基于ArcGIS的地下三维地质建模

２０２０年４月第１期城㊀市㊀勘㊀测ＵｒｂａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆ＳｕｒｖｅｙｉｎｇＡｐｒ.２０２０Ｎｏ.１引文格式:刘欣ꎬ岳玉梅ꎬ郭甲腾.三维地质建模在岩土工程勘察中的应用 以盛京金融广场项目为例[Ｊ].城市勘测ꎬ２０２０(１):２０３－２０８.文章编号:１６７２－８２６２(２０２０)０１－２０３－０６中图分类号:Ｐ６２８＋ ３文献标识码:Ａ三维地质建模在岩土工程勘察中的应用以盛京金融广场项目为例刘欣１∗ꎬ岳玉梅２ꎬ郭甲腾３∗㊀收稿日期:２０１９ ０６ １１作者简介:刘欣(１９８２ )ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要从事岩土工程勘察及信息化技术研究ꎮ通讯作者:郭甲腾(１９８０ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事数字矿山㊁数字岩土㊁数字城市领域的三维地学建模㊁实体空间关系㊁并行地理计算等ＧＩＳ理论与方法研究ꎮ基金项目:国家自然科学基金资助项目(４１６７１４０４)ꎻ中国地质调查局项目(ＤＤ２０１９０４１６)ꎮ(１ 沈阳市勘察测绘研究院有限公司ꎬ辽宁沈阳㊀１１０００４ꎻ㊀２ 中冶沈勘工程技术有限公司ꎬ辽宁沈阳㊀１１００１５ꎻ３ 东北大学资源与土木工程学院ꎬ辽宁沈阳㊀１１０８１９)摘㊀要:通过建立建筑工程所在区域的三维地质模型ꎬ建筑设计和施工人员可对复杂地质条件进行分析和研究ꎬ为城市建设提供技术支撑ꎮ基于盛京金融广场项目勘探钻孔数据及地层分层资料ꎬ采用ＧＴＰ建模方法ꎬ根据钻孔数据中岩层接触关系ꎬ从新到老㊁自上而下逐层自动创建三维地层模型ꎮ经交叉剖切分析检验ꎬ建立的三维地质模型与实际勘探数据拟合度较好ꎬ准确客观地反映了研究区域内的地层地质条件ꎮ本文通过对三维地质模型进行研究ꎬ分析了研究区域工程地质条件及施工过程的潜在风险ꎬ提出了风险管控措施ꎬ可为建筑物设计㊁施工和风险防控提供科学决策依据ꎬ具有较高的推广价值ꎮ关键词:三维地质建模ꎻ岩土工程勘察ꎻ剖面分析ꎻ开挖分析ꎻ工程地质１㊀引㊀言随着城市化进程的不断加快ꎬ城市建筑规模也越来越大ꎬ越来越多的城市进行了大量超限高层和大型桥梁隧道的建设ꎮ然而ꎬ这些工程的科学建设和安全施工会受到地下水㊁地质结构㊁施工技术等诸多因素的影响ꎬ具有灾害事故后果严重㊁施工难度大㊁地质结构模糊度高㊁工程地质与水文地质条件复杂㊁安全风险突出等特点[１]ꎮ在国内外城市岩土工程勘察和建设过程中ꎬ由于对待施工区(研究区)工程地质或水文地质问题处理不当引起的沉陷㊁基坑突水㊁地下工程坍塌㊁爆炸等事故时有发生ꎬ且常常造成大量人员伤亡和重大直接经济损失ꎬ严重影响了人们生活和城市建设[２]ꎮ因此ꎬ在城市岩土工程建设前ꎬ需要通过三维地质建模技术ꎬ对工程场地及周边的区域ꎬ在地形㊁变形特征㊁水动力条件㊁空间地质结构和工程地质条件方面进行详细勘察㊁建模㊁分析与评价ꎬ从而为工程建设提供技术指导和风险管控ꎬ以此减少建设过程中工程风险ꎮ自１９９４年学者将三维地质模拟应用到工程建设领域[３]ꎬ众多学者开始对三维地质模拟在岩土工程中的运用做了研究[４ꎬ５]ꎬ并开发出了众多的三维地质建模软件ꎬ如Ｍｉｃｒｏｍｉｎｅ㊁Ｇｅｏｍｏｄｅｌｌｅｒ㊁ＧＳＩ３Ｄ㊁Ｓｕｒｐａｃ㊁Ａｒｃ￣ＧＩＳ㊁Ｇｏｃａｄ等[６ꎬ７]ꎮ其中包括伦敦中东部地区的大型隧道工程依托ＧＳＩ３Ｄ进行了三维地质建模应用[８]㊁长春市第四系地层层序三维模型及其在ＡｒｃＧＩＳ平台的可视化[９]㊁三维地质建模技术应用于矿山成矿预测领域[１０]㊁引入边界虚拟钻孔优化模拟结果[１１]㊁用三维多尺度地质建模方法评估隧道工程风险[１２]ꎮ本文以盛京金融广场项目勘探钻孔数据为基础ꎬ利用ＧＴＰ建模方法ꎬ建立起该项目地下空间三维地质模型ꎬ进而分析工程地质条件㊁存在的地质问题ꎬ并对建筑施工区域做出工程地质评价ꎬ为盛京金融广场项目的设计㊁施工建设㊁风险管控提供技术支撑ꎮ２㊀研究区概况２ １㊀研究区位置研究区位于沈阳市和平区西塔地区ꎮ研究区地形较平坦ꎬ地面标高介于４５.１４ｍ~４６.２２ｍꎮ研究区地处东经１２３ʎ３８ᶄ㊁北纬４１ʎ８ᶄꎬ南北方向长约２９８ｍꎬ东西方向宽约２４７ｍꎬ面积为７３０００ｍ２ꎮ拟建物为１２栋超限高层ꎬ高度１８４ｍ~１９５ｍꎮ研究区的地质钻探开孔及终孔孔径为１１０ｍｍꎬ各钻孔间距１５ｍ~２０ｍꎮ获得钻孔１２３个ꎬ钻孔深度４０.０ｍ~５５.０ｍꎮ由于受场地拆迁条件影响ꎬ个别钻孔位置有所偏移ꎬ具体位置详见勘探孔平面布置图ꎮ城㊀市㊀勘㊀测２０２０年４月本研究主要采用盛京金融广场项目地质勘探钻孔数据ꎬ研究区位置如图１所示ꎮ图１㊀研究区位置２ ２㊀研究区地基土构成根据钻探揭示ꎬ研究区勘察深度范围内的地层结构由杂填土㊁粉质黏土㊁中粗砂㊁砾砂㊁圆砾㊁黏土质砾组成ꎬ现将研究区地层描述如下:①杂填土:分布连续ꎬ层厚１.５０ｍ~８.９０ｍꎬ层底埋深１.５ｍ~８.９０ｍꎮ②粉质黏土:黄褐色㊁灰褐色ꎮ分布不连续ꎬ最大可见层厚３.８ｍꎬ最大可见层底埋深６.５ｍꎮ③中粗砂:黄褐色ꎮ局部夹细砂及粉质黏土薄层ꎬ局部地段上部为松散状态ꎮ分布不连续ꎬ最大可见层厚６.９ｍꎬ最大可见层底埋深１０.５ｍꎮ③－１中粗砂:黄褐色ꎮ局部夹粉质黏土薄层ꎮ分布不连续ꎬ最大可见层厚５.６ｍꎬ最大可见层底埋深１４.４ｍꎮ③－２黏土:灰褐色㊁灰ꎬ局部可塑ꎮ④砾砂:黄褐色ꎮ局部夹粉质黏土薄层ꎮ分布不连续ꎬ最大可见层厚１０.０ｍꎬ最大可见层底埋深１８.７ｍꎮ④－１圆砾:由结晶岩组成ꎮ分布不连续ꎬ为④层砾砂中的透镜体ꎮ④－２中粗砂:黄褐色ꎮ分布不连续ꎬ为④层砾砂中的透镜体ꎮ⑤粉质黏土:黄褐色ꎬ可塑ꎮ分布连续ꎬ层厚０.７ｍ~４.９ｍꎬ层底埋深１６.４ｍ~２２.８ｍꎮ⑥砾砂:黄褐色ꎮ局部夹薄层粉质黏土ꎬ底部含土量大ꎮ本次勘察未全部穿透ꎬ最大可见层厚２１.９０ｍꎬ最大可见层底深度４３.００ｍꎮ⑥－１中粗砂:黄褐色ꎮ该层分布不连续ꎮ⑥－２黏土:褐色㊁黄褐色ꎬ可塑ꎬ硬塑ꎮ⑥－３圆砾:由结晶岩组成ꎮ分布不连续ꎬ为⑥层砾砂中的透镜体ꎮ⑦黏土质砂:由结晶岩组成ꎮ分布连续ꎬ本次勘察未全部穿透该层ꎬ最大可见层厚１４.００ｍꎬ最大可见层底埋深５５.