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复杂地质界面三维重构与评价方法

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三维地质模型建设及专题评价部分

三维地质模型建设及专题评价部分

[标题]深度探讨：三维地质模型建设及专题评价部分[导言]在地质领域，三维地质模型的建设和评价是一项重要而复杂的工作。

它不仅涉及到地质学和地球物理学的知识，还需要结合先进的计算机技术和数据处理方法。

本文将从综合角度分析三维地质模型的建设流程、方法和应用，并对专题评价部分进行深入探讨。

[正文]一、三维地质模型的建设流程1. 数据采集：三维地质模型建设的第一步是数据采集。

这包括地质勘探数据、地球物理数据、遥感数据等。

这些数据来源于不同的渠道和评台，需要经过整合和清洗。

2. 数据处理：经过数据采集后，需要对数据进行处理和转换，以适应建模软件的要求。

这涉及到数据格式转换、坐标系统一、精度校正等工作。

3. 地质建模：在数据处理完成后，地质建模成为关键的一步。

地质建模需要根据地质学理论进行，结合地质体系进行分析和划分，例如构造单元、岩性类型、地层特征等。

4. 模型重建：地质建模完成后，需要进行模型重建和优化。

这包括地质模型的三维网格生成、建模参数的调整、地质体积的体积估算等。

5. 模型验证：建立的三维地质模型需要进行验证，验证结果将影响模型的精度和可靠性。

通过对比实际勘探数据和模型数据，可以判断模型的准确性和适用性。

二、三维地质模型的评价方法1. 定量评价：三维地质模型的定量评价是十分重要的一部分。

这包括岩性体积的估算、构造单元的面积分布、断层的几何特征等。

通过定量评价可以得出各种地质参数，为后续的地质资源评价和勘探工作提供依据。

2. 空间分布分析：在评价过程中，需要进行地质模型的空间分布分析，包括不同岩性、不同构造单元的空间分布特征。

这有利于发现地质体积的变化规律和地质资源的分布情况。

3. 精度评价：三维地质模型的精度评价是专题评价的一个重点。

通过与实际勘探数据对比，采用相关系数、平均方差等统计指标，对模型的精度进行评价。

这需要综合考虑数据的质量、建模的理论和方法等因素。

4. 可视化评价：通过三维地质模型的可视化效果进行评价。

复杂地层结构模型三维重构与可视化方法研究

复杂地层结构模型三维重构与可视化方法研究
难 。也 就 是 说 ， 可 靠 性 原 始 资 料 不 足 的情 况 下 ， 在
模 软件等 。在 国 内 ， 有许 多 研 究 机 构 开展 了广 也
泛 的研究 工作 ， 天 津 大学 研 究 开 发 的水 利 水 电 如
工程 地质 建模分 析 软 件 系 统 ， 国矿业 大 学 研 究 中 开发 的 Ｇ — ｏ ３ ＶＩ Ｇｅ Ｍｏ Ｄ软 件系统 等 。这些 研究 主
（ 都 理工 大学 信息 工 程 学 院 ， 都 ６ ０ ５ ） 成 成 １０ ９
［ 摘要］针 对工程建 筑、 水利水 电建设 以及地质 灾害 防治等工 程地 质学研究 中的空问结构分 析
与 信 息 可 视 化 问题 ， 出 了 一种 基 于单 元块 体 的 空 间 自动 搜 索地 质 建 模 方 法 。 该 方 法 的 主 要 提 思 想 是 ： 先 由地 质 专 家 充 分 利 用 工程 地 质 勘 探 的 资 料 ， 结 合 自身 经 验 ， 交 互 式环 境 中 完 首 并 在 成 ２ ／Ｄ剖面解释 ； Ｄ３ 而后 系 统 自动完 成 地 质 结 构 单 元 块 体 搜 索 ， 用 Ｃ Ｇ 集 合 运 算 并 根 据 地 运 Ｓ 质 单 元块 体 的 空 间拓 扑 结 构 实 现 复 杂 三 维地 质 模 型 的 构 建 。本 方 法 通 过 引入 地 质 单 元 体 的概 念 ， 在 建 模 过 程 中 融合 地 质 专 家 的知 识 ， 地 质 模 型 的 建 模 过 程 得 到 了简 化 ， 高 了模 型 的 并 使 提
了 ＮＵＲ Ｓ辅 助地 质 建 模 技 术 ； Ｂ 陈少 强 等 人 提
出 了“ 状 地 质 体 的 多 面 体 表 示 与交 互 编 辑 ” 块 方
法 和张 煜 等人提 出了基于 三棱 柱体 元 的三维 地

