工程地質學三維

① 三維地質建模的簡介

三維地質建模（Three-dimensionalgeological modeling ）是一個基於數據/ 信息分析，合成的學科，或者說是一個整合各種學科的學科。這樣建立的地質模型匯總了各種信息和解釋結果。所以是否了解各種輸入數據/ 信息的優勢和不足是合理整合這些數據的關鍵。我們的儲層一般都會有多尺度上的非均質性和連續性，但是由於各種原因我們不可能直接測量到所有的這些細節。
那麼藉助於地質統計技術來生成比較真實的，代表我們對儲層非均質性和連續性的認識的模型是一個比較有效的研究儲層的手段。同一套數據可以生成很多相似的但是又不同的模型，這些模型就是隨機（stochastic）的。
那麼什麼是地質模型呢？地質模型是一個三維網格體。這些網格建立在surface，斷層和層位的基礎之上。它決定了儲層的構造和幾何形態。網格中的每一個節點都有一系列屬性，比如孔隙度，滲透率，含水飽和度等等。一般來說，節點的尺度為200英尺×200英尺×1英尺。不過具體的模型節點尺度要取決於油田的大小，要解決的關鍵地質問題的尺度以及模型的商業用途。不同情況下建立的地質模型節點尺度會有很大差別。地質模型的建立可以細分為三步：建立模型框架，建立岩相模型，建立岩石物性模型。

② 地質三維建模一般用什麼軟體

我們單位用的是理正勘察三維地質軟體，您可以了解，我們用鑽孔、縱斷面圖、剖面圖來做三維工程地質模型。而且可以從工程地質勘察軟體直接導入地質數據。

③ 三維地質建模方法

自20世紀80年代以來，研究人員提出了許多三維地質模型來模擬地質體，使這方面的研究有了長足的發展。通過對國內外大量的三維地質建模方面的文獻和專業軟體的研究分析，三維地質建模方法大體可歸納為三類：離散點源法、剖面框架法和多源數據耦合建模法。

1.2.3.1 離散點源法

在地質找礦中，經常需要根據少量的離散點采樣數據(如地質測繪或鑽孔資料)來獲取地質體的形狀，從而為進一步指導找礦起指導性的作用。因此，研究如何實現空間散亂點數據場可視化的方法具有一定的意義。

Carlson(1987)從地質學的角度提出了地下空間結構的三維概念模型，並提出用單純復形模型(Simplicial Complex Model)來建立地質模型。Victor(1993)、Pilout(1994)則具體應用Delaunay四面體的三維矢量數據模型研究離散點地質建模問題。Lattuada(1995)對3DDT(3 Dimensional Delaunay Triangulation)在地質領域內的應用進行了研究，表明四面體格網能很好地用於地質體的三維建模，優點包括：四面體單元易於建立索引；模型易於手工編輯；可通過相鄰關系導出拓撲結構；約束三角剖分易於實現面約束；四面體非常便於可視化，同時具有較高的表達精度；易於實現搜索和關系查詢等。Courrioux et al.(2001)基於Voronoi圖實現了地質對象實體的自動重構。Frank et al.(2007)採用隱函數法(implicit function)表達三維曲面，對離散點集進行三維重構(reconstruction)，用來模擬斷層和鹽丘(salt dome)。楊欽(2001，2005)利用離散點源信息構建地層與斷層結構面，依此作為約束條件約束Delaunay剖分建立三維地質模型。