００ｍꎮ⑦－１黏土质砾:由结晶岩组成ꎮ分布不连续ꎬ为⑦黏土质砂中的透镜体ꎮ上述地层的分布规律㊁埋藏深度及厚度详见工程地质剖面图(图６ａ)和三维地质模型剖面图(图６ｂ)ꎮ３㊀三维地质建模方法本文以盛京金融广场项目勘探钻孔数据为基础ꎬ利用ＧＴＰ建模方法ꎬ自主开发软件ꎬ自上而下逐层创建三维地质模型ꎬ建立起该项目地下空间三维地质模型ꎬ进而分析工程地质条件㊁存在的地质问题ꎮ三维地质建模工作流程如图２所示ꎮ图２㊀三维地质建模工作流程本文以盛京金融广场项目勘探钻孔数据为基础ꎬ进行三维地质建模工作ꎬ主要可分为三个步骤:Ｓｔｅｐ１:钻孔数据预处理ꎮ针对钻孔数据往往存在地层数据的丢失的异常情况ꎬ建模前ꎬ需要对其进行预处理ꎬ即补充或者修正缺失的地层信息ꎻＳｔｅｐ２:构建数字高程模型ꎮ由研究区高程数据生成数字高程模型ꎻＳｔｅｐ３:构建三维地质模型ꎮ通过不同土层类型ꎬ利用ＧＴＰ建模方法进行三维地质体建模ꎻ钻孔采用多棱柱拟合圆柱建模ꎮ４㊀三维地质模型建立与可视化４ １㊀ＧＴＰＧＴＰ模型是一种精确描述和表达地质体表面结构的非规则体元(三棱柱体)ꎬ由上下面不一定平行的三角形和三个侧面空间四边形组成ꎬ主要几何要素包括:结点㊁棱边㊁顶㊁底㊁三角形㊁空间四边形[１３]ꎮ在本文中ꎬ以所有钻孔的孔口坐标为基础ꎬ自动生成Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网构成上表面ＴＩＮ模型ꎮ相邻地层间三棱柱体的侧面四边形由ＴＩＮ中三角形的三顶点组合后沿钻孔向下扩展而成ꎮ下表面的三角形由同一层的钻孔坐标点构建的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网构成ꎮ４ ２㊀钻孔数据处理钻孔数据是三维地质建模中最常用㊁最详尽的数据来源ꎬ能够准确㊁直观和细致地反映地质体状态及相互关系[１４~１６]ꎮ一般情况下ꎬ研究区钻孔布置越多ꎬ钻孔就４０２第１期刘欣等 三维地质建模在岩土工程勘察中的应用 以盛京金融广场项目为例越密集ꎬ从而建立的三维地质体模型也更准确[１７]ꎮ以盛京金融广场项目勘探钻孔数据为基础ꎬ建立三维地质模型ꎮ整个区域地质数据包括１２３个勘探钻孔ꎬ其分布情况和地层岩性特征如图３所示ꎮ图３㊀钻孔数据中可能包含多种异常情况ꎬ建模前需进行数据质量检查与自动预处理ꎮ常见现象为地层的丢失或缺失ꎬ会造成自动构模生成ＧＴＰ体元时的逻辑错误ꎬ因此需要标准地层中主层所包含的亚层情况ꎬ对部分钻孔缺失的亚层信息进行虚拟补充ꎮ处理流程如图４所示ꎬ其主要步骤如下:Ｓｔｅｐ１:获取主层数ꎮＳｔｅｐ２:搜索每个主层包含的亚层最大数及其包含的信息ꎮＳｔｅｐ３:对主层中其他钻孔信息进行判断ꎬ同Ｓｔｅｐ２搜索得到的信息进行对比ꎬ对钻孔缺失信息进行补充ꎬ保持钻孔信息完整性ꎻ重复步骤Ｓｔｅｐ２㊁Ｓｔｅｐ３ꎮＳｔｅｐ４:保存处理后的钻孔信息ꎮ图４㊀地层缺失异常处理流程４ ３㊀建立三维地层模型地层是一切成层岩石的总称ꎬ是在一定地质时期所形成的一层或一组具有某种统一的特征和属性的并和上下层有着明显区别的松散堆积物或岩石[１８]ꎮ本文通过ＧＴＰ建模方法ꎬ构建盛京金融广场项目三维地质模型ꎬ先由钻孔分层数据从新到老确定各个地层的相互沉积关系ꎬ再依次生成地层模型ꎮ首先ꎬ生成地层间的岩性接触面ꎮ通过钻孔揭露的地层数与岩性特征分析获取的地层分层规律ꎬ提取地层间采样点信息ꎬ自动生成Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网ꎬ形成地层间的岩性接触面模型ꎬ为地质体模型提供ＧＴＰ体元的顶底面ꎮ其中ꎬ地层划分是否正确将直接影响三维地质体模型的准确性ꎮ其次ꎬ通过ＧＴＰ建模方法进行地层模型构建ꎮ三维地层实体模型是由地层上表面㊁下表面㊁侧面构成的ꎮ本文将某一地层与相邻地层的岩性接触面作为该层的上下表面ꎬ根据区域内地层分布规律和地层间的岩性接触面ꎬ生成三维地层实体模型ꎬ其三维地质模型和空间三角网格如图５所示ꎮ图５㊀５㊀可视化分析岩土工程勘察报告中的剖面等资料ꎬ其实就是各个钻孔资料的推测和连线以用来反应场区的工程地质条件ꎮ传统的岩土工程勘察报告是由钻探资料汇总生成ꎬ其只能在固定位置上反映该工程地质条件ꎬ不能有效反映整个场区的工程地质条件ꎮ对于非专业人士来说ꎬ理解比较困难ꎬ影响设计单位对项目基础类型的选择和造价的测算ꎬ对于个别不利地质条件显示不明显ꎬ易在未来的施工过程中存在潜在隐患ꎮ本系统提供了属性查询㊁基于钻孔数据的剖面图可视化㊁剖切㊁基坑５０２城㊀市㊀勘㊀测２０２０年４月开挖和土方量计算等功能ꎬ在基于传统的钻探资料基础上ꎬ生成可视化三维剖面模型ꎬ可以对场区任意方向和不同视角进行剖切ꎬ使得整个场区地质条件清晰明了ꎬ有助于将不良地质作用清晰显示ꎬ有助于设计单位对项目基础类型的选择和造价的测算ꎬ有助于建设单位等非专业人士更清晰明了的了解场区工程地质条件ꎬ增强对项目基础投资控制的依据ꎮ５ １㊀信息查询信息查询是检验建筑物等城市岩土工程设计和施工合理性的重要途径ꎮ工程勘察钻孔采样信息通常以表格或文字等资料显示ꎬ而通过三维可视化技术显示这些资料会使视觉效果更加直观生动ꎮ为了方便岩土工程师直观的查询土样信息ꎬ本文对土样标记信息㊁土层标准贯入实验的信息进行了可视化显示ꎬ如图６所示ꎮ图６㊀土样标记信息、标贯信息可视化查询５ ２㊀典型剖面分析笔者在场区西北－东南方向划一条剖面线ꎬ此剖面线贯穿Ｎ０１㊁Ｎ０２㊁Ｎ０３㊁Ｎ０４㊁Ｎ０５㊁Ｎ０６㊁Ｎ０７㊁Ｎ０８㊁Ｎ０９㊁Ｎ１０十个钻孔ꎬ如图７所示ꎮ从剖面图可以看出研究区的总体地势变化平缓ꎬ地形较平坦㊁局部略有起伏ꎮ通过对比系统自动生成的剖面图(图７(ａ))与原始手绘剖面图(图７(ｂ))的土层内部结构信息ꎬ可以发现ꎬ系统生成的剖面图与手绘的剖面图吻合度较高ꎬ系统自动生成的剖面图还可以更加生动㊁直观地显示手绘剖面图的土层内部情况ꎮ５ ３㊀栅栏剖切分析三维地质体模型建立后ꎬ通过不同角度和位置的剖切ꎬ可以实现研究区任意位置地下发育情况的三维可视化ꎬ如图８所示为栅栏剖切图ꎮ图７㊀自动生成和手绘的剖面图对比图８㊀栅栏面剖切图研究区地层分布均匀ꎬ无不良地质作用ꎬ场地稳定ꎮ场地范围内不存在埋藏的古河道㊁沟滨及孤石ꎮ杂填土分布较广ꎬ含有较多的混凝土㊁碎石ꎬ块径巨大ꎬ成分不均匀ꎬ对降水井的施工㊁边坡支护及基坑开挖等会造成一定影响ꎮ建筑物工程施工时ꎬ基础地基底板将处于⑥砾砂㊁⑥－１中粗砂㊁⑥－３圆砾层等同一深度的不同层位上ꎬ可能引起差异沉降ꎮ５ ４㊀基坑开挖模拟和土方量计算本文通过基坑开挖体和地质体之间进行布尔运算ꎬ实现基坑开挖后开挖体和基坑体(基坑开挖出的地质体部分)的模型计算和可视化ꎬ如图９(ａ)所示ꎮ基坑开挖功能可以实现实验区建筑物基底开挖和剖切ꎬ为建筑物的设计和施工提供科学依据和分析ꎮ在此基础上ꎬ基于基坑体和开挖后的地质体部分ꎬ可以进一步６０２第１期刘欣等 三维地质建模在岩土工程勘察中的应用 以盛京金融广场项目为例进行岩土工程可视分析ꎮ在进行工程开挖体岩土工程分析时ꎬ将三维基坑体的侧面展开到平面上(图９(ｂ)㊁图９(ｃ)㊁图９(ｄ)㊁图９(ｅ))ꎬ可以研究基坑壁的土层揭露情况㊁基坑壁一周的土层变化趋势等ꎮ图９㊀三维基坑体侧面展开图土方开挖作为高层建筑深基坑工程施工中的重要工序ꎬ因建筑基础埋深较大ꎬ施工面积广ꎬ开挖工程量大等特点ꎬ从而给建筑基础土方开挖作业增加了不少难度[１９]ꎮ在建筑物设计㊁施工前进行土方量计算和分析ꎬ如表１所示ꎬ充分了解现场地下土层分布情况ꎬ并结合项目的特点和施工现场情况ꎬ选择土方开挖的方案和方式ꎬ可确保工程施工质量ꎮ开挖土方量结果㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表１编号层号地层类型土方量/１０００ｍ３１１－０杂填土１３１.