地質體三維可視化表達的現狀與趨勢

王婷

摘 要 地質結構隨著三維可視化理論的不斷發展，三維地質建模和數據可視化技術早己經成為地質學家研究熱點。將實際地質工作中灰度數據進一步實現抽象成三維地物，運用空間分析和數據庫，三維數據模塊構成三維可視化模型可以提高工作效率。在我國，三維可視化建模技術己經被廣泛運用，因此，地質結構的三維可視化表達的未來也值得探討。

關鍵詞 三維可視化；數據可視化；地質結構；地質體

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0012-01

地質體的三維建模與可視化融合基礎的地理數據、鉆孔數據、物探解譯剖面數據，利用相關技術構建三維空間數據場，采用硬件技術實現立體化。它運用可視化技術揭示了地下世界，是地質學的前沿課題之一。以可視化技術為基礎，地學問題為核心，通過地質專家的邏輯和形象思維，地質信息的三維動態的反饋來分析相關的地學問題。由于地質構造比較復雜，同時又缺乏時勢性的實際問題，這也致使地質三維建模技術成為了國內外研究的熱點。

1 地質體的三維可視化

1）可視化?？梢暬且粋€心智處理過程，主要是促進對事物的觀察力及建立概念等。

2）地質體三維可視化。是地學可視化的一個分支，它的主要內容是進行地下地質礦體的三維空間可視化實現。

3）地學可視化。地學可視化是關于地學數據的視覺表達與分析，是科學計算可視化與地球科學結合而形成的概念，是關于地學數據的視覺表達與分析。

2 現狀

2.1 國內研究現狀

隨著數據可視化的發展，應用計算機技術，使得地質三維技術在國內取得了一定的研究成果。地質體的可視化在國內基本上都是以2D的形式出現的，很少有3D。目前，真正的地質體可視化還不很成熟。目前國內的三維地質系統有：地大的GeoView以及東方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大學與勝利油田合作研發的SLGRAPH以及中國油田大學的RDMS。關于高校的發展有：成都理工大學黃潤秋教授等人結合大型水利工程研制開發巖體結構三維建模，建立了一套巖體結構信息管理信息系統。還有曹代勇等人基于OpenGL提出了相關方法并應用在了三維地質模型的可視化研究上。國內的地質三維可視化技術軟件在功能的實現以及功能的完備性上差于國外的技術，比如空間分析和配色方案上仍然不能解決實際問題。

當前國內主要是對在三維可視化技術的實現過程上對一些具體的算法的研究。由于現在地質工作在不斷的深化，實際中出現的問題越來越復雜化，國內研發地質信息系統已經無法滿足目前的研究與需求，而國外三維建模的軟件對我國地質研究的針對性不強，無法滿足地質生產和研究。國內開發的軟件在地質工程中的應用較少，對復雜的工程地質結構體的建模能力的缺失，具體算法的實現的缺乏，導致在很多工作中無法解決復雜多變的實際問題。

2.2 國外研究現狀

20世紀80年代，我國的地學數據發展才開始萌芽，西方的發達國家就已經對地質學的三維可視化建模有了很大的突破性發展以及逐漸趨于成熟的地步。20世紀70年代，西方礦業界就在地質，礦業領域已運用了CAD技術。

在Simon W.Horlding等的研究成果表示，Lynx. Vulcan三維地質采礦軟件展示了關于空間數據庫的建立、地質體邊界的圈定和連接、儲量計算方法、采礦設計等。運用地下三維可視化技術可以構建地質模型，礦山形態模型還可以進行資源計算和采礦模型設計。結合形態學的方法，還可以應用該類模型知道礦區深部，邊部礦脈找礦預測，分析關于勘探洪城的合理布置，虛擬新的探礦鉆孔，減少礦產資源勘查風險。西方推出的比較著名的地質建模軟件有Gocad，GeoToolkit，EarthVision等，地球物理，地質等方面的軟件主要有Gocad，而其他的就是一些專門用來研究的地震分析建模和礦山三維建模的。

不同于國內的政策與發展，國外的許多三維可視化研究與實際應用都是以商業的形式存在的。國外的比較有規模，著名的軟件有澳大利亞的SURPAC軟件，公司MapTec研發的Vulcan，它主要的優勢是建模，采礦計劃的制定和測量，礦業設計、規劃、環境管理、空間建模、空間分析等功能。其次是美國MineSightruan軟件，M工NTEC公司研發的，可以對礦山企業進行一體化管理，該軟件的主要優勢是在處理三維圖形的功能上，開發的軟件功能很有特點。同時，它有很多的接口，可以和其他軟件進行搭配使用的優點。還有就是法國的Gocad軟件。

3 趨勢

三維地質信息GIS可視化的核心研究內容是三維地學模擬。而三維地質結構的可視化又是三維地學模擬的重要內容。地質結構的三維可視化技術在我國還處于發展的狀態。在以后的研究中，內容上需要做到關于在模型上的細節處理。在模型的細節處理上會更加的簡潔，地質模型格式統一化，對于大型地質模型數據會優化處理，數據計算和建模應會更加簡單，理想。同時以后在研發管理地質模型數據庫和相關數據引擎時，對大型的地質模型數據管理會更加規范化和簡單化。在對系統的功能設計時，會充分考慮實際問題的復雜化，并對三維系統的功能進行進一步的完善，增加許多現在沒有的功能以及增強現已有功能的作用和用途，為地質工程或項目工作者提供全方位、全角度、準確的動態地質信息和人性化的數據操作平臺。并與此同時國內能夠進一步商業化軟件。在現在的軟件模型展示過程中三維可視化模型的視覺效果受到了曲面平滑的影響，目前的模型曲面算法在未來的發展中肯定是會有所改進和完善的。實現現有的三維地質建模系統與其他專業的分析軟件的接口。為專業技術人員和地址科學家的研究，更多人群提供更好的支持與服務。

4 結論

面對地質結構在三維可視化建模中的諸多難題，目前的科技水平，還有很多的問題需要進一步研究與探索。隨著現在科學技術的發展，相信在未來的時間里，地質結構的三維可視化技術肯定會有很大的提升并且會解決更多的復雜的地質體實際問題，滿足實際工程的實際應用需求，而且用戶得到的界面會更加人性化和簡便化，更加直觀，真實地反映現實狀況，解決實際問題。與此同時，也希望科學技術的發展能夠提升地質建模和可視化理論與技術，解決更多的現在解決不了的更大范圍的地學問題，轉換為更多的現實生產力，為實現更美好的明天奠定基礎。

參考文獻

[1]董輝.地質體三維可視化原理與方法研究[D].長沙：中南大學，2003.

[2]朱良峰，潘信，吳信才.三維地質建模及可視化系統的設計與開發[J].巖土力學，2006，27（5）：828-832.

[3]于鴻華.三維地質體可視化技術設計與實現[D].長春：吉林大學，2016.

[4]朱大培，牛文杰，楊欽，等.地質構造的三維可視化[J].北京航空航天大學學報，2001，27（4）：448-451.

[5]陳軍，權文婷，周冠華，等.地質構造三維可視化系統設計與實現[J].海洋地質前沿，2009，25（10）：36-41.

[6]曹代勇.李青元，朱小弟，等.地質構造三維可視化模型探討[J].地質與勘探，2001，37（4）：60-62.

[7]周良辰，陳鎖忠，朱瑩.地質結構三維建模及其可視化方法研究[J].計算機應用研究，2007，24（6）：150-151.

[8]黃忠.地質三維建模與可視化技術的研究與應用[D].合肥：合肥工業大學，2008.