煤矿井下作业场景复杂环境三维建模与重构方法

煤矿井下作业场景复杂环境三维建模与重构方法

煤矿井下作业场景复杂环境三维建模与重构
方法
煤矿井下作业场景具有复杂的环境条件，为确保矿工的安全和提高作业效率，需要进行三维建模和重构。

下面将介绍一些常用的方法和技术。

首先，采用激光扫描技术进行数据采集。

激光扫描技术可以快速、精确地获取井下作业场景的点云数据。

这些数据包含了地面、支护结构、工具设备等元素的准确位置信息。

其次，利用点云数据进行三维重构。

基于点云数据，可以使用点云配准算法将多个扫描数据进行配准和拼接，生成一个完整的三维场景模型。

在重构过程中，可以利用图像处理技术对数据进行滤波和去噪，提高重建模型的准确性和清晰度。

此外，为了更好地展示井下作业场景，可以进行纹理映射和贴图处理。

纹理映射技术可以将高清图片和现实场景相结合，使三维模型更加真实。

同时，可以利用贴图处理技术将相关信息，如安全标识、设备位置等标注在模型上，提高可视化效果和操作指引。

最后，为了方便管理和使用，可以将建立的三维模型导入到专业的数据管理平台中。

通过数据管理平台，可以实现对井下作业场景的远程访问、分享和更新。

同时，还可以进行模型的浏览、分析和优化，为井下作业的决策提供支持。

总结起来，煤矿井下作业场景复杂环境的三维建模和重构是一项重要的工作。

采用激光扫描技术进行数据采集，利用点云配准和拼接生成三维场景模型，结合纹理映射和贴图处理进行模型增强，最后将模型导入数据管理平台，可以有效地提高作业安全和效率。

复杂矿床三维地质模型的建立及境界优化

复杂矿床三维地质模型的建立及境界优化

复杂矿床三维地质模型的建立及境界优化夏祥生【摘要】为了解决复杂矿床三维地质模型建立的技术难点,利用计算机在境界优化方面的优势,采用CAD平台快速建立复杂矿床的三维地质模型,并将三维地质模型导入到3DMine软件中,利用L-G法优化开采境界的过程.优化后境界与原设计境界的对比结果表明:计算机优化境界能够使矿山开采能够获得更大经济效益,证明了用计算机优化境界的科学性与优越性.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】5页(P17-21)【关键词】露天矿山;复杂矿床;三维建模;地质模型;境界优化【作者】夏祥生【作者单位】攀钢集团矿业公司,四川攀枝花 617000【正文语种】中文【中图分类】TD528+.1最终开采境界的确定是露天矿山设计与规划中的一项十分重要的工作，既是技术决策又是经济决策[1]。

露天矿山境界一般是在初步设计阶段完成，矿山投产前的境界设计很难满足当前企业追求的效益最大化目标，因此根据市场行情和实际生产情况定期的应用当前技术经济指标对境界进行更新和优化存在必要性[2]。

矿山境界优化的方法分为人工优化和软件优化2大类。

人工优化是根据技术人员的经验在地质剖面图上圈境界，使得圈出境界的剥采比小于经济合理剥采比，这是一个反复验证的过程，需要花费大量的人工进行反复调整，由于优化过程是在人为干预与经验的基础上进行的，是一种不断试错与调整的方法，因此优化境界结果不一定能达到最佳的经济剥采比，促使矿山企业经济效益最大化。

软件优化是在价值模型的基础上，以L-G图法或浮动圆锥法为数学计算方法，求出在约束条件下经济效益最大化的最终开采境界，计算过程有严密的数学逻辑性，优化结果不以人的意志为转移，比人工优化更快、更准确。

1 白马铁矿概况1.1 地质概况白马铁矿是一特大型露天钒钛磁铁矿山，地质资源量 57 479万t，截止2018年1月境界内剩余资源量32 427.43万t。

矿区南北长24 km，面积近100 km2，矿区总体地势北高南低，标高1 400～2 400 m，由北往南分为5个矿段。

复杂地层结构三维地质建模空间插值方法研究

复杂地层结构三维地质建模空间插值方法研究

DOI: 10.3969/J.ISSN.2097-3764.2024.01.016Vol. 19 No.01 March, 2024第 19 卷 第1期 2024 年 3 月/复杂地层结构三维地质建模空间插值方法研究郑杨，简季（成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059）摘 要：三维地质体对于自然资源勘探、环境保护、自然灾害风险评估等领域都具有重要意义。