２２０２２－０粉质黏土２１.２０７３３－０中粗砂８７.０８２４３－１黏土８４.４３１５３－２中粗砂１１.３１１６３－３黏土１.９８８７３－４中粗砂０.１３３８４－０砾砂１８１.７６４９４－１粉质黏土３５.３４５１０４－２砾砂１４.５３６１１４－３中粗砂１.３２６１２４－４砾砂０.６６３１３５－０粉质黏土５４.１６７１４６－０中粗砂５８.５８５１５６－１圆砾６.４９５１６６－２中粗砂０.０８８总量－－－－６９０.３４１５ ５㊀地下水建模依据实际采集的钻孔水位数据ꎬ采用ＧＴＰ方法构建了地下水三维模型ꎬ包括潜水和承压水ꎬ如图１０所示ꎮ研究区共有五个地下水层(图１０(ａ))ꎬ其中三个隔水层厚度分别为１３ｍ㊁２.５ｍ㊁３ｍꎬ潜水层和承压水层厚度分别为２ｍ㊁２.５ｍꎮ图１０(ｂ)显示了潜水层和其他地层的位置和接触关系ꎬ图１０(ｃ)显示了承压水层和其他地层的位置和接触关系ꎮ图中可见ꎬ潜水层位置主要位于地层４－０砾砂层ꎬ小部分与地层４－１粉质黏土层接触ꎬ承压水层位置主要位于地层６砾砂中ꎬ隔水顶板为地层５粉质黏土ꎮ因此ꎬ在工程设计和施工中应充分考虑地下水层与地层位置关系ꎬ合理规划工程方案ꎬ严禁停水开挖和超深开挖ꎬ防止基坑突涌问题出现ꎮ图１０㊀地下水建模６㊀结论与展望(１)基于勘探钻孔数据ꎬ采用ＧＴＰ建模方法ꎬ建立了盛京金融广场项目三维地质模型ꎬ实现了交叉剖面分析㊁基坑开挖模拟㊁土方量计算ꎮ通过原始手绘剖面图与系统自动生成的剖面图比较ꎬ验证所建立的三维地质模型与原始数据有较高的吻合度ꎬ且能够准确㊁客观地反映研究区域内的地下地层地质条件和发育情况ꎮ(２)基于系统所建立的盛京金融广场项目三维地质模型ꎬ本文对研究区域的地质结构和工程地质条件进行分析得出ꎬ在项目设计和施工过程中ꎬ须防止出现基坑突涌问题ꎮ(３)利用建筑物勘探数据资料ꎬ不断补充钻孔数据ꎬ进一步结合工程应用的实际需求ꎬ提高地质模型精度ꎬ并深入研究三维地质建模在岩土工程勘察中的设计㊁分析和评价方法ꎬ为城市岩土工程的设计㊁施工和７０２城㊀市㊀勘㊀测２０２０年４月灾害预防提供科学决策依据ꎮ参考文献[１]㊀周念清ꎬ李翔宇ꎬ黄钟晖等.南宁地铁线路三维地质建模与潜在风险分析[Ｊ].勘察科学技术ꎬ２０１８(６):２８~３３. 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[５]㊀ＧｒｅｔａＢꎬＴｉｚｉａｎａＡꎬＧｉｏｖａｎｎｉＰＢ.Ｈｙｄｒｏ－ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＭｏｄｅｌ￣ｌｉｎｇｏｆＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎｔｈｅＣｏｍｏＵｒｂａｎＡｒｅａ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙꎬ２０１９:１０５~１４４.[６]㊀张洋洋ꎬ周万蓬ꎬ吴志春等.三维地质建模技术发展现状及建模实例[Ｊ].东华理工大学学报 社会科学版ꎬ２０１３ꎬ３２(３):４０３~４０９.[７]㊀Ｇｕａｎ－ＭａｏＷＵꎬＨｕａｎｇＭꎬＧａｎｇＬＩꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈＳｕｍ￣ｍａｒｙｏｆ３ＤＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｅｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇ＆Ｍａｐｐｉｎｇꎬ２００８.[８]㊀ＡｌｄｉｓｓＤＴꎬＢｌａｃｋＭＧꎬＥｎｔｗｉｓｌｅＤＣ.Ｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆａ３ＤＧｅｏ￣ｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｆｏｒＭａｊｏｒＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＷｏｒｋｓ:ａｎＥｘａｍｐｌｅｆｒｏｍＦａｒｒｉｎｇｄｏｎꎬＥａｓｔ－ｃｅｎｔｒａｌＬｏｎｄｏｎꎬＵＫ[Ｊ].ＱｕａｒｔｅｒｌｙＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ＆Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙꎬ２０１２ꎬ４５(４):４０５~４１４.[９]㊀王淼ꎬ陈晨ꎬ张丽玲.基于钻孔数据和ＧＭＳ的地层三维建模与可视化的研究[Ｊ].工程建设与设计ꎬ２００７(１１):７２~７４.[１０]㊀ＸｉａｎｇＺＬꎬＢａｉＷＢꎬＷａｎｇＹꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎ３ＤＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｉｎｅｓＢａｓｅｄｏｎＳｕｒ￣ｐａｃ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００９. [１１]㊀王润怀ꎬ李永树.边界虚拟钻孔在复杂地质体３维建模中的引入与确定[Ｊ].测绘学报ꎬ２００７ꎬ３６(４):４６８~４７５. [１２]㊀ＺｉｍｉｎｇＸꎬＪｉａｔｅｎｇＧꎬＹｕａｎｐｕＸꎬｅｔａｌ.Ａ３ＤＭｕｌｔｉ－ｓｃａｌｅＧｅｏｌｏｇｙＭｏｄｅｌｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＴｕｎｎｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｉｓｋＡｓ￣ｓｅｓｓｍｅｎｔ[Ｊ].ＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ２０１８ꎬ７３:７１~８１.[１３]㊀车德福ꎬ吴立新ꎬ殷作如等.基于ＧＴＰ的断层三维交互建模方法[Ｊ].东北大学学报 自然科学版ꎬ２００８(３):３９５~３９８.[１４]㊀王家伟ꎬ郭甲腾ꎬ张荣兵.含尖灭地层的地质剖面图自动生成与２Ｄ/３Ｄ绘制[Ｊ].沈阳建筑大学学报 自然科学版ꎬ２０１２ꎬ２８(３):４０５~４１０.[１５]㊀罗智勇ꎬ杨武年.基于钻孔数据的三维地质建模与可视化研究[Ｊ].测绘科学ꎬ２００８ꎬ３３(２):１３０~１３２.[１６]㊀向中林ꎬ王妍ꎬ王润怀等.基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究.