煤层体三维建模及可视化研究

针对目前三维地质建模面临的两大困难——数据获取困难和煤层空间关系复杂这两个问题进行了研究:对于第一个问题提出了钻孔数据、剖面图数据和等高线数据综合利用的解决方案,对于第二个问题提出把复杂煤层地质情况化为简单、容易的基本结构单元再分别建模的思路.在建模方法方面,根据煤层的地质特征,从体建模和面建模两大建模方法中选择基于面建模的煤层体建模方法,又从面建模中选择建模速度快、精度比较高的TIN模型.最后利用可视化开发工具VisualC++开发出一个实验系统来生成煤层体模型,并利用OpenGL对其煤层体的三维模型进行了可视化.     

空间四面体剖分及可视化系统设计

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。针对三维建模时模型属性表达缺失和无法进行空间分析的问题,提出了一种TetGen结合WebGL来构建三维模型的新方法。该方法使用TetGen构建模型,既保留细节特征又能高效率完成地质体三维建模及模型的优化。同时,借助WebGL构建了三维模型的3D可视化系统,实现了细节层次模型的展示,并利用js完成模型的空间分析基本参数计算。提出的三维建模方法结合可视化空间表达的方式,不仅实现了三维模型快速准确的四面体剖分,还完成模型数据的组织与管理,强化了模型的空间分析能力,拓宽了模型在地学领域的研究与应用。     

基于VTK和QT的层状地质体三维建模及可视化研究

地质体三维可视化是科学计算可视化研究领域的重要分支。如何把地下无法透视的构造信息,进行三维可视化,一直是地学领域的热点和难点之一。基于此,针对层状地质体的结构特征和三维建模方法进行了研究,在此基础上运用开源可视化工具包(VTK)和应用程序开发框架QT,完成对层状地质体的三维建模及可视化。最后结合兴城深部探测野外示范与实验基地的实际地震勘探数据,实现了对该区域的地质模型构建及立体展示。实践表明,使用VTK和QT作为层状地质体三维可视化的开发工具是可行的,完成了该区域6个地层地质体三维建模以及结合地震数据的综合三维可视化。     

基于支持向量机的顾北煤矿北一矿区三维地质模型构建

三维地质模型是表征地下地层分布和地质构造的有力工具,可以简单有效的帮助地质解译和空间分析工作,但由于传统三维地质建模方法建模过程复杂、人为干扰影响大,非专业人士短时间内很难掌握并且建模质量难以保证。为满足矿山智能开采对高精度地质模型的需求,提高三维地质建模与可视化的高效性和直观性,提出一种基于支持向量机的三维地质建模方法,将地质体划分为大小均匀的栅格单元,根据栅格单元的属性类别构建三维地质体模型,并使用基于RBF核函数的支持向量机分类器对顾北煤矿北一矿区进行了实例验证,将模型进行开挖显示,与实际钻孔数据构建的地质剖面图进行对比,结果表明,该方法具有很大的适用性,并且可以很好的处理尖灭地层,建模效率以及准确率较高。     

巴彦乌拉矿床铀矿体分布与铀矿物赋存特征

巴彦乌拉矿床是二连盆地开发的第一个砂岩型铀矿床,在分析该矿床地质特征的基础上,对铀矿体分布与铀矿物赋存特征进行了研究。研究结果表明,该矿床矿体呈北东-南西向展布,矿体形态受层间氧化带前锋线控制,矿体连续、稳定,埋藏深度浅,平米铀量与铀品位总体稳定。铀矿物赋存形式为吸附态铀、铀矿物及含铀矿物,铀矿物类型为沥青铀矿、铀黑、铀石及铀钍石。这些特征十分有利于该铀矿床的地浸开发。     

面向体元结构的三维地质模型剖切算法研究

文章针对三维地质建模和地质数据可视化中重要的体元模型,通过对三维剖切面的隐函数刻画,研究了基于可视化工具包(Visualization Toolkit,VTK)的三维地质模型剖切算法。重点对四面体数据结构模型和六面体数据结构模型分别进行剖切算法设计和功能实现。在三维地质模型中应用该剖切算法,结果表明该算法能够较好地对矿区各种形态地质体进行任意剖切,可有效提高三维地质模型的剖切效率。     

