邹艳红三维地质隐式建模技术与应用素材
三维地质建模及应用实例
三维地质建模及应用实例张宝一;吴湘滨;王丽芳;刘修国;吴信才【摘要】文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例.在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型；在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析；地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件.【期刊名称】《地质找矿论丛》【年(卷),期】2013(028)003【总页数】8页(P344-351)【关键词】三维地质建模;实体模型;场模型;应用实例【作者】张宝一;吴湘滨;王丽芳;刘修国;吴信才【作者单位】中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083;中国地质大学(武汉)信息工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)信息工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】O23;P6280 引言随着“数字矿山”“数字油田”“数字城市”等概念的日趋成熟，二维空间信息表达方式的局限性愈来愈明显，众多地学研究领域都迫切需要从真三维空间角度来分析和解决问题，从而将三维地质建模研究推向了前所未有的战略高度。
所谓三维地质建模，是指运用现代空间信息理论和技术，在计算机中建立能反映地质空间内部结构与各要素之间的关系及其物理、化学属性的空间分布等地质特征的数学模型，对地质空间及相关的人类工程活动进行真三维再现和分析的科学与技术［1］。
基于伪速度模型的三维地质模型快速构建方法
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald14①作者简介：肖大志（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为开发地质，三维地质建模。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2102-5640-2084基于伪速度模型的三维地质模型快速构建方法①肖大志 周展 曾晓华 董德喜（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东湛江 524057）摘 要：在储量计算、油气田开发方案研究、正演模拟、油气藏渗流机理研究中，构造不确定性是一个重要的影响因素。
为评价构造不确定性影响，常规方法需要分步建立不同构造条件下的三维地质模型，且难以保证不同模型间地质参数分布一致性。
采用新方法，只要先建立基础模型，再通过基础模型的构造层面与相应条件下构造层面建立相应虚拟速度模型，即可实现基础模型在特定条件下地质模型的快速转换，同时实现基础模型和特定模型间地质参数分布的一致性，并有较好的推广应用价值。
关键词：三维地质模型 构造不确定性 伪速度模型 时深转换中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)04(a)-0014-03Rapid Construction of Three-Dimensional Geological ModelsBased on Pseudo- Velocity ModelingXIAO Dazhi ZHOU Zhan ZENG Xiaohua DONG Dexi(Zhanjiang Branch of CNOOC, Zhanjiang, Guangdong Province, 524057 China )Abstract: Structural uncertainty is an important factor in reserve calculation, research on oil-gas f ield development plan, forward modeling and reservoir f low mechanism study. In order to estimate the inf luence of structural uncertainty, conventional methods need to establish three-dimensional geological models under different tectonic conditions step by step, and it is difficult to ensure the consistency of geological parameters distribution among different models. Using the new method, as long as the basic model is established first, and then the corresponding pseudo velocity model is established through the structural layer of the basic model and the corresponding structural layer under the corresponding conditions, the fast conversion from the basic model to the geological model under the specific conditions can be realized, and the consistency of the distribution of geological parameters between the basic model and the specific model can be realized, which has a good application value.Key Words: 3D geological modeling; Structural uncertainty; Pseudo-velocity modeling; Time depth conversion构造因素是储量计算、油气藏前期方案研究、正演模拟、油气藏渗流机理研究中需要考虑的一个重要因素。