地质与勘探ꎬ２００９ꎬ４５(１):７５~８１.[１７]㊀刘乐ꎬ杨智.基于钻孔数据的三维地质建模空间插值方法的对比研究[Ｊ].能源技术与管理ꎬ２０１９ꎬ４４(３):１６２~１６４.[１８]㊀ＭｕｚｉｋＪꎬＶｏｎｄｒａＫＴꎬＳｉｔａｎｙｉｏｖａＤꎬｅｔａｌ.Ｃｒｅａｔｉｏｎｏｆ３ＤＧｅ￣ｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｓＵｓｉｎｇＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｏｄｅｌｌｉｎｇ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｄｉａＥａｒｔｈ＆ＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１５ꎬ１５:２５~３０.[１９]㊀姜毅成.土方开挖技术在建筑基础施工中的应用[Ｊ].住宅与房地产ꎬ２０１７(３０):２０８＋２１５.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ３ＤＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇｉｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ＴａｋｉｎｇＳｈｅｎｇｊｉｎｇＦｉｎａｎｃｉａｌＰｌａｚａＰｒｏｊｅｃｔａｓａｎＥｘａｍｐｌｅＬｉｕＸｉｎ１ꎬＹｕｅＹｕｍｅｉ２ꎬＧｕｏＪｉａｔｅｎｇ３(１ ＳｈｅｎｙａｎｇＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆ＳｕｒｖｅｙｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０００４ꎬＣｈｉｎａꎻ２ ＳｈｅｎｋａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＭＣＣꎬＳｈｅｎｙａｎｇꎬＣｈｉｎａꎬ１１００１５ꎻ３ ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇＣｈｉｎａꎬ１１０８１９)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｒｅａｗｈｅｒｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｉｓｌｏｃａｔｅｄꎬｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｓｏｎｎｅｌｃａｎａｎａｌｙｚｅａｎｄｓｔｕｄｙｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｕｒｂａｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｄａｔａａｎｄｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃｓｔｒａｔｉｆｉ￣ｃａｔｉｏｎｄａｔａｏｆＳｈｅｎｇｊｉｎｇＦｉｎａｎｃｉａｌＰｌａｚａＰｒｏｊｅｃｔꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓＧＴＰｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｃｒｅａｔｅａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒａｔｉ￣ｇｒａｐｈｉｃｍｏｄｅｌｆｒｏｍｎｅｗｔｏｏｌｄａｎｄｔｏｐｔｏｂｏｔｔｏｍａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｒｏｃｋｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｂｏｒｅｈｏｌｅｄａｔａ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ３Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｈａｓａｇｏｏｄｆｉｔｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｅｘｐｌｏｒａ￣ｔｉｏｎｄａｔａ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅ３Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌꎬａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｔｕｄｙａｒｅａａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｉｓｋｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｒｉｓｋｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓꎬｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅ￣ｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｂａｓｉｓｆｏｒｂｕｉｌｄｉｎｇｄｅｓｉｇｎꎬｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｉｓｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌꎬａｎｄｈａｓａｈｉｇｈｐｒｏｍｏｔｉｏｎｖａｌｕｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:３Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇꎻｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｕｒｖｅｙꎻｐｒｏｆｉｌｅａｎａｌｙｓｉｓꎻｅｖｏｃａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎻｅｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇｇｅｏｌｏｇｙ８０２。

