維地質模型與可視化

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1、三維地質模型與可視化吳強、徐華1.中國礦業(yè)技術大學，中國資源開發(fā)工程，中國，北京10083.2.北京化學工程學院，中國，北京102617.回信請寄往吳強(郵箱：wuqiang@cumtb.edu.cn)于2003年8月收到回信.摘要三維地質模型技術將在地址數(shù)據(jù)的獲得方法、存儲方法、過程與展示方法上帶來巨大變化.但是，自從反應地質實體的地址數(shù)據(jù)承受住多樣性、不確定性和復雜性特征后，不夠完善和不夠便捷的軟件系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)得到迅速發(fā)展.一些超大規(guī)模的模型、斷層的數(shù)學模型和褶皺的地質模型已經(jīng)得到發(fā)展以至于能夠展示復雜地質結構的空間地址構

2、成.以三維地質模型為目的的應用系統(tǒng)的構造已經(jīng)確定；隨著土壤模型和模型應用與核心一樣的確定，基于空間數(shù)據(jù)處理的一個新穎設計概念也已提出.三維地質模型技術的理論與方法有望得到進一步的豐富和發(fā)展.鑒于這些理論與方法，基于特征的可視化導航技術得以提出.隨著地理數(shù)據(jù)庫，圖形庫和知識庫的動態(tài)模擬系統(tǒng)的整合，地質學家將能夠獲得以直觀、形象和精確地方式融入的部分特征和全部特征.關鍵字：三維地質模型，地質模型，系統(tǒng)結構，可視化數(shù)字資源的條形碼：10.1360/02ydo475三維地質模型與可視性關鍵技術問題是解決“數(shù)字地球”實施計劃的關鍵技術.

3、目前，三維地質模型主要存在以下困難[1-5]：(1)三維空間數(shù)據(jù)難以獲得：目標與形象復雜的三維地質模型依賴于原始數(shù)據(jù).當簡單數(shù)據(jù)是稀少、不充分，地震剖面數(shù)據(jù)的能力和分辨率不足以及遙感數(shù)據(jù)模糊時，建立復雜的三維地質模型是很困難的.因此要精確的描述地質實體的空間屬性的變化是不可能的.(2)地質實體之間的空間關系是特別復雜的.由于斷層引起了地層的不連續(xù)分布，巖塊巖性各不相同，時間的動態(tài)本質和地質過程也體現(xiàn)了這一特征.由于地質實體包含多值面的地質現(xiàn)象，如斷層、褶皺、數(shù)據(jù)特征、拓撲關系和相關計算程序更加復雜.此外，多年生的地質勘探研究和

4、區(qū)域映射運動和包含地質對象多樣性的復雜離散模型已經(jīng)得到很大程度上的發(fā)展.但是這些模型不能確定空間，時間，和模擬的地質對象和保持其連續(xù)性之間的結構的關系.(3)空間分析能力有限.客觀因素(如幾何復雜度)、不連續(xù)性和不確定性都存在與幾何模型中，客觀因素如應用于三維地質模型過程的多樣性等已經(jīng)導致了用于建立三維地質模型的成熟的理論和技術的缺失和在空間分析能力上現(xiàn)有系統(tǒng)的限制.一．三維地質模型的設計地質結構的幾何形狀，如褶皺，節(jié)理，斷層和裂縫，以如下兩種基本方法展示：特征描述和空間分布.前者通過應用其本質特征，如：發(fā)生、規(guī)模，來展示其結

5、構；而后者通過展示從不同復雜的地質結構中提取的幾何圖元的點，段、表面和體素.這種方法能夠給數(shù)學分析和地質結構形狀的空間描述提供支持.1.1超大數(shù)據(jù)模型根據(jù)空間劃分原則，即：一個物體的任意復雜形狀能夠通過明確的簡單形狀來處理，依賴于超大數(shù)據(jù)的三維地質模型在論文中得以設計.如果問題的對象是由依賴于地質層位的離散點組成，那么一個超大數(shù)據(jù)模型是根據(jù)這些點的空間聚類，而且能根據(jù)如下方法確定：如果一個空間域，集合，即是的一個離散點，而且由中的點組成.集合，包含了這兩個集合中的點，那么稱反應這兩個集合的空間類的為空間.定義如下：這里，即：最

6、小細胞的形成和空間層次.中的值的合并可以代表整個空間分布.每個組成三組分等等.代表分別形成上部和下部的視野和封閉邊界的.為了減少冗余以保持數(shù)據(jù)的連續(xù)性，子集中的所有點來自子集，集合，這里，是開集中所有界點構成，是開集中所有內(nèi)點構成.因而就可以精確的確定.綜上，空間域可以定義為：也就是說：所研究的區(qū)域可被分成幾個大數(shù)據(jù)子集，一個基于模型的可利用構造的.所有的固體模型的合并將能夠完整的描述空間幾何形狀復雜地質體.1.2描述斷層的數(shù)學模型在回顧現(xiàn)有的在3維斷層的建模技術，最受歡迎的應用技術是由布萊寧等描述的.圖1.大數(shù)據(jù)模型關于三維

7、地質模型與可視化是基于幾何數(shù)據(jù)，如區(qū)域研究中地震反射數(shù)據(jù)和觀測，斷層表面通過每一交叉的斷層線和斷層點可以相應的形成.在三維地質模型中一個故障的網(wǎng)格模型的可視化的實現(xiàn).但是，這些方法可獲取構造模型的大量數(shù)據(jù)，而且處理超大表面的有效過程，例如，逆斷層是不可用的.此外，沒有什么方法可以預測斷層在抽樣范圍內(nèi)的斷層的連續(xù)性.為解決這些問題，在三維地質模型中一種新穎的處理的斷層模型的方法在論文中的已處理.如果兩個故障點的坐標，如：，斷層面的傾角和方向可以得到、預測和演繹端層面的三維空間幾何結構.當收集足夠的相關時，確保形成端層面的梁斷層點

8、的深度可以得到縱向處理.也就是說，這兩個斷層點應滿足條件：在這個區(qū)域里不難滿足此要求.因此，只要相應橫層地質、傾角的斷層面上的兩斷層點是斷層面賦予的，其一能精確地斷層面的孤立方程.當一個故障平面方程計算利用三維坐標等參數(shù)斷層的性質和一系列的內(nèi)插的斷層實體的故障.一系列的內(nèi)插的