基于大数据和虚拟仿真技术的水文地质实践教学新体系改革探索
基于大数据和虚拟仿真技术的水文地质实践教学新体系改革探索作者：闫佰忠周亚红于开宁李铎李方红刘昭邱淑伟来源：《现代职业教育》2022年第34期[摘要] 为了提高水文地质实践教学的时效性和前瞻性，通过融合大数据和虚拟仿真技术，构建了基于室内实验室、室外实验场、校外实践基地和多种专业软件仿真模拟的“四维度”水文地质教学实践平台。
采取“虚实互补、以虚促实”的教学实践原则，扩充丰富了教学实践内容，增强了学生教学实践过程的操作性和锻炼性，完善了实践成绩评定体系，解决了教学实践场地、师生比低、资金不足的问题。
实践证明，这一平台能满足水文地质学相关课程的室内和野外实践教学要求，达到了强化学生专业知识实践，增强学生的野外独立工作能力和创新能力的预期目标，同时为地下水科学与工程专业进行工程教育专业认证服务。
[关键词] 大数据;虚拟仿真;水文地质实践教学;新体系[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2022）34-0046-04随着社会经济发展对工科应用创新型人才的迫切需求，高等教育对大学生的创新实践能力也提出了越来越高的要求。
特别是在新形势下，国家对人才的需求发生了变化，学科的战略发展方向改变以及地质行业转型的时期，对于高素质、具有创新实践能力的卓越工程师人才的培养提出越来越高的要求。
地下水科学与工程专业（前身为水文地质专业）是河北地质大学国家级特色专业、河北省一流本科专业建设点、河北省高等学校品牌特色优势专业，在学生培养方面已经具有完善的培养体系，但是传统的实践教学环节已不能完全满足“卓越工程师”培养的需要。
如何在大数据、虚拟仿真等新兴技术快速发展的新形势下，按照社会需求和新工科的要求进行课程体系整合，探索虚拟现实、数据挖掘等新兴技术促进水文地质实践教学改革，进而培养卓越的地下水科学与工程专业技术人才，已成为刻不容缓的工作。
目前，在新工科和工程教育专业认证背景下，大数据和虚拟仿真技术广泛应用于地质、水文地质实践教学中。
基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究
基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究王嘉伟1，2， 王海军1，2，3， 吴汉宁1，2， 吴艳3， 韩珂3， 程鑫1，2， 董敏涛3（1. 西北大学 地质学系，陕西 西安 710069；2. 西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；3. 中煤科工西安研究院（集团）有限公司，陕西 西安 710077）摘要：隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题，而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。
目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅，缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。
针对上述问题，以陕北某煤矿作为研究对象，对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。
首先，完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作，建立煤矿地质数据库。
其次，利用DepthInsight 建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作，即以钻孔分层数据作为地层控制点，通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序，并处理初始层面模型中的穿层异常，构建地层面模型和地质体模型，再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。
然后，采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息，利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。
最后，创建截断网格模型，通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型，实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。
基于三维地质模型，从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。
研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的精准治理提供靶区，助力煤矿智能开采建设。