基于ArcGIS的钻孔三维层序——构造可视化建模李吉之;孙丽娜【摘要】以廊坊市为例,收集和利用廊坊市区范围的工程地质、水文地质、城市建设等约200～300个场地钴孔资料,通过层序地层分层法、数据处理、三维钻孔数据库建立及三维空间拟合,采用ESRI公司的ArcGIS软件进行第四系三维地层构造建模和可视化分析.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2009(004)004【总页数】3页(P17-19)【关键词】第四系地层;ArcGIS;三维建模【作者】李吉之;孙丽娜【作者单位】扬州环境资源职业技术学院资源科学系,江苏扬州,225127;河北省地震局,河北石家庄,050021【正文语种】中文【中图分类】TP319近年来，全球又进入了地震高发期，印尼海啸、印巴地震、四川5.12地震等给局部地区造成了巨灾。

廊坊市位于华北平原沉降带的二级构造区之冀中坳陷北部。

从区域上看，廊坊市位于张家口—蓬莱地震构造带附近，距张家口—蓬莱地震构造带上的小震密集带南侧边缘约50km，距华北平原地震构造带的小震密集带的西侧约50km。

1679年9月2日曾发生三河—平谷8级大震，这次地震曾对廊坊市产生Ⅸ度的影响。

因此，进行活断层探测及地震危险性评价有其重要意义。

本文利用三维建模技术和廊坊市钻孔数据，结合ArcGIS地理信息系统软件对廊坊市第四系地质进行三维构造模拟，获得廊坊市第四系底部空间结构图，直观的分析地质构造背景，对城市规划、生命线工程的建设和地震安全性评价都有一定的意义。

层序地层是地层学的一个新分支学科。

层序地层的出现标志着人们对地层形成和成因认识达到了新的水平。

经历了从传统地层学对地层的“一维”剖面描述→瓦尔特相律、岩石地层穿时、沉积体系的“二维”认识→沉积层序和沉积体系域配置的“三维”认识3个阶段。

层序就是由相对整合的、连续的、成因上有联系的地层组成的地层单元，其顶、底界以不整合面或与之可以对比的整合面为界的一套地层组合。

基于MultiPatch的三维地层建模方法胡小彭;余学祥;刘星【摘要】地层的三维可视化能够形象明确的表达出地质构造情况.常用的三维建模软件不具备属性信息,本文采用了ArcGIS提供的三维要素类型MultiPatch来存储和管理三维地层属性信息,并介绍了生成MultiPatch数据的一种方法.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P174-176)【关键词】ArcGIS;MultiPatch;三维地层【作者】胡小彭;余学祥;刘星【作者单位】安徽理工大学,地球与环境学院,安徽,淮南,232001;安徽理工大学,地球与环境学院,安徽,淮南,232001;安徽理工大学,地球与环境学院,安徽,淮南,232001【正文语种】中文【中图分类】P628.4地质构造是城市建设、煤矿开采、地下工程等的重要决策依据。