在建模过程中，地质体的模型精度与插值算法有着直接关系。

为研究不同插值算法的适用情况，文章对云南陆良某污染场地进行浅层三维地质建模，分别选取反距离权重法和自然邻域法，利用钻孔数据插值建模，并对模型结果进行目视检验和误差对比分析。

研究结果表明：反距离权重法适用范围广，建模精度较高；相较于自然邻域法，反距离权重法更适用于地层结构复杂的三维地质建模，该方法对断层细节的描述更细致，模型更符合实际情况；而自然邻域法在断层明显的区域插值效果较差，不适用于地层结构复杂的情况。

关键词：三维地质模型；钻孔数据；反距离权重法；自然邻域法；精度验证Spatial interpolation methods for 3D geological modeling ofcomplex strata structuresZHENG Yang, JIAN Ji（School of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China ）Abstract: Three-dimensional (3D) geological bodies are of great significance in natural resources exploration, environmental protection, natural disaster risk assessment, and other fields. In the modeling process, the accuracy of geological body models is directly related to interpolation algorithms. T o study the applicability of different interpolation algorithms, this paper con-ducted shallow 3D geological modeling in a heavy metal pollution area in Luliang, Yunnan. The inverse distance weighting method and natural neighborhood method were selected to interpolate the drilling data in the study area. Visual inspection and error comparison were carried out of the model results. The results show that the inverse distance weighting method has a wider applicability range and higher modeling accuracy. Compared to the natural neighborhood method, the inverse dis-tance weighting method is more suitable for complex geological modeling with distinct stratigraphic structures, providing a more detailed description of fault details and a model that better reflects reality. On the other hand, the natural neighbor-hood method has poor interpolation performance in areas with distinct faults and is not suitable for complex stratigraphic structures.Keywords: 3D geological model; drill data; inverse distance weighting method; natural neighborhood method; accuracy verifica-tion收稿日期：2023-09-05；修回日期：2023-11-16第一作者简介：郑杨（1990- ），男，在读硕士研究生，研究方向：数字孪生与三维建模。

三维地质建模技术方法及实现步骤ppt课件

三维地质建模技术方法及实现步骤ppt课件
19
（二） 、建立层模型技术
正在攻关的方向及内容
地震、测井结合高分辨率层序地层学 测井约束下的地震反演；
沉积学：在野外露头精细解剖各类沉积体的建筑 结构要素，识别界面特征；
计算机自动对比:有模拟手工对比，有地质统计对 比（见一些报导）。
20
（二） 、建立层模型技术
目前的实际应用：
在建立本区“岩—电”关系的基础上，用测 井
三维地质建模技术方法及实现步骤
阴国锋
2007.10.22
1
目录
一、三维地质建模的意义 二、三维地质建模技术发展的现状 三、三维地质建模的发展动向 四、三维地质建模技术方法及实现
2
一、建模意义 建模的意义：
最大程度地集成多种资料信息， 最大程度地减少储层预测的不确定性。
3
二、地质建模技术发展的现状
16
（二） 、建立层模型技术
现有成熟和流行技术：
河流砂体小层对比，应用“等高程”，“切片” 等方法：现已比较广泛应用，但仍为有待深化的技术；
地震横向追踪技术：有待提高分辨率； 高分辨率层序地层学：露头—岩心—测井—地 震综合，力争把准层序缩小到“十米级”。
17
（二） 、建立层模型技术
正在攻关的方向及内容：
最重要的是新测井技术的发展和完善：
成像测井； 过套管测井； 随钻测井。
13
（二） 、建立层模型技术
目的：
建立储集体格架：把每口井中的每个地质单 元通过井间等时对比联接起来——把多个一维柱 状剖面构筑成三维地质体，建成储集体的空间格 架。
关键点：
正确地进行小单元的等时对比，即要实现单 个砂层的正确对比。可对比单元愈小，建立的储 集体格架愈细。对于陆相沉积难度更大。

