基于改进的八叉树算法三维地质建模技术研究

术， 加速了三维地质建模在业界的应用。 伴随着计算机信息技术的
飞速发展 ， 在地质 科技发展 的强烈需求推动下， 三维地质 建模技术 越来越成 熟， 我国学者 在三维地质建模理论研究和实践应用都取得 了丰硕的成果 。三维地质建模 技术在众多 国民经济支撑行业 中都 有应用 ， 借助 ｆ 三维地质建 模工具 ， 能提升 行业 解决复杂地质 问题 的能力 ， 主要表现在 ： 三 维地质 模型可 以构建复 杂地 质环 境的立体 场景 ， 让各种地质元素 的三维空 间关系得 到体现 ； 可以方便 、 快速 、 高精 度的计算矿体 储量 ； 可 以精确展现地质 体的保 平面） 图与剖面 图， 确保平面） 图与剖面图所表达的构造形态相容 ， 并且可以平、 剖面 三维联动修改 ， 通过三维地质模型 ， 进行各种空间分析 ； 便于以形 象、 直观 的方式 向非地质 专业的用户介绍矿产的空间形态与开采技 术条件 。 寻拢 一种能应付各种复杂地质条件 ， 并且精度高的三维地 质建模技术 ， 就显得很 关键 。
父节点的指针、 指向子节点的指针和节点数据； 线性八又树能提高
空间运算效率 ， 节省 大量 存储 空间 ， 但节点间的拓扑关系只能通过 计算获得 。
４基于八叉树数据模型 的三维地质建模
采用八叉树细分算法对地质对象进行建模 ， 可以 体 现地质数据 的多源组合 ， 地质体及其属性 的多尺度划分 ， 通过 空间体 元建 立各 种地质对 象之间的联系 ， 为空 间分析提供支持 ， 也为地质 体的三维 可视化提供 了数据 支撑 。 采用改进的线性八叉树数据模 型构建三维 地质模型 ， 首先要整合地质 形态资源 ， 获取原始地质资料 ； 其次 ， 离 散化 点状对象 ， 依据精度要求 ， 采用线性八 叉树 编码计算公式进行 编码； 然后， 根据每一个对象数据的分层性特征， 按照数据精度规则 对每一个体元进行离散化， 得到相对应的单元格 ， 这些单元格具有 的属性不 同， 可 以根据其不 同的位置进行映射 ， 从而建模 出多级的 模式 ， 也就是根据数据的精度选择一些 比较适合 的尺寸 ， 对单元格 再做进一步的细化 ， 接着根据得 到的中心点在投影平 而上形成三维 坐标 。 最后获得三维地质体模型 。 根据三维地质数字化模型构建方 法， 建立地层、 断层、 岩体和储层等地质体对象的多尺度组织及索引 方法 。 将地质空 间对象抽象为点 、 线、 面和体等数据类 型来表达 。 点 状对象 的离散化 只需要按 给出的精度 ， 根据公式计算编码就好 ； 线 状对象的离散化就是根据线状对象各个段的属性不一致来划分 ， 按 精度要求对线状体按属性值进行 划分 ， 离散为各个点 ， 然后按离散 点进行八叉树编码 ， 将一些对象进 行离散化 的实质就是将 而状 的对 象投影到空间上去 ， 再根据数据精度对 投影后的对象再进行进一步 的细化 ， 使得根据 细化后 的中心点去 构建三维坐标 ， 接着根据每一
的三 雏地质 建模 具有借 签意 义。 关 键词 ： 三维地 质 建模 ； 八 又树 ； 块 体模 型 ； 属 性 插 值
中图分类号＂ Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ １ １引言
文献标识鸦： Ａ
文章编号： １ ０ ０ ７ ． ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ９ － ０ １ １ １ 一 Ｏ ２
三维地质建模是在虚拟环境下进行地质分析的关键技术 ， 它是
空间预测、 空 间信息 管理 、 地质解译 、 地质统计学 、 空 间分析 以及 图
形可视化等技术的融合。 最早是九十年代由加拿大￣ Ｓ ｉ ｍ ｏ ｎ 。 Ｗ
Ｈｏ ｕ ｌ ห้องสมุดไป่ตู้ ｉ ｎ ｇ ￣出来 ， Ｊ ． Ｍａ Ⅱ ｅ ｔ 在三维地质建模 中使用离散光滑插值技
节 点。 然后对８ 个子节点进行判断 ， 若子节点 的立方 体被 完全填满 ， 就是黑节点 ， 不用分解 ； 若子立方体完全是空 的， 也不 用分 解 ， 是 白 节点； 若子立方 体部分填 满 ， 称为灰节点 ， 需要继续分解 ， 直到分 解 为白节点 ， 黑节点或者达到设 定的最小节点值 。 立方体每分解一次 ， 边 长变为原来 的二分 之一 ， 会产生八个子立方体 。 八叉树 的根节 点 是第０ 层， 根节点 的子节点是第一层 ， 依此例推 ， 第ｎ 层分辨率是ｎ ， 第Ｏ 层分辨率是０ 。
八叉树的编码有普通八叉树编码和线性叉树编码， 普通八叉树 编码是用指针来记录八又树的每个子节点， 便于数据的插入、 删除 和查找操作 ， 但需要的存储 空间大 ， 如果分辨率稍微大一点 ， 由 于地 质的复杂性和地质数据量的庞大， 用普通八叉树编码存储地质信息 不现实。 线性八叉树编码只记录叶子节点信息， 节点信息包括指向
应用 研 究
基于改进的八叉树算法三维地质建模技术研究
钟 频
伸 南林业科技大学涉外学院， 湖 南长沙 ４ １ １ ２ ０ １ ）
摘要 ： 针对传统的三维地质建模 方法难以反 映现 实地质体 的真 实形 态， 本 文提 出采用改进的八叉树细分法构建地质体三雏形态， 以空 间体元做 为联 系各种地质对 象的载体， 方便对地质体实施 空间分析， 这种构模 法能应对各种复杂的地质 条件， 并且构模精度 高， 对其余矿 山
２地质建模理论依据
三维地质建模要应用到插值和拟合理论 ， 对缺少地质数据的地
方进行推断， 它涉及到数据信息－ Ａ ＇ － ￣、 地质统计学等多种学科。 由于
矿体有可能分布在复杂 的地层 ， 它们 的地质条件 具有 不连续性和非 均质性 ， 获得的地质资料相对于整个矿区来说 ， 是相当稀 少的， 如何 获得更 多的地质 资料 ， 通过地质统计 学来推 断未 知区域 的地质 资 料， 由于 是通 过地 质统计学来来获得未知 区域 的资料 ， 那么 由于 采 用的地质建模方法 的不同， 同一 套数据 ， 会构建出不 同的地质数据 模型， 为了提高建模 的精度 ， 本 文采用 了八叉 书数 据模型实施三维 地质建模 ， 构建地质体的三维块体模型 。