目前，随着信息技术的进步，三维的地质可视化技术也越来越多的在相关领域得到了应用。

国内外的三维建模软件也很多，但也有着不同的优缺点。

利用OpenGL、DirectX等进行底层开发，涉及大量的三维图形学及其算法方面的知识，而且工作量大，要求开发人员具有很强的专业能力。

专业的三维建模软件虽然能建立较好的三维模型，但绘制出的图形不具备属性信息；GIS软件虽然具备属性信息，但不便于建立复杂的三维模型。

本文采用ArcGIS提供的3D扩展模块以及辅助三维建模软件Google SketchUp来显示及制作矿区的三维地质图。

ArcGIS 3D扩展模块的核心是ArcScene的应用以及ArcGIS Engine提供的SceneControl组件，基于它可以对多层三维数据图进行显示、观察以及属性的查询，还可以开发出用户需求的系统。

MultiPatch是ArcGIS软件提供的一种三维要素类型，用于描述3D面状的几何类型。

MultiPatch Features是一种描述三维面状要素的几何类型，与shape文件中的Point Features、Polygon Features和Line Features相似。

ArcGIS在数字矿山中的应用分析摘要：ArcGIS技术，使用三维地质建模及可视化技术，在数字矿山中的应用已经相当普遍，成为数字矿山中的关键技术。

本文对ArcGIS在数字矿山信息平台中的具体应用进行了详细论述，与业界共同探讨数字矿山的课题。

关键词：ArcGIS技术；数字矿山；应用分析信息技术在改变这我们生活的同时，也给各行各业带来挑战和机遇，在矿业领域。

矿产资源的不可再生性要求人类的对资源进行查找、评估、监测的时候必须采用高度精确的方法和高度负责的态度去解决开采问题。

既要利用能源为人类的发展服务，又要注意保护环境，防止资源的破坏。

ArcGIS在数字矿山理念下应运而生，为节能减排，创建环境友好型采矿工作提供了很好的技术支撑。

一、ArcGIS概述1、ArcGIS利用计算机图形学、图像处理等学科，将图像、数据形成视觉图形进行研究。

这是一门研究数据的交叉学科，包括了处理分析学、操作学等很多学科领域。

传统的计算机图形学要求以面和边等基元来描述物体。

但ArcGIS三维数据场可视化技术是通过三维基元来进行描述。

能够将矿床内部结构的全部信息以三维的形式详尽地描述。

2、ArcGIS有两类算法：面绘制是使用ArcGIS构造出曲面或者平面，由传统的计算机图形学技术来进行绘制。

直接体绘制是将曲面和平面直接显示在屏幕上，属于二维图像。

二、数字矿山概述数字矿山作为地球数字化的一个重要组成部分，是以真实的矿山为原型，根据地质勘察的来的数据，运用数字技术、计算机技术等，将数值输入到软件中加以分析，利用网络技术和矿山观测技术，对真实矿山构造的模拟仿真呈现。

在数字矿山中，矿山资源、生产进程等都进入到了自动动态技术系统中，这个系统可以实现动态监测、进程管理等辅助性决策。

矿山的样貌、地理位置、地形地貌、地质和内部结构得到数字化再现。

数字矿山运用到的是网络、可视化、数字化、虚拟仿真等技术。

在矿山寻找、矿产评估、开采规划、安全管理、决策生成等方面形成了新的技术平台比提供参考数据[1]。

GIS三维分析三维分析一、目的DEM是对地形地貌的一种数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。

通过对本实习，我们应：1、加深对DEM建立过程的原理、方法的认识；2、熟练掌握ARCGIS中建立DEM、TIN的技术方法。

3、结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备1、软件准备：ArcGIS2、数据准备：Elev_clip.shp，Elevpt_clip.shp、Boundary.shp、移动基站.shp;三、实验内容三维分析扩展模块的装入：Customize→Extensions→3D Analyst本实验中3D分析参数设置：1、DEM及TIN的建立1.1 由矢量数据建立TIN（1）【ArcToolbox】-【3D Analysis Tools】-【Data Management】-【TIN】-【Create TIN】，分别选择Elevpt_clip.shp和Elev_clip.shp生成TIN，并比较结果；1.2 由TIN建立DEM【ArcToolbox】-【3D Analysis Tools】-【Conversion】-【From TIN】-【TIN to Raster】，分别选择tin_Elevpt和tin_Elev生成Grid格式的DEM，并比较结果；1.3 由矢量数据建立DEM【ArcToolbox】-【3D Analysis Tools】-【Raster Interpolation】选择Elevpt.shp，利用IDW、Kriging、Natural Neighbor、Spline数据内插方法生成Grid格式的DEM；2.DEM的应用基于ArcGIS的地形因子的提取，均是基于DEM的基础上的。

由于由线生成的TIN再转化得到的DEM（tin_elev）精度更高，故后续的DEM应用均采用该数据进行。

ArcGIS中的DEM分析利用【ArcToolbox】-【3D Analysis Tools】-【Raster Surface】完成；2.1地形指标的提取（1）坡度Slope地面上某点的坡度表示了地表面在该点的倾斜程度，坡度定义为水平面与地形面之间夹角的正切值。

城市地下管网三维建模技术一、城市地下管网三维建模技术概述城市地下管网是现代城市基础设施的重要组成部分，包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信等多种管线。

随着城市化进程的加快，地下管网的规模和复杂性日益增加，传统的二维平面管理方式已经难以满足现代城市管理的需求。

因此，城市地下管网三维建模技术应运而生，它能够为地下管网提供更为直观、精确的管理和维护手段。

1.1 城市地下管网三维建模技术的定义城市地下管网三维建模技术是指利用计算机辅助设计（CAD）、地理信息系统（GIS）和三维建模软件等工具，将城市地下管网的物理形态和属性信息转化为三维数字模型的技术。