复杂岩性地层评价办法

马雪团 胜利测井公司资料解释研究中心
1
内容
一、复杂岩性地层认识 二、碳酸盐岩地层评价
2
一、复杂岩性地层认识
复杂岩性地层：
泛指岩石成份、岩石结构复杂以及孔隙类型和结 构复杂的地层。
主要包括：碳酸盐岩、岩浆岩、变质岩 砂砾岩
3
寒武、奥陶 系潜山地层
侵入岩和喷出岩：
辉长岩、辉绿岩 玄武岩、 安山岩等
42
㈦ 碳酸盐岩储层划分方法
21
解释中常选用含水双矿物纯岩石模型
1=φ+V1+V2
⑴
φ
ρb=φρf+ V1ρ1+ V2ρ2
⑵
ΦN=φΦNf+ V1ΦN1+ V2ΦN2
⑶
△t=φ△tf+ V1△t1+ V2△t2
⑷
其中：
φ、V1、V2——孔隙流体、第一、第二矿物所占的百分比。 ρf、ΦNf、△tf——流体的密度、中子、声波骨架值。 ρ1、ΦN1、△t1——第一矿物的密度、中子、声波骨架值。 ρ2、ΦN2、△t2——第二矿物的密度、中子、声波骨架值。
3、储层岩石成分的复杂性和低孔隙度特点，影响了孔隙度、饱 和度、渗透率、有效厚度等一系列储层参数的精确确定，储量参 数计算困难。
火成岩、变质岩储层在孔隙结构、渗流特性方面，与碳酸盐岩储 层有许多相似之处，但岩性更加复杂，参数模型建立更加困难。
7
总体讲，裂缝性储层测井评价与碎屑砂岩相 比较所面临的困难要多，传统测井解释理论、 方法和技术面临着许多的挑战，裂缝性储层测 井评价（特别是油、气、水层识别）是当今测 井评价的一个世界性难题。
29
㈥ 裂缝识别
1.裂缝分类 构造裂缝：
裂缝按倾角可分为：垂直裂缝

复杂地质体三维模型快速构建及更新技术研究

复杂地质体三维模型快速构建及更新技术研究复杂地质体三维模型快速构建及更新技术研究摘要：地质体三维模型是地质科学研究中不可或缺的工具，准确地反映地下复杂地质结构和变化规律对资源勘探和开发具有重要意义。

本文通过分析目前常用的复杂地质体三维模型构建及更新技术，提出了一种综合应用多种技术的方法，既可以快速构建复杂地质体三维模型，又可以通过实时数据更新模型，满足勘探和开发的需求。