鑽孔數據也屬於一種點源信息。它實質上是將原始的點、線數據進行有效的分層，根據各層面標高應用曲面構造法來生成各個層面或實體。圍繞鑽孔數據進行三維地質建模已有許多學者進行了研究，其中較早利用鑽孔數據進行三維地質模擬的是加拿大學者Houlding(1994，2000)，利用鑽孔孔口點位信息進行 Delaunay三角剖分，作為「主 TIN(Primary TIN)」，其他地層面則通過高程映射實現。張煜等(2001)對其建模方法進行了深入研究與發展，在垂直鑽孔的理想狀態下，採用三稜柱(Tri-prism，TP)數據模型建立三維地質模型，並給出了相關的剖切演算法。Lemon et al.(2003)採用「地層層位法」建立三維地層模型，並採用自定義剖面(user-defined cross-sections)的方法對地質模型進行局部交互修正。吳江斌(2003)、朱合華等(2003)提出一種基於鑽孔數據的二分拓撲數據結構的建模演算法，嘗試採用基於鑽孔數據的四面體體元模型構建地下三維地質模型；四面體結構在表達復雜結構上則較靈活，但是使用四面體表示空間實體會產生大量的冗餘，且生成四面體的演算法比較復雜。張芳(2005)採用Delaunay三角構網技術，利用鑽孔數據構建三維地層層面模型，同時引入「界面分片」思想，以適應於海量數據模型的可視化表達，但缺少對地質體屬性信息的表達。在三稜柱模型的基礎上，針對鑽孔存在偏斜問題，類三稜柱(Analogical Tri-prism，ATP)(齊安文等，2002)、廣義三稜柱(Generalized Tri-prism，GTP)(Wu，2004)方法先後被提出，用來進行三維地質建模，已被證明廣泛適應於礦山、石油等深部地質問題建模；同時，似三稜柱(Similar Triprism，STP)(Gong et al.，2004)也被提出用於解決鑽孔傾斜問題，如鄭蔚等(2005)基於鑽孔數據採用STP建立三維地質模型對地下空間進行虛擬漫遊。STP與GTP本質上是相同的。基於鑽孔數據建立三維地質建模，這一看似簡單的數據模型方法，經歷了10多年的發展歷程：從初期的TP數據模型，適用於鑽孔垂直成層、地層等厚的理想情況，發展到STP、GTP適用於鑽孔不垂直且地層不等厚的常見情況。

1.2.3.2 剖面框架法

剖面框架法就是在收集整理原始地質勘探資料的基礎上，建立分類資料庫，人工交互生成大量的二維地質剖面，然後應用曲面構造法生成各層位面表達三維地質模型，或者利用體元表示法直接進行地質體建模(Chae et al.，1999)。

利用地質剖面表達研究區域三維地質現象的初級形式是序列地質剖面法(朱小弟等，2001)。序列地質剖面構模技術實質是傳統地質制圖方法的計算機實現，即通過平面圖或剖面圖來描述地質構造，記錄地質信息，如圖1.2所示。其特點是將3D問題2D化，在空間上採用若干平行或近似平行的地質剖面來表達研究區域的地質分布特徵，但它在空間表達上是不完整的，它把剖面之間的地層或構造分布情況留給工程設計人員去「想像」。這種構模方法難以完整表達3D礦床及其內部構造。

基於剖面信息建立真三維模型具有很大的發展空間，對於復雜地質構造區域具有很好的適應性，成為當前地質建模的主要方法之一。然而，基於剖面進行三維重構得到完善發展的是在醫學領域，後來迅速擴展到其他領域。在醫學領域里，通過電腦斷層掃描(CAT)或者核磁共振(MRI)等技術，可以獲得一系列相互平行的人體切片圖像，通過提取對象的邊界，基於輪廓線演算法，生成三維人體模型。地質剖面信息同醫學切片信息一樣，都是反映研究對象的某一特定斷面上的構造分布，可以藉助醫學三維人體建模技術來構造三維地質模型。較早將醫學領域的切面三維建模引入地學領域的是在考古學方面的應用(Tipper，1976，1977；Herbert et al.，1995)，主要應用在古生物的三維重構方面，而應用在三維地質建模方面的文獻並不很多。

圖1.2 序列地質剖面構模實例

公認的剖面三維重構的代表之作是Keppel的文章(Meyres et al.，1992；Herbert et al.，1995，2001；Xu et al.，2003；屈紅剛等，2003)。在Keppel的研究基礎上，Meyres(1992)將剖面建模方法分為4個子問題：對應問題(correspondence problem)、構網問題(tiling problem)、分支問題(branching problem)和光滑問題(fitting problem)：①對應問題解決相鄰剖面之間的輪廓線匹配問題；②構網問題主要解決輪廓線之間的三角形構網問題，考慮滿足某個准則，例如最大體積法(Keppel，1975)、最小面積法(Fuchsetal.，1977)等；③分支問題是解決同一對象在不同剖面上的組成部分的個數不同的問題；④光滑問題主要解決將初始生成的三角網進行插值，從而得到更加光滑的三角網。