这种技术能够实现对地下管网空间结构、属性信息和运行状态的全面可视化和动态模拟。

1.2 城市地下管网三维建模技术的应用价值城市地下管网三维建模技术的应用价值主要体现在以下几个方面：- 提高地下管网管理的效率和准确性，减少因信息不明确导致的施工事故。

- 优化地下管网的规划和设计，实现资源的合理分配和利用。

- 支持应急响应和灾害管理，快速定位问题管网，制定有效的应对措施。

- 促进城市可持续发展，通过精确的管网信息支持绿色建设和节能减排。

二、城市地下管网三维建模技术的关键技术2.1 三维数据采集技术三维数据采集是城市地下管网三维建模的基础。

它包括地面测量、地下探测和属性信息收集等多个环节。

地面测量主要通过卫星遥感、无人机航拍等技术获取地形地貌数据；地下探测则利用地质雷达、声纳探测等手段探测地下管线的位置和深度；属性信息收集则涉及管线材质、直径、使用年限等数据的收集。

2.2 三维建模软件三维建模软件是实现城市地下管网三维建模的关键工具。

这些软件具备强大的数据处理和图形渲染能力，能够将采集到的数据转化为三维模型。

常见的三维建模软件包括Autodesk 3ds Max、Maya、Revit等，它们支持多种数据格式，可以与GIS系统无缝对接。

2.3 地理信息系统（GIS）GIS在城市地下管网三维建模中扮演着核心角色。

一、三维地质建模的用途1.1 三维地质建模在资源勘探和开发中的重要性三维地质建模是利用计算机软件对地质数据进行处理和分析，将地质信息以三维模型的方式呈现出来。

这种技术不仅可以帮助地质学家和地质工程师更直观地理解地质情况，还可以为资源勘探和开发提供重要的决策依据。

通过三维地质建模，可以更加准确地确定矿藏的分布、构造地质体的形状和空间分布等重要信息，为资源勘探和开发提供可靠的地质依据。

1.2 三维地质建模在工程地质中的应用除了在资源勘探和开发领域，三维地质建模也在工程地质领域有着重要的应用价值。

在土木工程、岩土工程、地下工程等领域，三维地质建模可以帮助工程师更好地理解地下地质情况，预测地质灾害风险，设计合理的工程方案，提高工程施工的安全性和效率。

1.3 三维地质建模在地质科学研究中的意义在地质科学研究领域，利用三维地质建模技术可以更好地模拟地质过程、研究地质现象，为科学家提供更加直观、可靠的研究工具，推动地质学科的发展。

二、三维地质建模的现状2.1 技术发展随着计算机技术和地球科学领域的不断进步，三维地质建模技术得到了快速发展。

目前，已经出现了一系列成熟的地质建模软件，这些软件能够处理各种地质数据，实现从二维数据到三维模型的转换，为地质建模提供了强大的工具支持。

2.2 应用广泛三维地质建模技术已经在资源勘探、矿产开发、地质灾害预测、工程设计等领域得到了广泛的应用。

许多重大的地质工程项目都离不开三维地质建模技术的支持，这种技术已经成为地质领域必不可少的工具。

2.3 存在问题目前，三维地质建模技术仍然存在一些问题，比如数据质量不高、模型精度不够、计算效率低等。

这些问题制约了该技术在实际应用中的效果和范围，需要进一步的研究和改进。

三、三维地质建模面临的问题3.1 数据获取难题地质数据的获取一直是三维地质建模的难点之一。

地质数据涉及到多个学科领域，涵盖了地质勘探、地球物理勘探、地球化学勘探等多个方面，如何整合这些数据并且确保其准确性是一个重大挑战。

论文题目：基于ArcGis的煤矿巷道三维可视化与显示专业：地理信息系统本科生：宋军（签名）指导教师：贾建华（签名）摘要本文研究的内容是在Arcgis软件下，主要利用其中的三维分析模块和空间分析模块，实现水平巷道的三维模拟以及斜井与上下山巷道的三维模拟和可视化。

首先分析了巷道的几何网络及拓扑关系并对巷道进行了分类。

其次分析了可视化的原理和在Arcgis下不同要素三维显示的条件。

分析了数据库的优点，加深了对arcgis下 3Danaly和Spatial 分析模块的理解，，阐述了管线数据的层次模型和组织方式以及数据结构。

基于Arcgis的三维可视化与现实要求GIS类与专业3D建模软件，必须充分结合。

【关键词】：三维GIS，MGIS，可视化，数据模型Thesis topic: the coal mine tunnel-based three-dimensional visualization and display based on ArcGisProfessional: Geographic Information SystemName: Song Jun （Signature）Instructor: Jia Jianhua （Signature）AbstractThis article studies the content is under the Arcgis software, the main use three dimensional analysis module and the spatial analysis module, realizes level heading's three dimensional simulation as well as the slant hole and the previous dip entry's three dimensional simulation and the visualization. First has analyzed tunnel's geometry network and the analysis situs relations and has carried on the classification to the tunnel. Next has analyzed the visualization principle and under Arcgis the different essential factor three-dimensional display condition. Has analyzed the database merit, deepened to arcgis under 3Danaly and the Spatial analysis module understanding, elaborated the pipeline data level model and the organization way as well as the construction of data. Request the GIS kind based on the Arcgis three dimensional visualization and the reality with the specialized 3D modelling software, must unify fully.KEY WORDS:3dgis，mgis，visualization,modeling目录第一章绪论 (1)1.1 问题的提出 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1 Mgis研究现状 (2)1.2.2三维GIS的研究现状 (2)1.3可视化研究现状 (4)1.4三维GIS研究主要内容 (7)1.5 三维GIS软件概述 (7)1.6 三维GIS软件的应用 (8)1.7 本文研究内容 (9)第2章矿井巷道三维数据模型建立及数据结构 (10)2.1 GIS数据模型的概述 (10)2.2 面向煤矿应用的三维GIS数据模型 (11)2.3选择三维数据模型的原则 (12)2.4巷道的几何网络及建模 (13)2.4.1巷道网络系统的基本元素 (13)2.4.2维巷道数据结构 (18)第3章巷道的三维可视化 (21)3.1可视化的原理 (21)3.2 三维可视化处理过程 (21)3.3 三维图形生成原理 (22)第4章设计思路与实现 (23)4.1 数据的来源 (23)4.2 设计思想与研究方法： (23)4.2.1 不同文件的三维显示方法 (23)4.2.2 GRID和TIN表面模型 (24)4.3巷道空间数据库的建立 (25)4.3.1 数据导入数据库 (25)4.3.2 ArcScene下实现巷道的三维可视化与显示 (28)4.3.2.1的三维可视化与显示 (28)4.3.2.2三维可视化 (33)第5章研究与展望 (35)5.1 研究总结： (35)5.2研究展望 (35)致谢 (37)主要参考文献： (38)第一章绪论1.1 问题的提出煤炭是我国的第一能源，在一次性能源结构中占72%以上，高效安全的煤矿开采技术必将取代过去的人海战术。

