其几何形态，也要描述其所包含的地质属性特征。

但是无论多么复杂的地质体，归纳起来都可用点、线、面、体等四种类型的数据来描述。

基于这种观点，GOCAD中描述地质目标的数据定义有：•点集：描述离散数据；•线集：描述断层线、钻孔轨迹、测井曲线和河道等线状数据；•面集：描述层面、断面等面状数据；•体集：地震数据、遥感数据、地层网格、盐丘、封闭体等数据体。

3.1 GOCAD软件的对象GOCAD中的对象包括PointSet、Curve、Surface、Solid、Voxet、SGrid、Well、Group、Channel、2D-Grid、X-Section、Frame、Model3d等类型。

3.2 GOCAD软件中对象的属性GOCAD中不同类型对象包含的属性不同。

基于GOCAD软件的龙门山北段断裂带三维地质建模应用前言三维地质建模是指根据地质资料和地球物理数据，以三维数学模型方式表达地球内部的结构和构造特征的技术。

它在资源勘查、地质灾害预测、工程设计等领域都有着广泛的应用。

本文将介绍如何使用 GOCAD 软件来进行龙门山北段断裂带的三维地质建模。

龙门山北段断裂带简介龙门山北段断裂带位于四川盆地北缘的蓬安-射洪-华蓥地区，是一个深切向受印度板块挤压的构造带。

在龙门山北段断裂带，常见的构造形态包括喀斯特、断崖、断裂、反背、倒转和褶皱等。

因此，建立一个准确的三维地质模型对于研究该区域的构造演化和资源勘探都具有重要的意义。

GOCAD 软件简介GOCAD 软件是一款用于数值建模和数据管理的地球科学软件，具有强大的三维数据可视化、地质建模和计算数据处理能力。

GOCAD 软件运行在 Windows、Mac和 Linux 操作系统上，在大地质情境下的构造解释和矿物勘查中有着广泛应用。

实现方法建立一个三维地质模型的过程主要分为三个步骤：数据准备、数据编辑和数值建模。

下面将对每个步骤进行详细说明。

数据准备数据准备是建立三维地质模型的第一步。

数据来源包括地质野外地图和地球物理勘探数据，如重力、地磁等数据。

在实际应用中，需要将这些数据进行预处理，包括：数据清洗、数据集成和数据转换等。

在本次应用中，数据采用的是之前勘探的断层铸体或走带模型。

这些模型通常是建立在 GOCAD 软件上的，缺点的是时间跨度较大，因此在建模前需要对其进行预处理，比如剖分等操作。

数据编辑数据编辑是指对数据进行处理，生成用于数据建模的图形数据。

数据编辑完成后就可以进入数值建模流程。

编辑包括以下三个步骤：1. 数据剖分数据剖分是指对收集到的数据进行分割，使得三维模型可以利用三角形面网格进行建模。

通常情况下，数据可以被划分成许多相邻的单元，这些单元的连接构成了三维模型。

因此，在建模前，通常需要进行数据剖分操作。

2. 模型构建模型构建是指根据收集到的数据和经验规律，构建一个符合地质学规律的三维模型。

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。

图2-1由二维地质剖面图形成的三维连井剖面图（2）地质剖面对于建立三维地质模型，只根据钻孔和测井是不够的，在长期的地质勘探中形成的地质剖面图，对建立三维地质模型具有重要的作用。

基于Gocad的金川Ⅱ矿区三维地质建模方法摘要：本文以金川Ⅱ矿区为例，以收集到的钻孔柱状图以及地质编录等矿山数据为基础建立了综合地质数据库，介绍了利用Gocad软件实现矿区三维地质建模的思路和方法，构建了金川Ⅱ矿区各个矿体、岩体以及地层的三维线框模型，为矿化空间分析、储量估算提供了可靠的空间数据依据和可视化支持。

关键词：三维地质建模；Gocad；金川Ⅱ矿区中图分类号：TP391.41随着信息技术的发展，各种新型找矿技术的运用，地质工作者们对预测和评价所需要的基础数据以及处理这些信息的平台都提出了更高更精细的要求。

而这些基础数据都属于空间信息，其空间的拓扑关系，内部属性，空间信息的表达，储存，管理都是二维地理信息系统所难以实现的，因此需要发展三维空间GIS系统。

其中矿山三维建模可以动态、直观和形象的表达地质单元的空间展布以及相对关系，从而可以进行空间定性和定量分析，挖掘隐含地质信息，进而研究其变化规律。

三维地质建模（3D Geosciences Modeling）的概念最早是由加拿大Simon W Houlding 于1993年提出，指的是在三维环境下，采用适当的数据结构，结合现代空间信息理论以及计算机技术，将空间分析、地质解译、地学统计学、空间信息管理和计算机图形学等学科结合起来，综合运用来研究地质体的空间构造和其内部属性等地质信息，以达到地质分析和资源量估算的技术。

它是由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科与技术交叉而形成的一门新兴技术。

相比于传统的地质数据的表达方法，三维地质建模的优势在于能够更加丰富准确的表达各种地质现象，快速直观地再现地质单元的空间展布及其相互关系，挖掘隐含的地质信息，方便工程决策、地质分析和自动制图，也为矿产储量的准确估算提供了有效的技术方法手段。

Gocad（Geological Object Computer Aided Design）软件是法国Nancy理工大学开发的主要用于地质领域的三维可视化建模软件，在地质工程、地球物理勘探、矿业开发和水利工程中均有广泛的应用。

GOCAD软件在工程地质三维建模中的应用摘要：针对三维建模中的不精确、和数值分析接口不连续性问题，采用GOCAD软件建立工程地质体的三维模型，使得建立的模型达到既“可视”又“可算”的目的。

将其应用于岩滩水电工程的地质三维建模中，证明了该法具有准确、快捷和合理等优点。

关键词：GOCAD；工程地质；三维建模1引言传统的地质信息的模拟与表达主要采用平面图和剖面图，其实是将三维空间中的地层、构造、地貌及其它地质现象投影到某一平面上进行表达。

该方法存在的主要问题是空间信息的损失与失真、制图过程繁杂及信息更新困难。

三维地质建模正是针对传统的地质信息模拟与表达方法的缺陷，借助计算机和科学计算可视化技术，直接从三维空间的角度去理解和表达地质体与地质环境。

国外将可视化技术应用于三维地质数据的管理、分析和模拟起步较早，并达到一定的深度，目前已有许多成熟的软件系统推出，如GOCAD、AVS、LYNX、CTECH、EARTHVISION等。

这些软件涉及地震勘探、地质结构建模、矿床模拟、开采评估、规划设计、生产管理等领域，有的是通用型可视化系统，有的则是面向地质领域的专用系统。

其中GOCAD是一个关于地球物理、地质、工程应用的三维地学模拟软件，其核心模块是基于离散光滑插值技术（DSI）进行扩展实现的，在地质体结构建模上有独到之处，能够准确表达工程地质特征。

本文以岩滩水电站为例，基于现有工程地质勘察的基本资料(等高线图、钻探及物探资料等)，利用GOCAD软件，建立起相应的三维工程地质概念模型，更清晰认识地质体的空间形态和相互关系，而且为地质体的三维数值模拟提供了基础，达到“可视”又“可算”的目的。

2三维结构面的建立结构面是地质体三维建模的基础，利用已有的离散数据资料构建地质体的地形面及各个构造面，是建立合理的三维地质体模型的前提。

GOCAD中提供了支持CAD所产生的DXF格式文件的接口，可以将CAD中构造的等高线地形图导入，经处理后自动生成三维地形面。