基于SQL Server平台复杂地质体FLAC3D模型的构建

由于FLAC3D软件建立复杂三维地质体模型难度大、易出错,提出一种新的建模方法,即提取三维地质体建模数据并进行编辑成相应的表,把表导入SQL Server软件中,通过SQL查询语言生成FLAC3D可直接读取模型数据文件,从而实现在FLAC3D软件中准确、快速和自动化建立复杂三维地质模型的目的.通过云南某矿山的三维建模实例检验了该方法的可行性和高效性.结果表明:该方法在FLAC3D中建立复杂地质体模型具有一定的参考价值.     

北京市新生界三维地质结构模型构建

为解决日益突出的城市地质问题,帮助研究人员对城市地质调查数据进行可视化分析决策,首次建立了北京市新生界三维地质结构模型。由于原始资料精度的差别,将新生界模型分为两大部分分别构建：第四系建模采用基于网状含拓扑剖面的三维地质多体建模方法,利用拉伸策略改进了对多值问题的处理局限;新近系和古近系建模采用DEM垂向叠加的方法。模型的建立深化了地质研究者对北京市新生界地质情况的认识,为提高北京市的地下水开发效率、合理规划北京市的工程部署提供了数据支持。     

基于ArcGIS的钻孔和地质体的三维可视化研究与实现

钻孔数据能够记录大量的地质实体单元原始信息.针对钻孔和地质体的基本特征及真三维建模要求,采用E-GTP模型、多层DEM-GTP模型,并结合真实的钻孔资料以及各种勘查资料,实现了基于Arc GIS的地下钻孔、三维地质体可视化建模.重点解决了隐伏于地下透镜体的三维可视化,对于实现地质勘查工作的数字化和信息化具有重要的现实意义.     

三维地质建模技术在北京地铁建设工程中的应用研究—以车公庄西站为例

随着北京地铁建设的飞速发展,对于地质情况、地面建筑及地铁结构的资料的合理利用和整合成为地铁建设领域的一个热点问题。三维地质建模技术以其强大的实时建模功能及展示功能成为解决这一难题的重要手段。利用北京大学信息地质研究实验室开发的小场景建模系统(Creatar Project Explorer)对在建的北京地铁六号线车公庄西站工程进行了地质体、地铁结构及地面建筑物的建模,并进行了三种模型的联合展示,展示的结果表明,小场景三维地质建模技术能准确直观地反映地面建筑、地铁结构及地层的空间关系,方便建设人员对地铁信息、结构信息实现高效的管理。这些研究成果也为三维地质建模技术在地铁建设过程中的应用提供了借鉴。     

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

三维地质界面曲面建模关键算法

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法、地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法、地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

三维地质界面建模关键算法研究

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法,地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。本文就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法,地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

多级空间数据插值及其应用方法

分析了海量空间数据信息所面临的数据质量问题,对普通的空间插值方法进行了总结,提出了多级空间插值方法,并给出详细的算法流程.结合三维地质体建模进行了相关实验研究,结果表明多级插值可以保留三维地质模型的更多模型细节.     

三维地层构造发展现状

 三维地层模型在地下空间开发、油气资源开发和岩土工程问题分析中具有重要作用。论文系统总结了国内外学者在三维地层构造方面的研究,从3个方面系统阐述了三维地层构造的研究现状：①几种常用三维地层的面模型和体模型的建模原理、数据结构和各自的优缺点;②三维地层层面、层体的构造方法以及对特殊地质的处理方法;③三维地层模型误差产生的原因及其修正问题。最后,指出了三维地层构造研究中存在的一些问题,并对其发展趋势进行了展望。     