屈紅剛等(2003)提出基於含拓撲剖面地質建模方法來實現復雜地質的三維建模的對應問題，鄧飛等(2007)則對一般意義上的剖面地質建模進行了討論。

1.2.3.3 多源數據耦合建模法

隨著計算機性能的提高，具備了對海量數據的處理能力，人們對建立的地質模型要求也不斷提高，希望能夠建立高精度和高復雜度的地質模型(Turner，2003，2006；Calcagno et al.，2006；Kaufmann et al.，2008)。提高模型的精度可以通過插值的方法來實現，但更好的方法是通過增加約束信息來對初始地質模型進行細化，這就涉及耦合多源數據來建立地質模型的問題。

早在1993年，Houlding提出三維地學建模概念的時候就強調地質解釋信息具備對模型的修正(revision)功能。並且指出礦業工程有地質勘探數據、人工繪制數據及施工數據，還有不確定性的需要通過地質統計學進行估計的數據(Houlding，2000)，最終的地質模型需要綜合考慮這些種類不同的數據。

McInerney et al.(2005a，b)認為三維地質建模只能部分上是一個數字地質采樣過程，更重要的是地質學家的人工解釋過程。並且尖銳地指出，不要指望一些計算機軟體能夠自動並成功地「建模」! 讓一個有經驗的地質學家輸入解釋性的信息進行建模，是現實和必要的；而軟體只是建模過程中提供便利的一個工具(There is no expectation that some computer software will successfully and automatically「builda model」! The reality is that interpretative input from a skilled geologist is essential to build a model；the software is simply a tool to facilitate the model-building process)。其要求實際上是，地質建模不僅要考慮地質勘探所獲取的確定性數據，還應加入地質工程人員對地質構造的解釋性數據，這就構成多源地質建模的基本思想。

Mallet(2002)針對地質體建模的特殊性和復雜性，以點、線數據為主要數據源，建立以三角形為基本單元的三維曲面，採用離散光滑插值技術(Discrete Smooth Interploate，DSI)使曲面的粗糙度最小，並作為GOCAD的核心技術，得到了許多地球物理公司和石油公司的支持。

相比較國外以石油、礦業工程為主要應用領域的三維地質建模，鍾登華等(2006)則從水利水電工程地質領域，研究多源地質數據建立壩區的三維地質模型。Wu et al.(2005)提出一種逐步細分的多源數據集成地質建模方法，考慮到地質數據大多比較稀疏和低采樣率的特徵，採用逐步細化的方法對初始地質模型不斷修正。

地質構造的復雜性和認識的階段性，使多源地質建模引起越來越多的研究興趣。32屆國際地質大會(International Geological Conference，IGC)於2004年在義大利佛羅倫薩召開，在「地質的復興(The Renaissance of Geology)」(Zanchi et al.，2007)議題上，多名國際知名的地學建模專家共同提到了多源地質建模問題。其中，Zanchi et al.(2008)藉助商業軟體對義大利境內阿爾卑斯山(Alps)利用多源地質建模問題進行研究，並應用於滑坡穩定性分析。西方發達國家主要將地質建模應用於能源與環境領域，這是為數不多的在工程建設領域開辟蹊徑的研究。無獨有偶，Kaufmann et al.(2008)嘗試採用多源地質建模，研究在廢棄煤礦巷道內進行天然氣儲存問題。

總體來看，三維地質建模技術是一個從簡單地層模擬到復雜地質構造模擬的發展過程。從最初基於單一數據建立簡單層狀三維地質模型，到綜合利用多源數據建立復雜地質模型，能夠反映地質構造的空間特徵。