关键词：煤矿三维地质建模；隐蔽致灾因素；地质透明化；几何建模；属性建模中图分类号：TD67 文献标志码：AResearch on transparency of hidden disaster causing factors in coal mines based on3D geological modeling technologyWANG Jiawei 1,2, WANG Haijun 1,2,3, WU Hanning 1,2, WU Yan 3, HAN Ke 3, CHENG Xin 1,2, DONG Mintao 3(1. Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, China ； 2. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University, Xi'an 710069, China ； 3. CCTEG Xi'an Research Institute, Xi'an 710077, China)Abstract : Hidden disaster causing factor is the key issue that restricts the construction of intelligent coal mining. The 3D geological modeling is the main technical means to achieve transparency of hidden disaster causing factors. At present, the 3D geological modeling technology of coal mines mainly relies on geometric modeling and attribute modeling as a supplement, lacking disaster attribute modeling for hidden disaster causing factors. In order to solve the above problems, taking a coal mine in northern Shaanxi as the research object, the 3D收稿日期：2023-11-09；修回日期：2024-04-07；责任编辑：盛男。
视景仿真技术课件ch4-2 三维地形场景生成 34
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图5
Application Type 程序应用类型，即你以何种方式漫游，提供的选择有 高飞，低飞，地面漫游，固定视点等等，一般用默认的地面漫游方式 ，如图6所示。
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图6
Select IG
选择要使用的显卡类型、帧速要求、转
换出的文件类型等，一般使用默认值，如图7所示。
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图9
Culture
选择默认的就可以了，如图10所示。
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图10
Stop
如图11所示。
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图11
全 部 设 置 好 后 ， 点 Finish 就 将 DEM 高 程 数 据 导 入 Project 中 了 。 单 击 Project/Source Data Library/Elevation Data可以看到刚才导入的文件， 右键单击选择Add to Window就可以在Thumbnail 面板中看到该高程图。
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2.1 Terra Vista软件的操作步骤
(1)DEM数据的导入
打开Terra Vista程序后，点击file下的New Project ，在弹出的对话框中选择路径保存，此时的保存类 型为*.ter（打开一个Project也是打开它的*.ter文 件），如图1所示。 在 鄱 阳 湖 的 例 子 中 ， 将 工 程 命 名 为 project4pics4km。
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图2
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s6/29
图3
projection
一般选择Flat Earth，如图4所示。
图4
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三维地质建模技术的研究与应用
由于 斜 井只有地 面坐标 和地下坐标 ， 断点 深度是测量 深度 ， 在二维 上进 行断点组合难 度 大且 准确率 低 ， 所以在 建立 构造 模型 时， 用 应 ｐ ｔｅ ｅ ｒ 软件内置的斜井轨迹校正程序， ｌ 输入斜 井 的井斜角、 方位角数据 ， 建立 斜井轨 迹模型。 对 斜井 的层面 海拔深 度进行校 正 ， 测井解 释层 将 面深度 回送到斜 井井轨 迹上 ， 输出斜 井轨迹 数 据， 将对应层面点坐标 及垂深 进行校 正。 校正后 使断点与斜井轨迹吻合， 能准确反映 出断点空间 的真实位置， 降低组合难 度。
２２ 点 重 组 ．断
《 ｅ
断点数 据在Ｐ ｔ ｅ软件 中的三维可视化 ， ｅｒｌ 使过 去 抽 象地 按 数据 分 析进 行 的断点 组合直 观化 ， 从而降 低了断点组合难度， 并提 高了准确 度。 从理论上讲 ， 同编号的断点应分布在同一 相
平滑的曲面上 ， 通过对 ｌ条断层的２ ４ ４ ４ 个断点的 反复分析判 断后， 发现绝 大多数断点都 在 主断 层面上， 但有少数断点偏离主断层面分析其原 因 有以下几种情况 ： ２． １ 除 组 合 不 当断点 。例 如 １ ２．去 ＃井 深 ８０ ２ ｍ处 断点 原来 解释 为７ 号断 层的 断点 ， ｌ 经
谗
