三维地质自动建模与可视化
地质结构三维建模及其可视化方法研究
中 图分类号 ：Ｔ ３ １ １ Ｐ ｌ． ２
文献标 志码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０ —６ ５ ２ ０ ） ６ ０ ５ －２ ０ １ ３ ９ （ ０ ７ ０ － １０ ０
３Ｄ— ｌ ｍｅ Ｖｉｕ ｌ ａ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｒ Ｇｅ ｌ ｇ ｃ ｌＳ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｖｏ ｕ ｓ ａ ｉ ｔ ｓ ａ ｃ ｏ ｏ ｏ ｉａ ｔｕ ｔ ｒ ｚ ｏ
体绘制技术是指直接 由三维空 间数据 场产生屏 幕上 的二 维图像 的可视化技术。与传统方法不 同， 直接体绘 制技术避 免
了将原 始数 据的部分属性映射成平面或 曲面 ， 而直接对精练及
中间几何图元的特点 ， 而且实现 速度较 慢 ， 以达 到实时绘 制 难 的效果。
处理后 的数 据进 行绘 制 ， 以生成二维 图像 。这种技术能够产生 三维数据场 的整 体图像 ， 包括每一个细节 ， 并具有 图像质量高 ， 便于并行处理等优点 Ｊ 。利用直 接体绘制 技术进 行地质 结构
的三维建模 ， 可以从 地质 研究与真三维角度反映地质结构的空
１ 地质 结构 的 三维 空 间数 据场 构建
直接体绘制算法按照 三维空 间数据 场的类 型可 以分 为规 则数据场直接体绘制 和非规则 数据场直 接体绘 制两种 。本文 采用规则数据场直接体绘 制技术进 行地 质结构 的建 模与 可视
Ｚ ＨＯＵ ｉｎ ． ｈ ｎ．ＣＨＥ ｕ －ｈ ｎ 。Ｚ Ｌａ ｇｃ ｅ Ｎ Ｓ ｏ ｚ ｏ ｇ ＨＵ Ｙｉｇ ｎ
（ ｅ ａ．ｏ ｉｕ ｌ ｅｇａｈｃＥ ｖ ｏｍ ｎ Ｍｉ￣ｒ ｆ Ｅ ｕａｉ Ｎ ｎ ｎ ｏｍ ｌＵ ｉｒｉ ， ａｊ ￣ａｇｕ２ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ＫｙＬ ｂ ｆＶｒ ａ ｏｒｐ ｉ ｎｉ ｎ ｅｔ ｎ ｔ ｔ Ｇ ｒ ｙｏ ｄｃ ｔｎ， ａｊ ｇＮ ｒａ ｎｖ ｓｙ Ｎ ｎ￣ ｏ ｉ ｅｔ ｎｓ １０ ６ ｈｎ ）
基于三维地质模型的岩土工程设计与可视分析彭昭
基于三维地质模型的岩土工程设计与可视分析彭昭发布时间：2021-08-25T09:38:52.896Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：彭昭[导读] 基于三维地质模型的岩土工程数字化的应用，成为我国岩土工程领域的主要发展方向身份证号码：43012119801119xxxx重庆 400000摘要：基于三维地质模型的岩土工程数字化的应用，成为我国岩土工程领域的主要发展方向。
岩土工程的三维地质建模和可视化分析研究，提高了岩土工程的信息化管理水平，在岩土工程领域具有一定的应用价值。
本文对岩土工程三维地质模型建模和可视化分析的特点进行了介绍，结合岩土工程基坑开挖施工的实际情况，提出了基坑开挖体的三维地质模型的建模方法，并对岩土工程基坑开挖体的三维地质建模的可视化分析方法进行了研究。
关键词：三维地质模型岩土工程可视化分析基坑开挖数字岩土1三维地质模型建模及可视化分析的特点1.1三维地质模型的建模特点岩土工程在对地质体三维模型[1]进行建模的时候，需要采用地质体的缓冲区建模方式进行设计。
因为在岩土工程的地质勘测过程中钻孔的数量比较少，如果根据钻孔的实际数量进行三维模型的建模，将会造成岩土工程的后面施工设计无法正常进行，所以本文采用三维地质体缓冲区建模的方式进设计，在实际工程中采用虚拟的方式引入虚拟钻孔，这样可以对建模区域的边界进行扩充。
在三维模型特定的位置引入虚拟钻孔，把虛拟钻孔的数量和实际钻孔的数量约束到模型中，并把缓冲区边界的虚拟钻孔和缓冲地质体进行三维地质实体模型的建模。
在岩土工程中通过计算机技术和岩土勘察技术等先进的科学技术，实现岩土工程三维地质缓冲区模型的建模以及可视化分析等功能。
1.2地质模型建模的三维可视化特点三维可视化[2]是通过三维图形的方法来对数据进行表达，并且在计算机屏幕上进行模拟显示的一种交互式技术。
在岩土工程的地质学中三维可视化得到了广泛的应用，三维可视化包括对颜色和纹理的表示、绘制以及显示等分析计算。
基于VTK的三维地质体建模与可视化系统研究
3.期刊论文潘结南.孟召平.甘莉.PAN Jie-nan.MENG Zhao-ping.Gan Li矿山三维地质建模与可视化研究-煤田地
质与勘探2005,33(1)