④ 對三維地質建模的一些新認識

三維地質模擬的目標是將離散的空間地質采樣樣本點數據轉變為連續、可視的三維地質模型。國內外在該領域的研究重點、研究方法及應用領域等方面存在一定的不同。

(1)西方發達國家越來越重視能源與環保在國家戰略中的重要地位，研究重點集中在石油、天然氣的開采，地熱、水資源保護與利用等方面；而國內處於經濟快速發展階段，對基礎設施，尤其是城市地下空間開發、高速公路隧道等方面，有巨大的需求，從而推動地質建模方法的研究開發與利用。實質上，這里存在一個地質建模尺度問題，地質建模分為區域尺度、工程尺度、統計尺度、標本尺度(張發明，2007)，國外地質建模重點在於表現區域尺度特徵(如波蘭已建立的國家級地質模型)，就可以忽略地質中的一些細節，比如地層以系為單位，則做出來的模型大氣而又漂亮。而國內現在的重點在工程尺度上，需要對影響工程建設的褶皺、斷層等構造進行精確描述，對建模技術有相對較高的要求。國外以其雄厚的技術實力，在礦山開采地質建模方面處於技術領先地位，但礦山行業的重點在於對礦石品位及儲量的評價和預測方面。

(2)從對地質體內部屬性的處理分析方面，可將地質建模分為結構建模和屬性建模(潘懋等，2007)。結構建模側重於對地質體空間位置、幾何形態和空間關系的表達，認為地質體內部屬性是均一的；屬性建模則通過地質統計學等方法實現地質體內部屬性的非均一性表達。結合地質勘探的數據成果，地質建模可從結構建模開始，由結構建模來展現地層和構造的宏觀分布，然後經過屬性插值來反映其內部差異。

(3)目前，還沒有一種地質建模方法能適合所有的應用領域。試圖以一種方法來建立研究區域的三維地質模型，缺少對不同場地特徵的層次性考慮。實際應用中，應根據具體的三維建模目的、地質構造特徵及現有地質資料來選擇合適的建模方法。根據建模所使用的數據源不同，如野外實測數據(地質測繪、鑽井數據)、人工繪制數據(如地質剖面)及多源數據等，並結合場地特徵，選擇適合的地質建模方法。可以對地質建模從技術上進行總體分類：數據驅動型和技術驅動型。在當前工程實踐中，地質信息的獲取以地表的地形地質測繪、地下的地質勘探為主，以衛星遙感、物探等技術為輔，以現有工程地質數據建立研究區域三維地質模型構成數據驅動型建模方法。隨著建模技術的發展和三維地質信息獲取手段的豐富，以已有建模技術和應用目標為導向，進行相應的地質信息獲取，然後建立三維地質模型，這種方法稱為技術驅動型建模方法。

(4)將三維地質模型應用於實際工程中才是地質建模的本質目標，通過工程應用發現問題，反過來可以推動地質建模方法的發展。對比國內外在三維地質建模研究方面的差距，可以發現國外集中在三維地質體的可視化表達、建模技術及應用技術三個領域，而國內則集中在系統架構、外在表現形式方面研究較多，對於其中可能涉及的關鍵技術研究的相對較少。

⑤ 三維地質技術

三維地質技術的核心問題是三維地質空間數據模型的構建，主要應用於地質三維可視化和地質空間分析。

(1)三維地質建模

三維地質建模是目前的研究熱點，近年來，國內外學者對三維地質數據模型進行了大量深入的研究，針對不同的空間現象研究了不同的構模方法，提出了多種三維地質數據模型。按照建模所採用的空間數據模型的不同，可以將這些方法分成基於表面的建模方法、基於體的建模方法以及基於表面及體混合的建模方法。綜合現有的研究，又可進一步劃分為：斷面構模法、表面構模法、塊體構模法、線框構模法、實體構模法等。綜合分析現有的建模方法，目前還沒有哪一類方法能夠完全滿足所有數據建模的需要，存在的主要問題在於：建模方法對數據的限制很大，例如基於剖面數據通常採用斷面構模法，但是同時要求剖面數據是不交叉的，對於網格狀分布的剖面數據就不適用了。但事實上無論是何種類型的數據，它們都從不同的方面表達了同一個地質體的空間、物理、化學等方面的性質，在建模時，如果能充分綜合運用這些特點和優勢，則可以在很大程度上降低模型的多解性。多源地質數據、多方法結合進行地質模型的構建是未來的發展方向。

