基于GeoView三维地质建模的一般过程.doc

※ 专题论述 问题探讨 ※ 基于GeoView三维地质建模的一般过程 刘军旗1 毛小平2 孙秀萍1 （1中国地质大学资源学院 武汉 430074，2中国地质大学能源学院 北京 100083） 【摘要】三维地质建模是目前与地学相关的各领域的研究热点之一。本文介绍了在GeoView的基础上建立三维地质模型的一般过程，包括地表数据处理、剖面数据处理、地层—构造格架的建立、三维模型数据的有效性检验和三维模型的建立等步骤。由于三维地质模型涉及的因素较多，因而本文在介绍过程中对示例数据进行了简化处理，仅以GeoView中的B-Rep模型为例进行了说明。 【关键词】GeoView B-Rep模型 三维地质建模 1 GeoView简介 GeoView是由中国地质大学（武汉）国土资源信息系统研究所研制的具有自主知识产权的可视化地学信息系统平台。该系统采用多S结合与集成的方式，融合了常用数据库技术（DBMS）、辅助设计技术（CADS）、地理信息系统技术（GIS）、地球空间定位技术（GPS）、遥感技术（RS）、专家系统（ES）、三维建模和空间分析技术（3DS）等，形成了一套从基层信息技术支持到上层行业应用的完整系统平台，并形成了与之相应的八大应用系统（地质调查系统GeoSurvey、水文泥砂系统GeoHydroloy、地质灾害系统GeoHazard、河道信息系统GeoRiver、盆地模拟系统GeoPetroModeling、数字矿山系统GeoMine、城市管线系统GeoPipe和水电地质三维系统GeoEngine）,完成了数十个与地质相关的软件研制项目。 2 GeoView中B-Rep模型的应用 地质领域三维模型的建立是进行地质体三维可视化模拟、分析、计算和评价决策的基础，可以使地质分析建立在三维数字化空间中进行直观地整体考虑。三维建模（三维地质体模拟）是在已知的一维、二维等空间数据和信息的基础上，根据合理的计算与插值算法和地质知识，在三维空间重新构建地质体的过程。 已知的条件和参数越多（勘察数据越充分），所推断的结果（所建的三维模型）就越接近实际的空间展布情况。其数据源主要包括地表测绘数据、地质观测数据、钻孔数据、平硐数据、物探数据、已有平面数据和剖面数据等属性，均为空间数据，所采用的数据结构也是多种多样的。下面仅以其中的（B-Rep）模型为例进行介绍。 B-Rep模型采用实体的边界来表达实体，将空间对象分解为点、线、面和体4类元素的集合，每一类元素由几何数据、类型标志及相互之间的拓扑关系组成，三维实体用它的边界来表示，同时通过空间拓扑关系建立各边界之间的关系。这种模型既有利于三维地层—构造格架内部实体的各种空间位置和拓扑关系的保持，也有利于进一步对三维灾害地质体模型进行矢量剪切分析和过程演化模拟。 这一过程主要包括数据源规范化整理，一维、二维数据的三维化，边界的确定，地表DEM和DTM的生成，钻孔、剖面和平面数据空间位置联系的建立，工程区有效实体空间区域的划分，地层—构造格架的建立，三维地质建模和三维模型的整理修饰等步骤。 3 示范数据源说明 为简化说明，我们简化了示范数据源。数据源主要包括一张地质平面图和五条剖面图，而且用颜色替代了岩性的纹理。其地下地质体分布如图1所示。在工作区域内从上到下有三个面，分别记为面一、面二和面三，其中紫色面（面一）西北方和紫色面与褐色面（面二）之间是两次岩浆岩侵入区域，紫色面与褐色面是模拟的侵入边界面，红色面（面三）是依据5个剖面推测出的断层面，把岩浆岩以外的剩余部分一分为二，是沉积地层区域。各个面和四周的边界都被地表面切割从而形成了图一上的起伏上界。底面是地质体的模拟底面。建好后的三维模型如图2。图2顶面是地表，地表面上有各类地质界线，可见的两侧面是地层，以不同颜色区分。 4 地表数据处理 地表数据处理主要包括等值线部分处理和地质界线符号部分的处理两部分（航片或卫片的叠加等部分略）。 等值线部分分为两种情况，一是在GeoView中或类似软件中生成的等值线，二是其他软件生成的等值线或平面图纸。前一种等值线的每根计曲线或首曲线本身带有高程属性信息，而且在专用的图层中，可以直接提取并三维化，后一种情况需要先从图中提取出等值线信息（如是图纸还要经过扫描矢量化处理）和等值线中的高程标注，导入GeoView中进行等值线高程批处理赋值操作，然后再三维化处理。处理结果如图3所示。 地质界线和地质符号的处理是从平面图中提取出地质界线、构造迹线与地质符号等，然后投影到三维化后的地表上分类存储，并用工作区边界进行裁剪。处理结果如图4所示。 5 剖面数据处理 剖面数据处理包括剖面数据提取、剖面与平面对应关系处理、剖面三维化和剖面插值等。为简化说明，仅以地层、其中一条断层和岩浆岩岩体为例进行说明。剖面数据提取主要是从已有剖面中提取出三