图１斜井断点与轨迹 图２ ｌｃ ｏ ｗｅｌｔｐ示 意图 ｏ ｋ ｔ ｌ ｏ １ ．确保断层面穿过 油层部位断点 ．２ １
Ｉ． ．４ １ 断层附近构造 异常处理方法 利用断层和层位产生Ｈ ＲＩ Ｏ Ｉ Ｓ Ｏ Ｚ Ｎ Ｌ ＮＥ ， 激活其控制点， 调整层位 在上 下 盘的位置直到 合 理， 完成 之后再做一次ＭＡＫＥ Ｏ Ｉ Ｏ ， Ｈ Ｒ Ｚ ＮＳ使 断层和 层位 接触 关系按编辑 结 果重新 计算 ， 、 建 立合理的断层边部构造。 』 １ 建立三维相控属性地质模型的技术关 ． ２ 键 １ ． ． １ ２ 井所在网格值与单井单 层属性 曲线保 持一 致 利用ｓａｅ ｕ ｌ ｌ 流程， ｃ ｌ ｐ ｗｅ ０ ｌ ｇ 对加载的单 井孔 隙度 、 渗透率 、 饱和度屙 眭曲线数 据进行离 散化时采用最大值法， 生成离散化属性模型。 这 样可保证 井所在网格 值与单井单 层属性 曲线保 持一致 。 １ ．确定变异函数 主方向 ．２ ２ 』 选择要模拟 的沉积单元生 成一张 变差图， 反映该 沉积 单元 在平面 上的变 异性 ， 由此确定 主变程方向 １ ． 定不同沉积微相控 制下储 层属性 参 ．３ ２确 数变成范围 受 储层砂体 沉积特 征控制 ， 储层属性参数 的分布 存在 非均质性与 各向异性 ， 因此 需要 确 定不 同沉 积环境下的不 同沉 积微相储层属性 的 。 主次方向以 及垂向方向变程 数据。 ． ２、 三维地质模型 在油 田开发中的应用 ２Ｉ ． 数字化油藏， 展现三维形态 Ｉ 地 质模 型建立后 ， 把地下的油藏 形态进 行 了数字化， 直观地 反映出地 层的构 造形态， 断层 【 的倾 向、 向、 层之 间的相互 关系， 走 断 了解地 层 层位之 间的接触关系。
基于杨赤中推估法空间插值的三维地质隐式建模
基于杨赤中推估法空间插值的三维地质隐式建模邹艳红;黄望;阳宽达;褚慧慧;毛先成【摘要】杨赤中推估法是一种对空间域复合变量通过连续的几何滤波过程来建立核函数的最小二乘推估法,建模过程简便且能基于少量已知数据点取得好的建模效果.针对地质勘查中离散、稀疏而不规则分布的地质特征点数据难以构建地质体三维模型的难点问题,提出了一种基于杨赤中推估法的三维地质空间插值与模型建立的自动化方法.该方法首先以地质特征点数据库为基础,选用负幂指数函数模型建立适合三维地质空间插值的杨赤中推估法估值数学模型;在此基础上,构建一套基于杨赤中推估法的三维地质空间插值计算和地质体隐式建模的自动化实现流程与程序;最后以实例矿化插值数据为基础,采用基于移动立方体算法的三维隐式建模方法,快速构建实例矿体三维模型.与人工交互圈定地质体边界和进行矿体推断的三维地质显式建模相比,这种方法能快速直观地分析地质特征并处理样品分析数据,方法可行且高效.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】10页(P384-393)【关键词】杨赤中推估法;负幂指数函数模型;空间插值;三维地质建模;隐式模拟;大尹格庄金矿;山东招远【作者】邹艳红;黄望;阳宽达;褚慧慧;毛先成【作者单位】有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】P628+.2;P618.51杨赤中滤波与推估法是20世纪60年代由中南大学(原中南矿冶学院)杨善慈(1991)提出并发展起来的空间估值方法。
三维地质建模技术研究现状及其测绘应用
三维地质建模技术研究现状及其测绘应用摘要：地质测绘非常复杂且困难，通常存在三维实体，由于科学研究的不断深入，三维地质模拟引起了全球科学界的高度关注，目前正在开发各种三维地质模拟软件已被广泛使用。
也应用于各个领域，例如地质学、矿产资源学、水文学、环境学等等。
本文从地质的结构、类型、分布等方面对地质的三维特征进行系统分析，总结了三维地质模拟软件在国内外地质构造、地质工程、采矿勘查、物理学等领域的发展现状。
关键词：三维地质建模技术; 地质测绘; 应用;1 、三维地质建模技术的理论基础地质结构的形状具有两个基本表示形式：“数字”（结构元素，例如发生和规模）和“形状”（空间形式），复杂的地质结构始终可以通过点、线和面来建模。
三维地质建模技术可以收集许多元素并进行分析，尤其可以在空间坐标系中执行三维形态解释和分析。
作为管理三维地质现象的GIS，应将主要地质现象考虑为地层、缺陷和矿体。
地层是特定地质时代中的地层或岩石，相互连接的地层位于界面之间，可以位于具有趋势、坡度和深度数据的平坦楼梯前面。
但是，结构界面并不是真正的稳定表面，而是由于趋势和趋势变化而形成不完整的表面。
为了获得梯度，通常使用井数据，井测量数据和振动数据来确定波缺陷的表面积。
缺陷类似于地层，将岩体分为上下壁，但通常具有特定的表面，特定的宽度和特定的角度，检测和描述方法与地球表面一致。
为了确定矿物质的范围，必须通过表面勘测、地下挖掘和地质测深来确定。
通常通过钻孔的测斜仪数据计算，按照一定的规则（根据垂直和水平截面）放置钻孔，穿过钻孔的三维坐标（X,Y,Z）以及矿体的顶部和底部。
数字表面模型可以通过DM 模型来描述。
事实上，一些现有的地理信息系统软件也使用这一计算方法。
在地质勘测中观察到的数据，包括岩层和矿石，在空间分布方面非常不相同，在许多情况下只有几个不同的点。
由于情况复杂、迟觉运动畸变、损害和其他因素，如果存在诸如缺陷之类的不连续层，则数据的连续性和完整性将受到损害，数据的原始分布有时会发生变化，然而，你无法在整个区域进行持续的探查，因为牵一发动全身。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
随着三维地质建模理论和技术的成熟，出现了大量的三维地质建模 软件，如国外的澳大利亚MAPTEK公司的Vulcan软件、英国Datamine 公司的Datamine Studio软件、澳大利亚Surpac公司的Surpac Vision软件、 法国Nancy学校开发的GOCAD地质建模软件、澳大利亚Micromine公司 的 Micromine 软 件 ； 国 内 的 三 地 曼 公 司 的 3DMine 软 件 、 迪 迈 公 司 的 Dimine软件，以及QuantyView和Titan 3DM等三维地质建模软件 。