由於三維地質建模的復雜性，不同的技術方法和軟體具有各自的優勢，因而同一部門、單位或項目常常需要同時使用多種建模工具，從而產生多種基於特定建模軟體的模型數據，進而給後續模型數據的管理、分析和共享等工作帶來諸多問題。中國地質調查局為推動該項工作，設立了「多維地質建模與分析技術研究」工作項目，開展三維地質模型數據交換標准研究。

(2)三維可視化

可視化是三維地質的重要研究內容，許多學者進行了大量的研究工作。主要集中在地形表面的重構、房屋建築幾何模型建立等方面。特別是在地形表達方面尤為突出。自Clark 1976年提出LOD技術以來，該技術大致經歷了離散LOD模型階段、連續LOD模型階段和多解析度模型階段。近十幾年來，可視化技術從概念、原理、方法到硬體系統得到了全面發展，逐步形成了一套完整的技術。國外將可視化技術應用於三維地質模擬的典型代表是加拿大LYNX Geosystems公司研製的LYNX系統的三維GM(Geoscience Modeling)技術、法國Nacy大學發起研製的GoCAD軟體、美國Advanced Visual System公司AVS系統中面向三維地質模擬的技術。國內在這方面的研究起步較晚，主要是探索性的研究或基於國外軟體針對具體項目進行應用開發。然而，隨著勘探手段、測量儀器的不斷改進，需要可視化處理的數據規模越來越大，盡管現在計算機的計算速度、內存容量以及其他圖像加速設備的發展日新月異，但是對於龐大的數據，可視化效率始終不如人意，仍需加強該方向的研究。

(3)三維空間分析

根據空間分析所處理的對象進行劃分，空間分析方法主要有基於圖形的方法與基於數據的方法兩類。基於圖形的空間分析方法如常規的緩沖區分析、疊置分析、網路分析、復合分析、鄰近分析與空間聯結等能直接從2D擴展至2.5D乃至3D。由於三維數據本身可以降維到二維，因此三維技術自然能包容二維技術的空間分析功能。三維地質技術最具特色的也許是其基於三維地質數據的復雜分析能力，如計算空間距離、表面積、體積、通視性與可視域等。結合物理化學模型提供一些更具增值價值的真三維空間分析功能，如水文分析、可視性分析、日照分析與視覺景觀分析等已成為三維地質分析研究的重要內容，但是這些分項工具還大多局限在地表方面，真正適合專業領域真三維空間的空間分析功能還很欠缺。

⑥ 三維地質建模

一、內容概述

隨著世界各國對資源需求日益上升以及對地質環境問題的日益重視，各國研究機構都將提高資源保障能力、緩解環境壓力的目光逐步轉向了地球深部，這就需要對地下空間有更詳細、更好地了解。正是這種社會需求的不斷增長，以及地理信息系統（GIS）、數字制圖、數據存儲和分析、可視化技術上顯著的技術進步，直接促使了從傳統的二維向三維地質填圖（也稱為三維地質建模）的過渡成為必然。

三維地質圖是傳統的二維地質圖向三維的延伸。這些地圖可以描繪三維空間內地下層疊地層的深度、厚度和物質性質。輸出的結果是通過地質解譯，以及嚴格應用原始數據、地質知識和統計方法而創建的完全屬性化和數字化的三維模型。

二維和三維輸出結果都採用了相似的地質構造單元分類，並針對特定用途和相關機構的需要，按照一定的比例尺和解析度加以呈現。三維填圖完成的三維地質模型可以為需要解決地球科學問題的客戶提供信息，因為：①完成的三維地質圖，可以以可理解的格式、用多種地圖視圖解釋和描繪復雜的地質情況；②當有新信息可用時，可以製作和更新各種衍生或解譯圖；③針對地球資源信息的特定需求，根據客戶需要進行發布和定製（Berg et al.，2011）。

