GOCAD在龍門山某剖面的三維地質建模應用研究

成興東 夏時斌

摘 要：GOCAD是一款強大的地質建模和地質信息處理的專業軟件。文章簡要介紹了GOCAD軟件的一些基本情況，并且通過一個簡單的實例來說明GOCAD的三維建模過程，把物探解釋從二維帶向了三維，突破了復雜地形面和地下結構三維建模表達的限制，并在質量上達到了實際要求，提供了表達更為精確的地質模型，并在應用中逐步得到了推廣。

關鍵詞：GOCAD；高程數據；面；三維地質體、

前言

以往，物探工作者通過重、磁、電、震等方法獲得大量的地質信息只能通過各自的解釋獲得地下二維結構，并且依照各自的經驗推斷出地下構造和巖層的走向，進一步預測其變化規律，這樣造成的影響是不能充分地揭示其空間上的變化規律[1]，甚至有時通過各個方法得到的結果會產生對立。經年來，隨著計算機硬件技術以及三維技術的發展，物探工作也從二維走向了三維，通過三維解釋約束能夠更準確的了解地下結構。因此，各種三維建模軟件也有了生成的基礎。目前，三維地質建模軟件已經多種多樣，例如由阿波羅科技集團公司推出的軟件Micr，斯倫貝謝公司研發的Petrel建模軟件以及法國ENSG Nancy地質學院研制的GOCAD軟件，GOCAD地質建模軟件是主要應用于地質領域的三維可視化建模軟件，在地質工程、地球物理勘探、礦業開發和水利工程中均有廣泛的應用，是國際上公認的主流建模軟件[2]。文章主要介紹了GOCAD軟件的一些基本特點，在此同時用GOCAD軟件建立一個簡單的模型來說明GOCAD軟件的優越性。

1 GOCAD軟件介紹

GOCAD是英文Geological Object Computer Aided Design 的簡寫，顧名思義，它是為專門針對地質體、旨在幫助進行與地質體相關的工程設計而開發的一款軟件系統[3]。它是在國際上得到公認的主流建模軟件，在各個國家的眾多油氣公司得到了廣泛的運用，并且我國極力推崇于把GOCAD軟件應用在地質行業，GOCAD軟件主要是以工作流程為核心的新一代地質建模軟件，其界面友好，功能強大，易學易用，并且能夠在大多數硬件平臺上使用。GOCAD內置了多種地球科學分支學科的數據處理和分析的功能，從而為實現交叉學科團隊的統一協作，提供了統一強大的三維可視化平臺[4]。它即能構建幾何對象，也能對其空間屬性進行模擬。應用GOCAD軟件的三維地質建模方法可以構建出三維地質構造模型和三維儲層柵格結構模型[5]。例如具體可以用于油氣藏建模、地震解釋與地震屬性分析、地質解釋、井位優化與鉆井工程、油藏不確定性分析等。

三維地質模型包括地表地形和地下地層、軟弱夾層、斷層及裂隙等地質面。它們的空間形態，由于數據源類型和數據精度各不相同，不能用單一的數學模型表達，需根據實際情況區別對待，為此GOCAD建模軟件提供了多種方法，滿足建模的需要[6]。GOCAD具有強大的數據輸入接口，多種格式的點、線、面都可以直接輸入，如可以為*.txt點文件、采用屏幕定點、*.dxf線文件、井位加載、測井曲線加載、井分層數據的加載、層數據加載、斷層數據加載、地震數據加載等（注明：還有很多其余格式，在此不一一列出）。往往由于地球的不可入性，在地球內部的斷層、構造、巖層等都不能直接看見，而GOCAD確能夠把地下結構重構出來，包括它們的幾何形態、相互間的位置關系等[6]。GOCAD可以實現模型的任意旋轉、放大、縮小；可以揭開模型的部分塊體而單獨研究地下的某一個塊體構造，并且計算出它的面積、體積等；可以切除模型的某一個剖面而單獨進行研究；可以提取出模型的任一結構數據體出來進行其他方面的解釋研究等。GOCAD三維地質建模突破了復雜地形面和地下結構三維建模表達的限制，它從數據結構、工作模式和功能設置都實現了真三維化，能夠對各種地層、斷裂進行模擬，可以把重、磁、電、震、以及地質數據融合在一起進行約束建模，進而通過聯合解釋得到正確結果，解決了由各方法分離解釋而出現相互矛盾結果的情況，使物探解釋得到了進一步的提高。