1. 引言复杂地质体三维模型是地质工程领域研究的重要内容之一。

传统的模型构建方法通常需要耗费大量的时间和资源，并且不能及时更新。

随着计算机技术和数据采集技术的快速发展，如何利用新技术快速构建和更新复杂地质体三维模型成为了一个热点问题。

2. 目前的研究现状目前常用的复杂地质体三维模型构建方法主要包括地质剖面法、地质附庸法和地质统计法等。

这些方法都存在一定的局限性，需要耗费大量的时间和资源。

此外，地质数据更新困难，模型的真实性和准确性受到了很大的制约。

3. 方法和原理本研究综合应用多种技术，包括地震数据处理方法、反演技术、数值模拟等，实现了复杂地质体三维模型的快速构建和更新。

具体的步骤包括：(1) 数据采集与处理：通过地震波勘探以及其他地质勘探方法获取地下数据，并进行预处理，消除噪声和干扰。

(2) 反演算法：根据地下介质的物性参数，利用反演算法推导地质模型的三维结构。

(3) 数据融合：将不同尺度和不同地质参数的数据进行融合，得到更全面和准确的地质模型。

(4) 模型更新：通过实时的地下数据监测，利用数值模拟等方法对地质模型进行更新。

4. 模型应用通过上述方法构建的复杂地质体三维模型可以广泛应用于资源勘探、地质灾害评估、地下水资源管理等领域。

例如，在石油勘探中，可以根据地质模型预测油藏的分布和储量，并优化开发方案；在地质灾害评估中，可以通过模型模拟地质灾害的传播和影响，提前采取相应的防治措施。

5. 结论本研究提出了一种综合应用多种技术的方法，实现了复杂地质体三维模型的快速构建和更新。

煤矿三维地质模型精度评价及动态更新技术探讨

煤矿三维地质模型精度评价及动态更新技术探讨殷大发【摘要】随着三维地质模型的深入应用,其精度问题以及动态修正更新成为瓶颈.为了建立高精度、易修正的三维地质模型,提出基于熵权法的三维地质模型精度评价方法,并围绕模型的动态更新展开了讨论,最后以山西天地王坡煤矿数据实验证明了可行性.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2018(023)004【总页数】5页(P20-24)【关键词】三维地质模型;精度评价;动态更新;熵权法【作者】殷大发【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司, 北京100013;北京市煤炭资源开采安全工程技术研究中心, 北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD166随着计算机技术、GIS技术的发展，以及数字矿山、智慧矿山等概念的提出，三维地质建模作为其中非常重要的组成部分，被广泛应用于煤矿中危险源预测报警、勘探开采设计和地质空间分析等功能中，使得三维地质建模的相关研究和应用成为热门。

三维地质建模可以分为：广义三维地质建模和狭义三维地质建模[1]。

本文讨论的主要是狭义上的三维地质建模，即利用计算机技术和GIS技术，根据地质勘探资料，在计算机中构建研究区域的三维地质模型。

煤矿开采正是由于有人深入到地下空间，不断挖掘揭露了很多在地面无法获得的地下空间信息，为三维地质建模提供了更精确的插值约束。

煤矿三维地质建模，除了一般的钻孔、剖面等数据源外，还可以参考煤层底板等高线，因为随着煤层不断地采掘和揭露，煤矿地测部门会相应地更新修改煤层底板等高线图，这些都是比较准确的空间信息，是模拟地下三维空间状态的重要依据。

国内外学者对三维地质建模做了大量研究，市场上也出现一些成熟的商业软件，分别在矿山开采、石油勘探等领域有颇具成效的应用[2-7]。

针对矿山行业(特别是煤炭行业)，国外的三维地质建模软件有：GOCAD，MicroMine，Surpac，Discover等，国内的三维地质建模软件有：Longruan 3D，MapGIS IGSS 3D，3DMine，DMine，VRMine，ItasCAD等。

三维地质模型建设及专题评价部分

三维地质模型建设及专题评价部分【三维地质模型建设及专题评价部分】1. 引言三维地质模型建设是地质学和地球科学领域的重要研究内容之一，它通过对地球内部结构和地质特征的建模，帮助人们更好地理解地球的演化过程和资源分布规律。

三维地质模型的专题评价部分则是对模型进行深入分析和评估，以验证其模拟精度和科学价值。

本文将就三维地质模型建设及专题评价部分展开探讨，以期对该主题的研究有所启发。

2. 三维地质模型建设过程2.1 数据收集和整理在建立三维地质模型的过程中，首先需要进行大量的地质数据收集和整理工作。

这些数据包括地质勘探、地质调查、地震资料、地球物理勘测等多方面的信息，需要通过现代地球科学技术手段进行数字化处理和整合。

2.2 建模软件的选择建立三维地质模型需要借助专业的地质建模软件，例如Petrel、Leapfrog等，这些软件可以将各种地质数据进行融合、解释和可视化，帮助研究人员理清地质结构和特征。

2.3 模型构建和验证在得到各类地质数据和选择好建模软件后，研究人员需要进行地质模型的构建和验证工作。

这一过程需要结合具体的地质学知识和理论，通过对数据的挖掘和分析，建立起真实可靠的三维地质模型。

3. 三维地质模型专题评价3.1 模拟精度评价专题评价部分首先需要对模型的模拟精度进行评价。

这里涉及到地质数据的准确性和可信度，建模软件的模拟精度和算法适用性等方面的考量。

3.2 科学价值评价除了模拟精度外，科学价值评价也是三维地质模型专题评价的重要内容。

科学价值包括该模型在地质学理论研究和实际资源勘探中的应用潜力，以及对地球内部结构和演化规律的贡献程度等。

4. 个人观点和理解三维地质模型建设及专题评价部分对地质学研究和资源勘探具有重要意义，它不仅可以帮助我们更好地认识地球内部的复杂结构，还可以为资源勘探和环境保护提供重要依据。

