淺談地礦資源中三維數(shù)字地質(zhì)模型的研究與實(shí)現(xiàn)

畢明麗

（長春工程學(xué)院 吉林長春 130061）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，地質(zhì)學(xué)中的三維數(shù)字地質(zhì)模型的研究也逐漸趨于數(shù)字化、可視化及信息化。三維數(shù)字地質(zhì)模型技術(shù)是數(shù)字礦山中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山開采生產(chǎn)的基礎(chǔ)所在。文中通過對三維地質(zhì)模型的簡單介紹，提出了一種可視化的地質(zhì)模型系統(tǒng)。

1 三維數(shù)字地質(zhì)模型的介紹

三維數(shù)字地質(zhì)模型是隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的發(fā)展及地球空間信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上逐漸興起的，它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在三維空間的環(huán)境下，將空間信息管理、地質(zhì)解釋、空間分析和預(yù)測、地學(xué)統(tǒng)計(jì)、圖形可視化等工具相結(jié)合，并將其應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)研究中的一項(xiàng)技術(shù)。利用三維數(shù)字地質(zhì)模型技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對三維模型作任意的切面、剖面處理；將地層、礦體等三維模型詳細(xì)的顯示處理；可以對礦體進(jìn)行體積、儲量等方面的計(jì)算處理；同時(shí)該模型的兼容性及可擴(kuò)展性較好。

2 三維數(shù)字地質(zhì)模型的研究

由圖1所示三維數(shù)字地質(zhì)模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以得出一套三維數(shù)字地質(zhì)模型建立的系統(tǒng)主要包括基本的圖形系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及地質(zhì)模型的建立、顯示及查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于處理礦產(chǎn)勘查過程中采集到的地震數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)分析可到的有用數(shù)據(jù)信息，生成三維地質(zhì)模型，得到各類地質(zhì)圖件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字地質(zhì)模型的可視化研究。

圖1所示的三維數(shù)字地質(zhì)模型系統(tǒng)以客戶-服務(wù)器的工作方式在局域網(wǎng)中運(yùn)行。在客戶端運(yùn)行三維地質(zhì)模型軟件，在服務(wù)器端運(yùn)行需后臺操作的數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)采用分層的模塊結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行組織開發(fā)、移植及簡單的修改。

3 三維數(shù)字地質(zhì)模型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基本的圖形平臺系統(tǒng)是整個三維數(shù)字地質(zhì)模型系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)。在礦產(chǎn)資源的模型開發(fā)建立難度比較大、難以修改等缺點(diǎn)，加大了人機(jī)交互操作的工作量，所以基本圖形平臺系統(tǒng)要具有良好的可擴(kuò)展性。當(dāng)圖形平臺系統(tǒng)需要功能擴(kuò)展時(shí)，只需按照消息處理模塊的編寫規(guī)范，向消息分派模塊進(jìn)行登記記錄，而不需要變動其他的程序，進(jìn)而為系統(tǒng)中其他的功能模塊提供圖形顯示、圖形修改方面的功能。同時(shí)由于該平臺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與操作系統(tǒng)、硬件模塊間的唯一連接，因此圖形平臺系統(tǒng)要具備可移植性的特點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)需要移植時(shí)，只需要對信息來源及基本功能這兩個模塊作修改，確保了整體三維數(shù)字地質(zhì)模型系統(tǒng)的可移植性。同時(shí)在對系統(tǒng)的一些信息處理模塊進(jìn)行修改時(shí)，也不會引起其他信息模塊對系統(tǒng)性能的影響。

在數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中，將數(shù)據(jù)按工區(qū)分類進(jìn)行管理，其主要包括用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)、最終的圖件三類。用戶輸入的原始數(shù)據(jù)中包括測井的數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)以及層位表，是礦井勘探的基礎(chǔ)所在。中間數(shù)據(jù)是在用戶輸入的原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成的，主要包括剖面模型數(shù)據(jù)、斷面模型數(shù)據(jù)、儲層層面模型等，根據(jù)模型得到所需的圖件，同時(shí)又可以實(shí)施信息查詢。最終地質(zhì)圖件包含的種類比較多，不僅有斷層斷面的結(jié)構(gòu)圖，還包括小層面圖、地層對比圖等圖件信息。

地質(zhì)模型主要包括構(gòu)架模型和儲層模型兩種架構(gòu)。架構(gòu)模型用于表征斷層及地層的三維結(jié)構(gòu)形態(tài)，儲層模型則用于反映儲層中物性參數(shù)的分布形態(tài)。眾所周知，地理模型是一種三維的形貌構(gòu)架，其表示方法也多種多樣，本文采用網(wǎng)格來描述地質(zhì)模型的構(gòu)造面，其中采用網(wǎng)格對模型的三維面形態(tài)進(jìn)行描述。

圖2所示為玩味網(wǎng)格表示的地質(zhì)模型，它可以分為兩步進(jìn)行：

1.首先根據(jù)斷層及邊界，確定斷層的表示范圍，形成平面三角網(wǎng)格；

2.在三角網(wǎng)格的各個節(jié)點(diǎn)處插入測井?dāng)?shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)，獲得三維空間的網(wǎng)格地質(zhì)模型。

圖2 三角網(wǎng)格表示的地質(zhì)模型

4 結(jié)語

總之，采用三維數(shù)字地質(zhì)模型探索開礦環(huán)境中的三維地質(zhì)形態(tài)，將礦產(chǎn)勘查由難化易，將地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)的形態(tài)通過三維模型描述出來，再現(xiàn)真實(shí)的地質(zhì)環(huán)境，提高工作人員的研究效率。三維數(shù)字地質(zhì)模型可視化技術(shù)在礦產(chǎn)開采資源勘查、礦山生產(chǎn)管理等中的應(yīng)用，對提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益具有重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)又是目前地學(xué)領(lǐng)域研究的前沿所在。

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