ArcGIS Pro三维教程打开工程研究区域为新西兰惠灵顿Kelburn 郊区。

完成导入ArcMap 文档教程后，你将熟悉起始地图。

1.启动ArcGIS Pro 并根据需要进行登录。

2.在起始页的最近工程下方，单击打开其他工程。

注：如果已打开一个工程，请单击功能区上的工程选项卡。

在左侧的菜单项列表中，单击打开。

在打开页面上单击门户，然后单击页面底部的打开其他工程。

1.在打开工程对话框的门户下，单击ArcGIS Online。

注：如果你看到列出的是ArcGIS Enterprise，则必须添加门户连接或设置活动门户（设置为ArcGIS Online）。

或者，你可以从浏览器下载教程数据。

1.在对话框顶部的搜索框中，输入Convert a map to a scene tutorial，然后按Enter 键。

2.在搜索结果列表中，单击将地图转换为场景以选择工程包。

注：如果该名称下不只有一个工程包，请查看所有者列。

选择所有者名称为ArcGISProTutorials的项目。

如果未得到任何结果，请参阅未返回任何搜索结果。

1.单击确定。

此工程将打开Kelburn 郊区的地图视图。

表示步行路径、车行道路和区域划分的图层显示在深灰色的底图之上。

从地图创建场景在ArcGIS Pro 中，3D 地图被称为场景。

可在全球或局部模式下查看所有场景。

在全球模式下，地球被绘制成球体，视点通常是涵盖数千公里的数据。

该视图是大型研究区域的最佳之选。

在局部模式下，地球以视角方式绘制，视点通常是涵盖数万千米的数据。

对于小研究区域，此视图是最佳之选。

在此工程中，你感兴趣的区域非常小。

你需要将地图转换为局部场景。

上图：以新西兰为中心的全球视图。

下图：惠灵顿土地覆盖的局部视图。

1.单击功能区上的视图选项卡。

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三维地质建模的工作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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.在Arcgis中利用分层设色法实现DEM可视化分析，生成立体等高线、三维线框透视图、地形三维表面模型。

数据：汤国安ARCGIS数据里的DEM分层设色法：1、基于高程的分带设色一、提取等高线工具：空间分析里的，设置参数:二、分层设色对DEM进行分层设色。

;..生成的图：、基于高程数据的灰度影像2建立等立体等高线ARCSCENE打开，添加等高线，在等高线的属性里面设置：;. .生成：;..三维线框图1、将等高线转换成点要素执行命令【数据管理|要素|要素转点】得到：TIN 2、利用上述点建立TIN】|TIN3D分析工具管理|建立执行命令【得到：3、在Arcscene里面将TIN转换成三角形执行命令【3D分析|转换|由TIN转出|TIN 三角形】，并调整填充颜色的显示得到：;..地形三维表面模型利用上述构成的三维线框图添加面的显示。

再把上述之前建立好的等高线加上来，并调整透明度【图层属性|符号系统|唯一值设置|高级|透明度】，得到注：这里因为点数较少，所以得到的线框图比较简单，所以也就导致最后的三维表面模型有点生硬，不够贴合实际。

二、利用ARCGIS软件，基于地形晕渲法模拟一天中南京地形的光照变化（因为找到的南京地区的数据有问题，不能用，所以就用其他的DEM数据代替。

）1、提取坡度、坡向利用【空间分析|表面|坡度、坡向】得到：;..2、利用山体阴影提取当地在不同太阳方位角和高度角（参考坡向和）得到的图：=15°方位角=315°，高度角=15太阳方位角=225°，高度角°°，高度角=60°=315 °°，高度角太阳方位角=225=60 方位角;.。

基于钻孔数据的三维地层模型的构建在地质研究中，钻孔数据起着至关重要的作用。

这些数据能够提供地下岩层和地质构造的详细信息，有助于我们更好地了解地质历史和自然资源的分布。

随着科技的发展，基于钻孔数据的三维地层模型构建已成为地质研究的重要手段。

本文将介绍如何利用钻孔数据构建三维地层模型，包括前置知识、构建流程、模型制作、结果分析和结论。

在进行三维地层模型构建之前，需要掌握以下前置知识：地质学基础知识：了解地层学、岩石学、构造地质学等相关知识，以便对钻孔数据进行正确解读。

数据采集和处理知识：了解如何收集和处理钻孔数据，包括钻孔编录、样品分析、数据整理等。

计算机技能：熟悉计算机辅助制图软件、地质建模软件等，以便进行数据分析和模型制作。

基于钻孔数据的三维地层模型构建主要分为以下步骤：数据采集：收集钻孔编录、岩心样品、测井数据等，以便获取地层信息。

数据预处理：对采集的数据进行清洗、整理和转换，将其转化为可用的格式和类型。

模型配准：将三维地层模型与实际地理位置进行对应和校正，确保模型的准确性和可靠性。

网格划分：将三维空间划分为一系列网格，以便进行数值计算和模拟。

在三维地层模型构建过程中，需要使用专业的地质建模软件，如Arcpy、QGIS等，对钻孔数据进行处理和模型制作。

这些软件具有强大的数据处理和可视化功能，能够实现以下操作：数据导入：将钻孔数据、测井数据等导入到建模软件中，以便进行后续处理。

三维建模：利用软件的三维建模功能，根据钻孔数据建立地层三维模型，可直观地展示地层结构和分布情况。

属性分析：在建模过程中，可以对地层属性进行分析和计算，如地层厚度、岩石密度、电阻率等，以便更好地了解地下地质情况。

通过三维地层模型，我们可以进行以下方面的结果分析和应用：地层分布特征：观察地层的分布特征和变化趋势，分析不同地层之间的接触关系和沉积环境。

地质构造解析：利用三维地层模型，可以分析区域内的构造运动、断裂和褶皱等地质现象，为地质找矿和资源开发提供指导。