二、應用范圍及應用實例

目前，美國地質調查局的科學家使用三維/四維工具來進行以下工作：①可視化和解釋地質信息；②驗證數據；③驗證他們的解譯和模型。三維地質填圖的例子包括對面向資源評價的地下空間描述，如美國中部的含水層描述，以及作為過程模型的輸入參數，如美國西部的地震。同時，USGS希望通過開發新的三維/四維工具和框架，以及通過對現有技術的提高和更有效的利用，擴大其三維/四維處理能力來監測、解譯和分發自然資源信息。

加拿大地質調查局已經將三維地質填圖融入了各項工作。然而，地下水研究對於三維地質填圖的需求還沒有從傳統的地質調查上完全轉變過來。盆地分析的概念是加拿大地質調查局開展三維地質填圖的基礎。在此框架下，工作重點放在了數據收集和了解盆地的地質歷史。盆地分析在地下水研究項目中已經作為一種常見的三維研究方法。後續在GIS軟體中的數據處理、插值、可視化仍然酌情根據地理和地質的復雜性、研究目標和需求而定。

英國地質調查局的三維地質模型名為LithoFrame。它代表了地質圖從二維擴展到三維（表1）。LithoFrame概念的核心是不同解析度的模型彼此對應，形成從一般的全國模型到詳細的現場模型的無縫過渡。

表1 LithoFrame解析度的主要特點

註：LithoFrame比例尺：1M為1∶100萬；250為1∶25萬；50為1∶5萬；10為1∶1萬。

法國地質調查局的三維建模主要涉及3個領域：公共服務、國際合作項目以及與許多合作夥伴和客戶合作開展的科研活動：

1）公共服務：歐盟、法語國家、地區政府和城鎮機關；

2）國際項目：私營公司和外國政府；

3）研究：實驗室和合作大學。

法國地質調查局的三維建模活動的主要應用領域是地質調查、含水層的保護和管理、城市地質、地震風險評價、土木工程、碳捕獲和存儲研究、地熱潛力、礦產資源開采和采後評價。

國外地質調查機構用於創建三維地質圖和模型最常用的軟體套件包括ArcGIS、Gocad、EarthVision、三維GeoModeller，GSI3 D、Multilayer-GDM和Isatis。這些軟體中，GSI3 D、三維GeoModeller和Multilayer-GDM由地質調查機構自行開發，並根據其機構對地質填圖和建模的需求進行定製。許多其他軟體包也用在地質調查機構的部分建模工作流程中，其中包括GIS、統計學分析、地震深度轉換、可視化和屬性建模的軟體。

三、資料來源

Berg R C，Mathers S J et al.2011.Synopsis of Current Three Dimensional Geological Mapping and Modeling in Geological Survey Organizations.Ilinois State Geological Survey Circular，104

⑦ 三維地質建模的實際意義

要對地下水進行管理、規劃，就必須查明水文地質條件，也就是要對地下水及其賦存的地質結構有清晰的認識。在水文地質領域中，研究對象都具有空間特徵，地下水及其賦存介質埋藏於地面以下，對地下水運動規律只能依靠水文地質勘察資料和水位動態資料來揭示。而這些資料一般都是以平面圖、剖面圖及表格形式提供的，它們所反映的數據是離散的，有局限性的，在三維空間中研究這些數據時，其拓撲關系還難以考慮清楚；同時，由於地質空間分布的復雜性、模糊性與不確定性，在僅僅具有鑽孔或少量的地質離散點信息的地區上，技術人員則很難得到直觀有效的地質信息。也就是說，水文地質工作者必須對這些紛雜的數據信息進行仔細的分析理解，才能洞察研究對象的本質，獲得對研究對象的認識和理解，但這是一個十分費時而繁瑣的過程，對他們來說是一種沉重的負擔。

如果能將地下水及其賦存介質進行三維可視化表達，構建出其實體模型，則將有力地支持水文地質工作者對地下水運動規律的認識，同時，也為地下水的合理開采及其開采過程中的地質環境保護提供決策支持。