2 GOCAD應用實例

GOCAD提供了多種多樣的建模方式，文章則通過一個簡單的實例來說明GOCAD的三維建模過程。

2.1 點的生成

GOCAD軟件能夠提供多種結構數據點的輸入，如高程數據、鉆井數據、剖面數據、地震數據等。GOCAD所利用的高程數據都是利用global-mapper軟件所轉化而成，將高程數據按照（X，Y，Z）的格式保存成文文章件格式，然后在GOCAD軟件中依次執行命令：File→Import Objects→Horizon Interpretations→X Y Z，然后打開點文件就可以將點集數據導入到GOCAD中，如圖1所示。

2.2 面的生成

在圖1中已經成功導入高程數據，下面利用上述數據生成地表面，具體執行過程如下： 在GOCAD軟件中依次執行命令：Applications → Wizard →Surface Creation → From Data （without internal Borders）→ From Points and Computed outline-Direct Triangulation →創建地表面的名稱 →Create outline Curve from Data points→Create Surface From Points and Curve，最后點擊確定就可以生成地表面，如圖2所示。

利用圖2生成的地表面可以看出地形的起伏高低，但是更進一步的判斷各個層面的生成年代及河流、斷層等都很困難，因此下一步需要在地表面上附上各種屬性。具體執行過程如下：先把想要投到地表面帶上的圖片放到GOCAD軟件中→ 右鍵單擊生成的地表面→ Attributes →Texture → Voxet→ 點擊圖片→點擊OK。最后會得到如圖3所示的地表面。圖3中的地表面形象的展現出了各個地層面、河流、斷層等。

2.3 體的生成

在GOCAD中，對于地質體模型的建立提供了兩種方法：第一種是網格模型對象（SGrid），第二種是實體模型對象（Solid）。文章主要介紹實體模型對象，同理，可以利用生成地表面的方式生成底面，底面高程可以任意設置。然后在GOCAD軟件中讀出地表面和底面四個坐標的經緯度，再把每四個坐標點組成一組TXT文檔，把點文件導入GOCAD軟件中，再分別利用點生成面的方式生成四個側面，這樣就可以生成一個三維地質體了，具體如圖4所示。

圖4中同樣可以把地質剖面附到側面上，其方法同在地表面附上屬性一樣，具體如圖5所示。這樣一個簡單的三維體就建立成功了，其在實際工作中能夠滿足物探工作者的一系列要求。

3 結束語

研究表明，GOCAD是一款強大的地質建模和地質信息處理的專業軟件，可以識別多種數據來源，極大地簡化建模，把物探工作從傳統二維解釋帶向了三維解釋，通過GOCAD三維解釋約束能夠更準確的了解地下結構，突破了復雜地形面和地下結構三維建模表達的限制，并在質量上達到了實際要求，提供了表達更為精確的地質模型，并在應用中逐步得到了推廣。但是，由于GOCAD在國內地質領域中的應用較少， 而且還存在著不少復雜問題需要研究解決， 尤其是關于復雜巖體地質建模等問題還有待深入研究。

參考文獻

[1]李愛軍，侯定貴.基于GOCAD的邊坡三維地質體模型的構建與應用[J].露天采礦技術，2014（6）：18-21.

[2]趙增玉，陳火根.基于GOCAD的寧蕪盆地云臺山地區三維地質建模[J].地質學刊，2014，38（4）：652-656.

[3]詹莉，劉聰元.GOCAD及其在烏東德工程的應用[J].工程地質計算機應用，2009（3）：33-37.

[4]邵國波，郭艷，蔡冰.GOCAD 軟件在三維地質建模中的應用[J].山東交通科技，2010（5）：25-27.

[5]黃靜莉，王清.基于GOCAD的三維工程地質地層建模研究[J].吉林地質，2013，32（3）：111-114.

[6]許國，李敦仁.GOCAD地質三維建模技術及其在水電工程中的應用[J].紅水河，2007，26（增刊）：113-116.

作者簡介：成興東（1989-），男，四川岳池，碩士研究生，主要從事于大地電磁研究。