中南大学
Central South University
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
基于现有三维地质建模软件的地质体三维显式建模过程：
导入勘探工程数据 建模数据处理
生成单项工程数据
确定需要建模的地质体
调整单项工程数据的显 示样式
导入DTM数据及勘探线 数据
人机交互圈定 圈定剖面地质界线
人机交互建模 生成地质体线框模型
研究意义：相对显式模拟的地质体界线推断和交互式圈定， 隐式模拟方法可省去烦琐的人工操作过程，生成三维模型高效 且直观，便于对矿体进行概略性研究和进行储量的快速估算
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题Leabharlann 三维地质隐式建模的相关研究：
部分学者结合几何、函数或空间统计的空间插值方法（如： 径向基插值、反距离加权、多项式插值、样条插值、克立格插 值、相似变形插值等）利用三维数据重构算法进行三维地质体 曲面重建，再基于面或体模型的地质体构模方法进行三维地质 体模拟；还有部分学者基于不规则的地质体离散数据，结合空 间插值方法构建连续的三维数据场，进行三维地质体重构或隐 式模拟的尝试 。
3） 田宜平，袁艳斌，李绍虎，吴冲龙. 建立盆地三维构造-地层格架的插值方法. 地球科学中国地质大学学报, 2000,25(2): 191-194
2） P. CALCAGNO, G. COURRIOUX, A. GUILLEN, D. FITZGERALD, P. MCINERNEY. How 3D implicit Geometric Modelling Helps To Understand Geology: The 3DGeoModeller Methodology Society for Mathematical Geology[C]. The XI International Congress, 2006.
此后，国内外许多学者对三维地质建模与可视化技术进行了大量的 研究与实际应用工作，如：基于类三棱柱体的三维数据模型，广义三棱 柱构模技术，三维断层模拟和复杂地质体三维建模的线框模型以及三维 地质多体建模方法等的研究与应用。目前，地质体三维建模与可视化技 术得到了快速发展并已进入实用化阶段。
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三维地质建模（3DGM）技术经过多年的发展已日趋成 熟。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
存在问题：
现有的三维地质建模软件能够对各种复杂地质体 （如地层、构造、矿体等）进行三维建模，但建模 过程一般是按照显式模拟的方法，即首先基于勘探 工程数据绘制勘探线剖面，再在三维可视化环境下 按剖面人机交互圈定地质界线并生成地质体三维模 型，过程较为繁琐，且不同的人圈定的地质体有时 差异较大。
软件功能应用 生成地质体块体模型
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
基于Datamine的地质体三维显式建模实例：
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基于Vulcan的地质体三维显式建模实例：
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
1）Cowan E J, Beatson R K, RossH J, et al. Practical implicit geological modeling[A]. In: Dominy S(ed). Proceedings of 5th International Mining Geology Conference[C], Carlton South, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2003: 89-99.
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博士学位论文答辩
三维地质隐式建模技术与实例应用
国家自然科学基金项目（41102204）资助
邹艳红
zouyanhong@
中南大学地球科学与信息物理学院
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主要内容
1.三维地质建模研究现状与存在问题 2.三维地质隐式建模技术 3.三维地质隐式建模应用实例 4. 总结与讨论
1 地质体三维建模研究现状与存在问题
三维地质隐式建模的出现与研究意义：
随着三维可视化各种算法的发展与成熟，一些研究工作者 试图通过三维隐式建模方法：首先对已有地质体样品数据进行 样品数据组合并按一定的插值方法来确定空间分布函数；然后 利用空间分布函数和已知数据来预估未知数据，从而获得整个 空间的相对完备的地质体数据；最后使用三维地质体曲面重建 算法对地质体进行三维建模与可视化，快速自动生成三维可视 化模型。
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1 地质体三维建模研究现状与存在问题
三维地质建模（3DGM）技术的发展：
Simon Houlding等学者首先结合地质建模系统研究了空间数据库 的建立、空间数据模型与数据结构、地质体三维表达等三维地质建模理 论，其中，规则三维格网(Regular 3D grid)、非规则块(Irregular block)、断面(Sectional)和体(Volume)数据结构等是后来三维地质建模 软件实现的基础。