基於以上認識，需要我們建立一種權威的、不斷更新的、區域性的、具有傳承性的地下水地質結構三維可視化模型，這個模型建立的初期可能是粗糙甚至是有錯誤的。但隨著專業人員對地質結構認識的不斷深化和勘探精度的提高，這個模型會逐漸准確直至完全正確。計算機技術發展到今天，已經為我們提供了建立這樣真三維地質模型的技術條件。

利用計算機圖形學及可視化技術，可將二維抽象的地質信息以三維可視化的圖形效果直觀形象地表達出來，建立逼真的空間立體地質模型，並任意剖切地質體、對地質體進行三維交互信息查詢等。這樣可更高效地描述各種地質信息，如特定區域岩性，某一區域地層的厚度等；直觀有效地表達各種地質現象間的拓撲關系，如地層的接觸方式等，從而迅速提高專業技術人員對地質現象的認識，提高工作效率，發揮地質資料的最大價值。同時，在三維地質模型的建立中，還會生成一系列的三角網格數據，這為後續的地下水數值模擬奠定了基礎。也就是說，三維地質建模還能將水文地質工作者從繁瑣的網格剖分中解放出來。

建立地下水三維地質可視化模型，不但減輕了水文地質工作者的任務，方便他們進行專業領域知識的討論、傳播和發展，而且，這樣的模型還能將專業領域復雜的、抽象的或專業性過強的成果及結論用簡潔的、直觀的、易於被廣泛接受的方法和形式表現出來，它還將有助於不同領域間方便、正確地進行知識交流，有助於決策者做出正確判斷。

⑧ 三維地質建模的發展

三維地質建模的概念最早是由加拿大SimonWHoulding 於1993年提出的。所謂三維地質建模, 就是運用計算機技術, 在三維環境下, 將空間信息管理、地質解譯、空間分析和預測、地學統計、實體內容分析以及圖形可視化等工具結合起來，用於地質研究的一門新技術。嚴格的講，三維地質建模已經不能算是很新的技術，在國外，地質建模已經發展了幾十年，中國自上世紀80年代末開始引入EarthVision以來，也已經發展了快二十年。但回顧一下地質建模在油田開發中的作用，我們不難發現，目前的三維地質建模主要有兩個作用：一個是為數值模擬提供基礎模型，第二是用於油藏的整體評價，例如油藏勘探開發的風險評價。但三維地質建模一直沒能深入到油田的生產中。就像許多搞生產的人評價的：好看，但不中用。
在另一方面，油田開發地質研究工作中，目前還沒有十分有效、先進的技術。油藏地質研究還主要依靠手工編制的厚度圖、油藏剖面圖、連通圖等。十分需要新的技術的補充與提高。在整個開發階段地質研究工作中，唯一可以稱為新技術的就是三維地質建模。因此三維地質建模完全可以在開發階段地質研究中起到更為突出的作用。實際上，三維地質建模應該，也完全可以成為油藏開發階段油藏精細描述和生產措施部署的核心技術。
自上世紀五十年代馬特龍把地質統計學引用地質研究以來，地質統計學就成了地質建模的核心。但是幾十年的實際應用也表明，單純依靠地質統計學是不能把三維地質建模更深入的引入到油田的開發生產中的。
如何更多的發揮三維地質建模技術的作用，真正使其成為油藏開發階段油藏精細描述和生產措施部署的核心技術是每一個從事三維地質建模工作的人必須經常琢磨的問題。

⑨ 什麼是三維地質建模，而在三維軟體里哪一款在地質建模里運用的最好急！！！

• 三維地質建模概念：

三維地質建模就是將地質，測井，地球物理資料和各種解內釋結果或者概念模型綜容合在一起生成三維定量隨機模型。

三維地質建模（Three-dimensionalgeological modeling）的概念最早是由加拿大SimonWHoulding 於1993年提出的。所謂三維地質建模, 就是運用計算機技術, 在三維環境下, 將空間信息管理、地質解譯、空間分析和預測、地學統計、實體內容分析以及圖形可視化等工具結合起來，用於地質研究的一門技術。