矿山三维地质建模与可视化技术研究,是"数字地球"、"数字矿山"的核心组成部分,是现代矿山信息化研究的热点和重点.本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术;并针对我国矿山开采和工程建设的特点,提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路,为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据.
其中实体模型建模是三维地质建模必不可少的描述性把握过程,主要包括构造实体模型、沉积实体模型以及主要已知油气系统分析,宏观把握后续建模实施过程。构造实体模型、沉积实体模型中相关三维空间信息,最终体现在三维构造地层格架数据体中已知油气系统分析与三维构造地层格架数据体静态分析之间是优势互补的;三维地质建模包括编码建模和交互式建模两种,针对断层、沉积相、隆起剥蚀及其它类型的地质单体,基于Rep边界替代法表述其空间接触拓扑关系,制订相应的建模规则、方法,指导后续建模;联合实施临清油气成藏动力学模拟,并对三维构造地层格架数据体开展静态分析,包括水平切片、构造图、沉积相图、油气系统分布平面图、厚度图、断层空间展布的剪切、可视化显示等,力求充分挖掘三维数据体的三维GIS功能。
露天煤矿三维地质地形建模、可视化及应用研究
Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ １ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｏ ｐ ｅ ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
ｔ ｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｏ ｐ ｅ ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｍｉ ｎ ｅ ，ｉ ｔ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ
中 图分 类 号 ： Ｐ ６ ２ ８ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ８ ６ — ０ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ，
＋Ａｒ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ 和Ｖ Ｂ ． Ｎ Ｅ Ｔ平台 ， 建立三维地形地质建模 Ｇ Ｉ Ｓ系统 ， 开发实现三维地形地质模型 的任意浏览 、 查询、 剖 面图绘制 、 储量分类计算 、 地质模型的实时动态更 新等功能 ， 为储量计算 、 煤质分析 、 采矿设计 、 计划编制等 提供基本 模 型数据支持 ， 具有现实的理论意义和应用价值 。 关键词 ： 三维地形地质建模 ； 可视化 ； 露天煤 矿
第２ ２ 卷第 ２ 期
Micromine软件的三维地质建模及可视化技术在固体矿产储量估算中的应用
在 此 基 础 上 建 立 起 地 表 Ｄ Ｍ 、 钻 孔 数 据库 、 探 槽 数 据 库 Ｔ
等 。为 圈定矿 体 做 准备 。
２ 单 工程 矿体 圈定 ．
与 固体 矿 产储 量 估 算 相 结 合 ，形 成先 进 实 用的 储 量 估 算软 件 是
目前 国 内地 学信 息 研 究 的 重要 方 向之 一 。 而 矿 山行 业也 迫 切 需
要 一 个 集三 维矿 体 建模 与 可视 化 、矿 山信 息 管 理 等 功 能 于一 体 的 三 维 应 用软 件 系统 。 三 维地 质 建模 及 可视 化 基 础理 论 研 究 的
深 入 ， 国 内外 地 质 矿 业 界 开 始 在 生 产 领 域 采 用 ５ 维 可 视 化 技 － 术 ，涌现 了众 多地 质 采矿 三 维 可视 化 方 面 的软 件 ， 而处 在 世 界 领 先地 位 的Ｍ ｉ ｏ ｉｅ 司 开发 的Ｍｉ ｏ ｎ 软 件 在 这 些 方 面 已 ｃ ｍ ｎ公 ｒ ｃ ｍｉｅ ｒ
捷 ，同时也 允 许地 质 人 员交 互的 修 改 圈定 结果 。 ３矿 体截 面 圈定 ． 矿 体 截 面 形态 的连 接 也 就 是 所 说 的切 剖 面 是 在 单 工程 圈定
三维地质建模及可视化
三 维 地 质 建模 是 指 用 适 当的 数 据 结构 利 用 相 应 的 软 件 在 计
如 见 矿 工程 以外 无 工 程 控 制 ，或未 见 矿 工 程 到 见矿 工 程 之 间距
固体矿产储 量估算流程
利 用 三维 地 质 建模 与 可 视 化 技 术 进 行 固体 矿 产 储 量 估 算 ， 是根 据 勘 查 工 程 获 取的 信 息 对 矿 床 的矿 体 形 态 、矿 石 质 量 、 品 位 、伴 生 元 素 分 布 、矿 石 量 、金 属 量 进 行科 学 的估 算 ，尽 管 不 同矿 产 、 不 同 勘探 阶段 资源 储 量 估 算 方 法侧 重 点 会 有 所 不 同 ，
