基于地质数据库的三维地质建模技术及应用研究

基于地质数据库的三维地质建模技术及应用研究

作者：钟频

来源：《现代信息科技》2017年第01期

摘 要：本文讲述了使用GOCAD三维建模软件，导入三维建模地质数据库资料，对多源数据资料进行融合，采用三维地质建模方法来构建地下矿体三维实体模型，构建模型不仅时间短而且准确，与传统方法相比，具有很强的优越性，达到了地质三维可视化的目的并成功地将方法应用于实际的工程项目，取得了很好的经济效益。

关键词：地质数据库；矿体实体模型；三维可视化；GOCAD

中图分类号：TV221.2；TP391.7 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2017）01-0035-02

Abstract：This paper describes the use of GOCAD three-dimensional modeling software，import the three-dimensional modeling of the geological database，and multi-source data fusion，three dimensional geological modeling method is used to build 3D solid model of underground

orebody，the model is not only short and accurate，but also has strong advantages compared with the traditional methods，it achieves the goal of 3D visualization of geology，and applies the method successfully to practical engineering projects，and achieves very good economic results. Keywords：geological database；entity model of ore body；3D visualization；GOCAD 0 引 言

由于矿山开采的需要，计算机信息技术发展迅速，三维地质建模理论在地质勘探中的应用越来越广泛，对采用地质体数据建立三维地质数据库，利用三维地质数据库提供的数据将矿山地质体实施三维可视化，为矿山的开采提供重要的技术支持，已经是各个矿山采用的重要技术了，基于地质数据库实现地质体的三维可视化，使得地下矿体直接可视化，使得分析和解决问题变得直观。

对地质原始数据的处理方法、地质解译技术的好坏、三维建模方法的选择、建模软件的使用等都对三维地质体建模的逼真度有很大的影响，是三维地质建模的关键技术节点。本文以实际矿山为例，采用DataMine软件建立地质数据库，实施三维地质建模，系统地研究了基于地质数据库进行三维地质建模的关键技术，对地质体的三维地质建模具有指导意义。

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1 地质数据库的设计 1.1 地质数据库建立的意义

我国广泛开展地球科学研究和矿产资源勘查是从20世纪60年代开始的，积累了丰富的地质矿产勘探资料，这些资料信息涉及地球的表面和内部信息，对矿产勘探有着巨大的实际指导意义。国家的经济宏观政策、国土资源管理政策和矿产资源合理利用都依赖于这些数据，由于我国矿产资源分布的不均匀性，矿产开采时间过长，浅部地表矿越来越少，使得我们的矿产勘探难度越来越大。为了能科学准确地寻找到深部隐伏矿体，如何充分利用这些丰富的多源地质数据资料，构建三维综合地质资料数据库就成为解决问题的关键。 1.2 三维综合地质资料数据库的构建

三维综合地质资料数据库采集的数据来自地理地形图、地质图、物探、化探、遥感影像图、钻探资料和采矿资料，这些资料的格式有栅格、矢量和文本等各种各样的格式。数据资料包括原始数据资料、过程数据资料和结果数据资料，资料来源杂，时间跨度大，规范不统一。数据的坐标系统和比例尺不一定一致，为了数据模型间的无缝融合，只有统一坐标尺度，才可以做到多源、多维数据的融合，构建的数据库才能符合作为三维地质模型的数据源和数据要求标准。

构建三维地质模型对地质数据库的构建是关键，地质数据库构建的基石是采集的地质数据资料的质量。从地形图采集数据，构建三维地质模型顶界面，使用mapgis软件矢量化地形图，给得到的登高线赋予高程值，文件名和属性名的命名采用英文字符，否则在导入数据时会影响正确性。深部三维地质体建模的数据资料主要来自于地表区域地质填图提供的信息，大量地质原始资料地质填图路线数据从区域地质填图过程中获取。PRB是野外地质填图数据的存储形式，P是地质点，R是分段路线，B是点间界线，PRB路线数据具有信息量大、精度高，是浅部三维地质体建模的重要数据源。三维地质建模需要地质图提供数据，地质图有矢量地质图和栅格地质图，矢量地质图采用与PRB处理同样的方法；栅格地质图一般采用MapGis软件处理，生成与栅格地质图一致的框图，在图像处理中对地质图进行几何校正，将MSI格式转换为TIF格式，导入到GOCAD中，进行三维校正，得到DEM面的纹理，获得地质图的立体图件。TM/ETM+、ASTER和ALOS这三种遥感影像是三维地质建模经常用到的，将遥感影像数据导入到GOCAD软件中，录入的处理方法类似于栅格地质图的录入处理方法，将遥感影像数据资料设置为DEM面的纹理，采用高光谱分辨技术提取的各种矿化蚀变异常信息作为实体的属性值，为深部成矿预测提供数据支持，解译岩性和构造，尤其是与火山有关的环形构造及火山口的推断，为隐伏构造提供推断依据。钻孔数据资料是三维地质建模的关键数据，钻孔数据主要由钻孔位置表、钻孔测斜表、钻孔岩性表、钻孔曲线表组成，用钻孔数据资料来控制三维地质矿体的圈定。勘探线剖面图和CSAMT/MT剖面图是地质体三维建模的关键数据，钻孔和地表地质图数据对三维地质模型进行建模约束。