• 比較好用的軟體有：

suffer
3D-Mine
MICROMINE

UG

⑩ §三維地質建模的方法體系

三維地質建模是一門高度交叉的學科，不同領域的學者從不同角度對三維地質建模的內涵進行了論述。Houlding(1994)最早提出了三維地學模擬(3D Geoscience Modeling)的概念，從廣義角度對三維地質建模進行了界定，將空間信息管理、地質解譯的圖形處理、空間地質統計、地質體的模擬、地質信息的可視化等統稱為三維地學模擬。Mallet(2002)將地質建模定義為能夠統一模擬地質對象的拓撲、幾何與物理屬性並且能夠考慮多源地質數據的數學方法的集合。

三維地質建模技術是以數字化與可視化手段刻畫地質實際、構建地質模型的工具，一個完整的三維地質模型應該具備以下特徵:

(1)地質模型所表示的地質對象具有明確的幾何形狀與空間位置，並與地質勘探數據吻合，所有幾何元素均以圖形與數字化的形式存在。

(2)具有有效的數據模型，所有幾何元素之間具有完備的拓撲關系。

(3)擁有有效的圖形與屬性資料庫支持，便於圖形與屬性信息的查詢與分析。

(4)地質模型是可視的、直觀的，真實感強。

上述特徵決定了三維地質建模方法所涵蓋的基本內容。三維地質建模方法是若干理論、方法與技術的集合體，主要涉及地質勘探數據的標准化處理、幾何造型、三維空間數據模型、屬性數據管理與圖形可視化等方面。圖1.1為三維地質建模的方法體系。

圖1.1 三維地質建模的方法體系

地質數據來源眾多，可靠程度不一，而且分布不均勻，建模時需要藉助地質方面的知識與經驗進行分析與處理，形成合理有效的信息源。地質勘探數據的標准化處理包括兩方面:一是對地質勘探數據進行系統的地質分析，保證數據的可靠性;二是制定標準的數據格式，對地質信息進行標准化處理。目前，各國學者在這方面的研究較少，還沒有形成統一的方法。

為了方便、簡潔、合理地表達、存儲與管理地質模型，必須建立有效的三維空間數據模型。簡單地說，三維空間數據模型就是指圖形數據的表示與存儲方式以及圖形元素之間的拓撲關系。常用的空間數據模型包括兩類:曲面表示模型與體元表示模型。曲面表示模型是指用曲面的組合來表示地質對象，例如，用地層界面圍成地層實體。目前，常見的曲面表示模型有邊界表示模型、表面模型與線框模型等。體元表示模型就是將地質對象離散成若干六面體、四面體、三稜柱等形式的體元，用體元的組合表示地質體。目前文獻報道較多的體元表示模型包括結構實體幾何模型、規則塊體模型、四面體模型、三稜柱模型、混合體元模型等。

幾何造型是三維地質建模的核心內容，是指根據地質地理數據，利用數學、幾何與地質分析方法重構地質對象的空間幾何形態，並利用點、線、面、體等基本幾何元素及其衍生的幾何元素表示地質對象的過程。例如，地層界面常用不規則三角網表示，建模時可以根據鑽孔數據進行插值運算，計算出三角網格結點的空間坐標，從而得到由空間三角形面片連接而成的地層界面。地質建模中常見的幾何造型方法包括邊界建模方法、線框建模方法、斷面建模方法、映射建模方法、塊段建模方法等。這些方法的思路、過程與實用性有一定的差異，但是，大多數方法都會涉及一些基本內容，如三角剖分與優化、插值計算、曲面細分與優化、曲面曲線求交、環與塊體搜索、空間體元剖分等。

圖形可視化就是在計算機屏幕上繪制出地質模型，利用材質、顏色與光照等手段實現真實感成像。屬性數據管理是指建立屬性資料庫，存儲與管理地質對象的物性參數，如地層名稱、岩性、力學參數等。在地質建模中，圖形可視化與資料庫技術與其他領域的相關內容類似，沒有明顯的特別之處，因此，本書不再詳細介紹相關內容。