三维地质建模及其可视化研究与实现
摘要摘要本文针对三维地质建模及可视化研究发展现状，在系统分析当前各种建模方法，并综合计算机辅助设计、科学计算可视化、计算机图形学、地质学等学科理论的基础上，提出了表面、体元混合建模的方法，并根据该方法设计了一套可行的三维地质建模及可视化技术方案，开发实现了一套三维地质建模及其可视化软件系统。
本文首先分别以ＮＵＲＢＳ曲面拟合和二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分方法为２条线索，使用表面建模法建立了三维地质构造模型：（１）研究了基于ＮＵＲＢＳ曲面的三维地质面重构方法，探讨了该方法的优劣及其应用场合。
（２）研究了基于交线识别及数据预处理的二维Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形逐层剖分方法，有效的解决了二维剖分方法产生的层位与断层作用处的几何不一致与拓扑不一致的问题。
在使用表面建模法建立三维地质构造模型后，本文研究了三维Ｄｅｌａｕｎａｙ四面体剖分方法并将它应用到地质建模中：以四面体为体元建立空间四面体模型来表达地质体内部拓扑结构，并基于四面体模型，实现了构造模型、块体模型以及它们间的相互转换。
在以上建模方法研究和试验的基础上，本文以ＯｐｅｎＧＬ为三维图形开发包，Ｍｏｔｉｆ作为用户界面开发工具，在Ｓｕｎ工作站的Ｓｏｌａｒｉｓ平台下，使用Ｃ／Ｃ＋＋语言开发了‘套三维地质建模与可视化软件系统，并使用该系统对胜利油田的实际地质数据建立了一个三维地质模型的应用实例。
关键字：三维地质建模，可视化，Ｄｅｌａｕｎａｙ剖分，ＮＵＲＢＳ曲面拟合，ＯｐｅｎＧＬＡｂｓｔｒａｃＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｓｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙｔｈｅｍａｔｕｒｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｅｘｉｓｔｅｎｃｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｓｕｒｆａｃｅ／ｂｏｄｙ—ｃｅｌｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｂａｓｉｓｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｏｉｌｆｉｅｌｄｄｅｐｉｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａｎｄｉｎｒｅｇａｒｄｔｏｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｃｏｍｐｌｅｔｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｈｅｍｅ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ．Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＮＵＲＢＳｓｕｒｆａｃｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｎｄ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎａｓｔｈｅｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，３一Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔｆｌｒｓｔｌｙ：（１）ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＮＵＲＢＳｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．（２）Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ２－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄａｔａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｇａｐｐｏｉｎｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｄｏｅｓｎ’ｔｍａｔｃｈｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｗｈｅｒｅｔｈｅｆａｕｌｔａｇｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｓｔｈｅｔｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｉｓｓｏｌｖｅｄ．Ａｆｔｅｒ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ３－ＤＤｅｌａｕｎａｙＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＤｉｓｓｅｃｔｉｏｎｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｏ３－Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ：Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎａｓｔｈｅｂｏｄｙｃｅｌｌ，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＧｅｏｌｏｇｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＭｏｄｅｌｉｎｇ、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＢｏｄｙＭｏｄｅｌｉｎｇＣａｌｌｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ，ｉｎｖｉｅｗｏｆｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｕｓｅｓｓｔａｎｄａｒｄＣ＋＋ａｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ．ＯｐｅｎＧＬａｓ３－ＤｇｒａｐｈｉｃｓｌｉｂａｒａｙａｎｄＭｏｔｉｆａｓＧＵＩｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｏｏｌｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅＴｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｎＳｕｎＳｏｌａｒｉｓｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｂｕｉｌｄｅｓａ３－ＤｇｅｏｌｏｇｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃｄａｔａｆｏｒｍＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌＦｉｅｌｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＤｅｌａｕｎａｙＴｒｉａｎｇｌｅ，ＮＵＲＢＳＳｕｒｆａｃｅ，ＯｐｅｎＧＬ声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士／硕士学位论文＝！三缍地厦建撞丛墓互塑丝婴窥墨塞班＝：。
如何进行地下空间三维建模与可视化
如何进行地下空间三维建模与可视化地下空间三维建模与可视化是现代科技的一个重要领域，它涉及到各种行业，如城市规划、建筑设计、地质勘探等。
在传统的建模方式中，无法准确地表达地下空间的复杂性和真实感。
而随着各种技术的不断发展，地下空间三维建模与可视化的应用也得以极大地拓展。
本文将介绍如何进行地下空间三维建模与可视化，以及其在不同领域的应用。
一、地下空间数据采集地下空间数据采集是地下空间三维建模的第一步。
常用的数据采集方法有激光扫描、遥感影像和地质勘探。
激光扫描技术可以通过扫描地面和建筑物来获取地下空间的数据，可以获得高精度和高密度的数据。
遥感影像可以通过卫星图像和航空摄影获取地面和地下地貌的信息。
地质勘探则通过钻探、地震勘探等手段获取地下岩层和地质构造的信息。
二、地下空间数据处理与建模地下空间数据处理与建模是地下空间三维建模的核心环节。
该环节使用数字化手段将采集到的地下空间数据进行处理，并生成三维模型。
常用的数据处理与建模软件有AutoCAD、SketchUp和SolidWorks等。
这些软件可以根据数据的特点和需要进行调整，生成精确的地下空间三维模型。
三、地下空间可视化地下空间三维建模的目的是为了实现地下空间的可视化。
地下空间的可视化可以通过虚拟现实技术来实现。
虚拟现实技术可以将地下空间的三维模型投影到显示器或头戴式显示设备上，使用户能够身临其境地体验地下空间。
虚拟现实技术还可以通过增强现实技术将三维模型与现实世界进行叠加，使用户能够直观地感受地下空间与地面的联系。
四、地下空间三维建模与可视化在城市规划中的应用地下空间三维建模与可视化在城市规划中有着广泛的应用。