然而，在实际应用中，仍然存在着数据不足、建模软件限制和模型验证等问题，需要进一步研究和完善。

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C ( P ) C2 ( Pi ) ( Pi r≤Pi ≤Pi r ) 1 i (1) 0 (其他点)
第 34 卷 第 3 期 孙 波等：复杂地质界面三维重构与评价方法 • 557 •
维地质界面重构，即构造出地质界面的对象几何模 型， 一直是三维地质建模的核心技术和主要工作 ， 值得人们高度关注并加以重点研究。 国内外很多学者在这一方面开展了大量的研究 和实践，其中贺怀建等 根据地质钻孔资料中的岩 层分界点排序来确定地层界面；朱良峰等 以钻孔 资料作为地层建模的源数据，实现了具有简单实用、 快速稳健等特点的三维建模方法； 徐 磊等[4]对钻孔 数据三维地学建模中相邻钻孔之间地层连接关系进 行了深入研究；何满潮等[5]对工程岩体三维构模中 钻孔数据提出了纵向概化准则、横向概化准则和纵 横向协调准则的处理方法；侯卫生等[6]在分析平面 地质图数据特点的基础上，提出了以线框架模型为 基础的断层面整体构建思路，实现了复杂断层面三 维构建；M. Jing 等[7]利用网状剖面图实现了大尺度 的复杂工程地质体三维模型的创建和可视化； O. Kaufmann 和 T. Martin[8]利用钻孔、 剖面图和地质图 等多种数据实现了三维地质建模天然气储量分析； Q. Wu 和 H. Xu[9]实现了一种多源数据集成应用的 三维地质建模方法；徐卫亚等[10]实现了基于 X3D 的边坡工程虚拟现实场景的实时动态可视化；林 达 等 [11]运用 NURBS 技术建立研究区的三维地质模 型，并实现了三维边坡体稳定性分析。通过以上分 析可以发现，三维地质模型已经在地学的各个领域 得到广泛的应用。 根据三维地质体模型原始数据来源可以将这些 模型分为 3 种：基于钻孔数据的三维地质体模型、 基于平面地质图的三维地质体模型和基于多源混合 数据的三维地质体模型。其中基于钻孔数据的三维 地质建模技术的研究最为广泛和深入，而基于多源 混合数据的建模方法也在不断发展中。 由于岩土介质空间分布的不连续性、不均匀性 和不确定性，地层相互交叉侵蚀，地质实体之间的 关系错综复杂。由少量的钻孔数据出发构造三维地 质界面比较复杂，自动化程度很低，并且仅仅从钻 孔数据出发重构三维地质体界面的精度也难以评 价。这些问题极大的限制了三维地质模型在工程中 的应用。现有的基于多源混合数据出发的三维地质 建模技术中，多种数据源的综合运用大大提高了地 质界面的拟合精度，但来自不同数据源的数据往往 是独立的储存在混合数据模型中，数据源之间的交 叉分析和应用还比较少见。从以上几点出发，本文 从钻孔数据与平面地质图数据的交叉分析和运用为 基础，尝试建立一种通过地质成因分析，进行三维
(a) 钻井可视化
(b) 层状地层界面
图 1 层状地层的三维地质模型 Fig.1 3D geological model for layered strata
• 558 • 岩石力学与工程学报 2015 年
[3] [2] [1]
地质界面重构并对其结果进行合理性评价的方法。
2 地质界面重构的几个核心问题
地质体是地质空间中不连续的空间实体，包括 沉积成因的岩层、侵入成因的岩浆岩体以及受力变 形的构造等 [12] 。不同的地质界面分割了三维地质 体，并且地质界面本身也是地质学的研究对象之一， 因此地质界面重构就成为三维地质体建模的关键， 此曲面重构过程是地质工作者利用地学知识和经验 对区域调查数据进行地质解译的定性分析过程，也 是利用空间分析方法对地质体和地质界面三维几何 形态进行定量分析的过程。地质界面重构过程可以 分为以下几个核心问题论述：地质界面的确定、三 维插值、几何造型和贯穿始终的地质合理性分析评 价问题。 2.1 地质界面的确定 在地质学上，地质体界面两侧的岩体具有不同 的岩性、矿物组成、化学成分和地质构造。地质界 面宏观上讲是地质体的分界面或者间断面，即地质 界面是地质体的边界。地质界面的三维建模主要数 据源是钻孔资料，包括空间信息 (钻孔三维空间坐 标 )和地层分层信息(岩层岩性描述、地层厚度和埋 深)。如果钻孔的地层是连续的，如图 1(a)所示，那 么图 1(b)中建立的简单层状三维地质体是合理的。
如果钻孔的数量不足，且钻孔资料中的地层存 在缺失和不连续的情况。图 2(a)有 3 口钻孔数据， 钻孔 a 和 c 由上到下由 3 种地层 I，II，III 组成，钻 孔 b 中仅有地层 I 和地层 III，缺失了地层 II。这种 地层缺失的情况在三维地质体模型的建立过程中非 常常见。仅仅利用对钻孔数据的空间分析不足以判 断钻孔 b 中地层 I，III 节点 A 所确定的地质界面性 质和形态，地质工程师对整个区域的地质背景的调 查以及对露头、探槽数据的综合分析，可以对这种 建模过程提出指导性意见。如果整个区域的地质背 景是沉积环境，沉积构造方法发育，那么图 2(b)的 判断是合理的，在钻孔 b 附近地层 II 发生了沉积间 断， 地层 III 被风化剥蚀， 这种情况下地质界面的形 态如图 2(b)所示，节点 A 属于地层 I。如果观察到区 域内以岩浆岩为主，广泛发育侵入岩体，那么图 2(c) 的判断是合理的，地层 II 在侵入作用下发生岩层变 薄以致消失的地质现象，这种情况下地质界面的形 态如图 2(c)所示，节点 A 属于地层 III。节点 A 的归 属是确定地层 I 与 III 之间地质界面几何形态的关 键，从而也确定了 3 个地质体的边界：