储层精细构造模型三维网格化技术

一个合理的三维网格是正确地质体模型的躯体和精髓,决定着地质模型的复杂程度和准确程度。针对储层精细构造模型保持地质特征的网格化技术研究对于中国陆相油气田二次开发剩余油认识具有重要意义。然而商业化建模软件和油藏数值模拟软件没有针对油藏中后期开发油藏精细描述的三维网格化的合理解决方案,建模及数值模拟的效果往往无法满足实际应用。以储层建模及油藏数值模拟软件最为常用的网格形式结构化网格作为主要研究对象,以老油田二次开发油藏精细描述为出发点,最大程度的保持地质特征来进行网格化。保持地质意义的网格化技术为储层精细建模和油藏中后期剩余油预测提供了技术保障。     

基于3DS MAX的火山地质景观三维建模与动态模拟研究

阐明了地质景观三维建模和成因动态模拟的研究意义,分析了国内外常用三维地质建模和模拟软件用于定性地质建模和模拟的不足之处,提出了利用3DS MAX多种建模和动态模拟工具,以定性、半定量、定量地质资料和数据作为数据源,进行地质景观三维建模和成因动态模拟。以吉林省伊通国家火山地质公园为例,介绍了火山地质景观自身及其地质背景的时、空信息组织和耦合方法;阐述了火山地质景观三维建模过程中空间尺度上的大、中、小层次结构及动态模拟过程中时间段的划分方法,建立起相互联系的空间三维可视化和时间动态模型。剖析了基于3DS MAX的火山地质景观定性-半定量模型和地质演化动态模拟的可靠性、精确性及适用性。     

红透山矿区三维地质建模与可视化研究

红透山矿区是中国开采深度最深的金属矿山之一,具有巨大的找矿潜力。本文采用三维地质建模和可视化技术方法,结合红透山矿区地质特征,以国际矿业软件Surpac为平台,建立红透山矿区地质数据库,在此基础上构建了矿区地表、断层、矿体以及地层三维实体模型。为提取地质控矿指标,基于地质体三维实体模型,通过地质空间立体单元划分,建立了岩性、断层、矿化分布等控矿因素的三维空间场模型,以及可控源音频大地电磁法CSAMT、瞬变电磁法TEM物探找矿指标三维空间场模型,直观显示了矿区地质体空间分布特征,为进一步开展红透山矿区深边部三维定量找矿预测奠定了基础。研究表明,三维可视化建模技术在隐伏矿体立体定量预测研究中具有明显优势,具有较高的推广和应用价值。     

基于网格的地质断层可视化三维建模方法

文章提出了一种基于三维网格的含断层的地质体建模方法。该方法根据钻孔数据建立三维网格来模拟地层面,依据断层数据来计算断层面方程和断层的断距,最后,结合所得的三维网格数据、断层面方程和断距,通过OpenGL生成模型。该方法能有效降低含断层地质体建模的复杂程度,有较强的适应性,所给实例展示了该方法的实际建模效果。     

裂缝性潜山变质岩储层地质建模方法——以锦州25-1S潜山为例

 针对裂缝性储层地质建模的难点和重点,在对渤海海域特殊变质岩潜山裂缝性油藏地质、物探、测井综合研究的基础上,针对国内外裂缝性储层地质建模的技术方法,提出了双重介质油藏储层的4步建模方法：① 建立基质和裂缝共用的三维构造模型;② 建立基质系统的属性参数模型;③ 建立裂缝网络几何模型,并将裂缝几何模型等效成裂缝参数定量模型;④ 动态校验模型。首次利用叠前地震反演资料做约束对裂缝发育的密度进行定量预测,并在此基础上根据成像测井解释的裂缝参数的统计规律对裂缝的三维分布进行预测,建立三维可视化的裂缝网络模型,将离散的裂缝网络转化为定量化的三维参数模型。以锦州25-1S油田裂缝性潜山基岩油藏为例,对裂缝性油藏（尤其是潜山油藏）的储层地质建模技术进行探讨和尝试。在对太古界潜山油藏构造、岩性、裂缝等精细描述的基础上,利用Fred和Petrel等先进地质建模软件建立了油藏的三维构造模型、裂缝空间展布及储层属性模型,对该裂缝性油藏进行了三维储层定量化表征,为该油藏开发方案的优化及实施奠定了基础。