通过地下空间三维建模与可视化，城市规划者可以更好地理解地下管线、地下设施和地下空间间的关系，从而更加精确地规划城市发展。
此外，城市规划者还可以通过虚拟现实技术模拟不同规划方案的效果，提前评估规划的可行性和影响。
五、地下空间三维建模与可视化在建筑设计中的应用地下空间三维建模与可视化在建筑设计中也具有重要意义。
基于三维地质模型的岩土工程设计与可视分析
基于三维地质模型的岩土工程设计与可视分析引言随着科技的不断进步，地质勘探和岩土工程设计的方法也在不断更新。
传统的二维地质勘探和岩土工程设计已经不能满足复杂工程的需求。
而基于三维地质模型的岩土工程设计和可视分析，成为了一个新的研究热点。
本文将介绍基于三维地质模型的岩土工程设计与可视分析的新技术和方法。
一、三维地质模型的构建传统的地质勘探和岩土工程设计主要依靠地质勘探工程师的经验和大量的地质资料。
这种方法难以准确的反映地下岩土体的真实情况，容易导致工程设计的不准确和工程质量的问题。
而基于三维地质模型的方法，可以更加准确地反映地下地质情况，提高工程设计的准确性。
1.1 采集地质数据构建三维地质模型首先需要采集大量的地质数据，包括地质勘探数据、地下水数据、地下水文数据等。
这些数据是构建三维地质模型的基础，可以通过现代地质勘探技术和遥感技术进行采集。
1.2 地质数据处理采集到的地质数据需要进行处理和分析，包括数据的清洗、整理、转换和建模等工作。
通过地质数据处理，可以将原始的地质数据转化为三维模型所需的数据格式，为后续的模型构建做好准备工作。
1.3 三维地质模型构建在进行三维地质模型的构建时，可以采用多种建模技术，包括地质建模软件和数字地球模型等。
通过这些工具，可以将处理过的地质数据转化为真实的三维地质模型，反映地下地质情况的真实性和准确性。
2.1 地质条件评价利用三维地质模型可以对地下地质情况进行全面的评价和分析，包括地质构造、地质层理结构、岩土体的物理力学性质等。
这些信息对于岩土工程设计具有重要的指导作用，可以为工程设计提供准确的地质信息和参数。
2.2 地质灾害评估利用三维地质模型还可以对地下地质灾害进行评估和分析。
通过对地下地质构造的分析和模拟，可以对地下水、地下岩层等的运动和变形情况进行预测和分析，为地质灾害防治提供重要的数据和依据。
2.3 工程设计优化在进行岩土工程设计时，可以将三维地质模型作为设计的基础，进行工程设计的优化和改进。
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三维地质自动建模与可视化
北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟
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一、前言
1.1项目背景
数字城市建设方兴未艾。
现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。
同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。
为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。
其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。
上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。
因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。
基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。
基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。
1.2历史回顾
2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。
但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业
图形处理和分析、跨专业交流提供了极大便利，也促进了配套技术的发展。
相比较国外发达国家，国内的三维地质可视化开发更多是处于探索和研究阶段，到目前为止还没有形成商业化的产品。
在国际化竞争日趋频繁和激烈的今天，自主开发一个具有竞争力的三维地质可视化产品是必须经过的一个历程。
从技术发展和技术进步的角度讲，从底层技术开始的自主开发显然是好事，不但掌握了底层技术，而且对于实际问题便于改进。
1.3存在的问题和解决方案
目前，没有相关的地质采集数据的标准，缺少对地质原始勘探资料的管理和有效应用。
当采用三维可视化技术描述地质体和应用于生产实践时，需要改造的环节就很多，总体包括三个方面：