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利用上面多种方法获得的多源地质数据资料，构建一个横向分块，纵向分层的综合三维地质建模数据库，为三维地质建模提供准确、真实的地质资料，为三维地质建模提供数据支持。 2 三维地质模型的建立

在三维地质体建模过程中，运用等高线数据在GOCAD软件SMW中构建DEM面，将PRB数据投影到DEM面上，投影后的B过程及其对应的产状生成分段地质界面，原始资料数据库中的PRB数据以点（P过程）、线（R过程和B过程）、面（B过程对应的地质界面）等形式构成了三维立体数据；对勘探线剖面图和CSAMT/MT剖面图进行三维校正，将栅格地质图、遥感影像图平面数据设置成为DEM面的纹理，实现了不同平面数据的三维显示；重力数据体和磁力数据体以散点形式通过文本导入原始资料数据库，将重力三维数据体、磁力三维数据体的数值以属性的方式分别赋予给同一个实体模型。

首先以有限的综合地质数据库的多源数据资料为约束，运用DSI技术进行插值，经过插值获得的数据既能与原始的多源综合地质数据库采集的资料相吻合，又符合实际地质情况，实现了多源地质数据的融合，然后根据具体的建模数据资料，选择对应的建模单元，根据已有可靠性高的三维综合地质数据库采集的数据资料在三维空间内进行地质解译，在地质解译时就综合已有建模数据和综合考虑地质体的三维空间展布，实现不同精度数据之间的融合。以主要建模数据构建初始地质界面，高精度的数据对已构建的初始地质界面进行约束，实现主要建模数据与次要建模数据的融合，并使用点对线约束、点（线）对面约束，面对面约束3种关键约束来约束建模过程的实际操作，为建模数据之间的数据融合提供技术支撑，使得地质体的三维可视化准确度更高。

随着信息技术的飞速发展，对三维地质模型进行实时更新，为寻找深部隐伏矿体提供实时更新数据支持。建立三维地质建模动态数据库，采用数据资料动态更新算法，实施三维地质体动态更新的算法，保障三维地质体模型的自动更新，建立动态地质模型。采用能充分结合地质体特点，利用多源地质综合数据和地质实时获得数据对地质体模型进行实时更新，使得能实时、高效地更新三维可视化地质模型，为地质模型在深部隐伏矿体预测中提供更可靠的数据支持提供保障，是下一个研究的热点。 3 结 论

（1）三维地质建模是一个综合技术活，它是地理、化探、遥感、钻探、地质和采矿等多项技术的融合，为了获取矿体的三维地质建模数据，并使用这些数据，需要建立有统一坐标的数据坐标系，构建综合资料三维地质建模数据库。

（2）在数据入库的过程中，采用数据融合技术，对多源地质数据资料进行处理。将地质图、地形图、勘探线剖面图、遥感影像图、数字地质填图路线PRB数据、钻孔、CSAMT/MT剖面图的数据进行数字化，建立相应的三维地质数据库。

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（3）通过DEM面，将栅格地质图、矢量地质图、填图地质路线PRB数据、遥感影像图等地表地质综合数据库的资料完全融合，将深部地质体实施动态三维可视化建模，为深部隐伏矿体勘探提供数据支持。

先建立多源综合地质数据库，再采用动态数据库建模方法，利用数据库提供的数据资料，实现地质体的三维动态可视化，具体的优越性体现在：①地质结构和地质构造的动态三维逼真显示效果，可以十分直观地认识地质空间关系。②丰富的三维可视化功能，帮助专家对复杂地质条件下地质矿体的理解和判别。③利用地质体的建模功能，便于矿体储量和品味的计算，为地质矿产的开采提供评估依据，能准确提供开采评估报告，具有很高的经济效益。 参考文献：

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作者简介：钟频（1981-），女，湖南长沙人，研究生，讲师。研究方向：主要从事三维地质建模、三维可视化等方面的科研与教学工作。