随着我国大型岩土工程向西部和深部扩展，复 杂地质体的三维建模成为人们必须面对的重要问 题。其复杂性体现在：地质体由沉积成因的地层、 侵入成因的岩体和复杂的褶皱与断层等地质构造组 成，这些组成元素之间形成了形态各异的分界面，
收稿日期：2014–05–12；修回日期：2014–06–13
基金项目：国家自然科学基金资助项目(41172270)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB707303) 作者简介：孙 波(1982–)，男，博士，2006 年毕业于山东科技大学地科学院地质工程专业，现为博士后，主要从事三维地质建模与工程地质方面的 研究工作。E-mail：sunbo@ DOI：10.13722/ki.jrme.2015.03.013
1 引
言
员通过区域调查和钻孔等手段可以获取工程地质体 和地质界面的三维控制点信息。这些信息包括钻孔、 探槽和露头等点数据，也包括地形图、平面地质图 和剖面图等图形数据等。在计算机领域，这些控制 点被称为离散点数据或散乱点数据。由离散点数据 集出发，重构该点集所属的曲面，称为曲面重构。 笔者所讨论的三维地质界面重构属于该类问题。三
第 34 卷 第 3 期 2015 年 3 月
岩石力学与工程学报 Vol.34 No.3 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March，2015
THREE-DIMENSIONAL RECONSTRUCTION OF COMPLEX GEOLOGICAL INTERFACES AND ITS EVALUATION METHOD
SUN Bo，LIU Daan
(Hale Waihona Puke nstitute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China)
复杂地质界面三维重构与评价方法
孙 波，刘大安
(中国科学院 地质与地球物理研究所，北京 100029)
摘要：在运用平面地质图数据、露头数据和钻孔数据进行复杂地质体三维地质界面重构的过程中，详细分析三维 地质界面重构中的几个核心问题，包括：界面确定、三维插值、几何造型和合理性评价。在此基础之上提出基于 地质成因分析的地质界面重构方法，此方法可以更好地整合复杂多样的地质数据，更合理有效地确定复杂的地质 界面，并且使三维地质界面重构和三维地质建模更加的智能化，即减少人为的干预。最后用一个工程应用实例对 此进行展示和验证。 关键词：工程地质；地质界面；断层；插值；曲面拟合；三维重构；三维地质建模 中图分类号：P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)03–0556–09
Abstract：Data from geological map，outcrop and borehole were utilized for the reconstruction of geological surfaces of complex 3D geological body. Detailed analysis of core issues in 3D reconstruction of geological interfaces was conducted including the interfaces determination，3D interpolation，geometric modeling and evaluation of reasonableness. A method of geological interfaces reconstruction was proposed based on the evaluation of geological cause of formation. This method integrated the complex and diverse geological data better and determined the complex geological interfaces more rationally and efficiently. Therefore，the method made 3D reconstruction of the geological interface more intelligently as a result of reduction of human intervention，which was verified and demonstrated in an example of engineering application. Key words：engineering geology；geological interface；fault；interpolation；surface fitting；3D reconstruction； 3D geological modeling 即地质界面。在岩土工程地质勘探过程中，勘探人