1、地质勘察数据的有效管理和高效应用：其中的高效应用是目标，即勘察数据能否很快捷地应用于建立三维地质模型，这取决于两个方面，一是勘察数据是否有规范地系统管理，二是数据的可靠性。
建立和使用数据库可以解决第一个方面、但不能解决第二个方面的问题。
因此，最大程度保证数据库中的数据准确可靠是保证三维可视化工作效率和现实可行性的重要环节。
2、目前天津还没有专门针对城市地质体的三维可视化系统。
因此，即便是相关地质部门采集到原始勘探资料，可以实现某些形式地质对象的模拟，仍然在一些特定环节还不能很方便地进行操作（如信息的共享），这不是技术上能否实现的问题，而是从实用的角度能否快速方便的问题。
3、建立三维地质模型不是三维可视化设计的目的，而仅仅是开始。
利用建立起来的三维地质模型服务生产才是三维可视化设计的目标，这涉及到成果表达方式与行业规范的一致性。
系统的功能与生产要求有多大的差距则是影响效率和实用性的关键。
综合地，针对以上地质体可视化技术的发展历程和应用现状、以及天津地质行业的现实条件，地质三维可视化系统开发与应用的总体构想是开发先进和成熟的技术引擎、然后围绕上述三个方面的问题进行研究和应用，图 1表示了这种构想和完成该系统需要开展的工作、以及具备的总体功能。
构建的地质三维可视化系统由三个子系统组成，分别满足现场数据采集和可靠性验证、三维建模、三维模型应用三个方面的需要。
该系统由三个部分（子系统）组成，满足地质数据管理和应用的需要。
各子系统的开发目的和主要功能分述如下：
2.1地质数据检查系统
地质数据检查系统：该子系统脱离EV-Globe，在整个系统中起到EV-Globe的数据输入接口的作用，但自身由可以满足现场编录在若干环节的需要。
开发目的：三维建模的效率与数据格式规范程度和可靠性密切相关，数据录入和检查系统开发的目的就是解决这两个环节的问题，确保三维建模的效率（数天即可完成一个模型的建模或升级完善）。
主要内容：
地质数据库：该子系统的基础。
地质数据标准：即建立统一标准的数据录入格式，现场人员要保证完成这些常规表格的录入，即可进入数据库。
数据规则检查功能：这是非常适用和重要环节，由数据库接口的一个自主开发的图形系统组成，目的是把不同人员、不同部位获得的地质体几何信息用三维图形显示出来，判断现场地质人员在勘探数据解译、以及录入操作过程可能出现的错误，最大程度保证数据的可靠性。
最大程度上减少建模过程中因原始资料出错而导致的时间消耗。
2.2地质可视化系统
基于EV-Globe的二次开发：针对不同行业特定需求的补充性开发。
开发目的：针对地质工作需要对系统进行补充开发和完善性开发，使得系统更适应三维地质可视化建模需要。
主要内容：
地质建模模块：在EV-Globe基础上，根据地质钻孔数据和专业的插值方法生产三维地质模型，并针对一些特定条件和需求的完善性开发，使得EV-Globe处理这些行业性问题是更方便和快捷。
多媒体数据管理：在基本勘探资料基础上，补充相应的文本，图片，视频等非结构化数据。
2.3应用与管理系统
应用与管理系统：方便成果的推广应用，减少资金投入和应用难度，实现EV-Globe所建立模型的应用，包括对模型几何和模型中信息的应用。
开发目的：实现模型的生产应用，为城市建设和规划提供辅助信息，更好的为地下空间信息数据管理部门服务。
主要内容：
地质数据显示模块：这是满足成果完成审查后进行三维展示需要的开发，目的是保证地质数据以直观的三维可视化方式展现其空间特征，模型具有不可修改性。
地质数据查询模块：空间查询属性信息，并关联多媒体等相关数据信息，方便不同行业大面积推广应用。
地质专业分析模块：快速生成任意地质切面，对其进行直观三维展示，并输出相应数据信息，提供相关应用部门。
三、关键技术与可行性论证
客观地讲，如果没有足够的开发和应用积累，几乎不可能在较短的时间内实现预期目标，即便能完成开发，其稳定性也会受到制约。
为此，我们在过去几年中进行了大量的研发和相关的应用研究，以说明系统开发和应用的可行性。
3.1钻孔剖面图自动生成
根据钻孔数据，自动生成二维剖面图。
3.2钻孔柱状图自动生成
根据钻孔数据，自动生成钻孔柱状图。
3.3三维地质钻孔
根据原始的钻孔数据，在三维场景中生成钻孔数据的三维展示效果，直观的反应出钻孔的空间位置，深度以及各地层之间的关系。
3.4三维地质体自动建模
3.5 剖面分析
指定任意的剖面，生成地质三维剖面，直观进行地质剖面分析。
3.6隧道分析
指定隧道的路径和截面，动态快速生成隧道，反应出隧道开挖处地质层相关信息及可视化展示。
3.7开挖分析
指定开挖深度，反应出开挖范围内地质层相关信息及可视化展示。
3.8地层炸开
3.9地质体在数字地球中的展示
地质体建模的成果可以结合影像、矢量、三维建筑模型等空间数据信息，在数字地球的三维大场景中展示。
图三维场景地上模式
图地表透明模式
图地下模式
四、总结
目前，所规划的系统开发工作已经解决了全部的关键技术问题，并形成了初级产品，本系统开发和应用的实际效果主要取决于单位在管理和配合方面的实际成效。