淺談地礦資源中三維數字地質模型的研究與實現

畢明麗

（長春工程學院 吉林長春 130061）

隨著計算機技術、計算機圖形學和地理信息系統的快速發展，地質學中的三維數字地質模型的研究也逐漸趨于數字化、可視化及信息化。三維數字地質模型技術是數字礦山中的關鍵技術之一，是實現數字礦山開采生產的基礎所在。文中通過對三維地質模型的簡單介紹，提出了一種可視化的地質模型系統。

1 三維數字地質模型的介紹

三維數字地質模型是隨著計算機、信息技術的發展及地球空間信息技術發展的基礎上逐漸興起的，它采用計算機技術，在三維空間的環境下，將空間信息管理、地質解釋、空間分析和預測、地學統計、圖形可視化等工具相結合，并將其應用于地質學研究中的一項技術。利用三維數字地質模型技術不僅可以實現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的顯示處理；可以對礦體進行體積、儲量等方面的計算處理；同時該模型的兼容性及可擴展性較好。

2 三維數字地質模型的研究

由圖1所示三維數字地質模型的系統結構圖可以得出一套三維數字地質模型建立的系統主要包括基本的圖形系統平臺、數據管理系統及地質模型的建立、顯示及查詢系統。該系統主要用于處理礦產勘查過程中采集到的地震數據、測井數據，根據分析可到的有用數據信息，生成三維地質模型，得到各類地質圖件，進而實現三維數字地質模型的可視化研究。

圖1所示的三維數字地質模型系統以客戶-服務器的工作方式在局域網中運行。在客戶端運行三維地質模型軟件，在服務器端運行需后臺操作的數據庫。該系統采用分層的模塊結構，便于進行組織開發、移植及簡單的修改。

3 三維數字地質模型系統的實現

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

在數據管理子系統中，將數據按工區分類進行管理，其主要包括用戶輸入的原始數據、系統生成的中間數據、最終的圖件三類。用戶輸入的原始數據中包括測井的數據、地震數據以及層位表，是礦井勘探的基礎所在。中間數據是在用戶輸入的原始數據的基礎上形成的，主要包括剖面模型數據、斷面模型數據、儲層層面模型等，根據模型得到所需的圖件，同時又可以實施信息查詢。最終地質圖件包含的種類比較多，不僅有斷層斷面的結構圖，還包括小層面圖、地層對比圖等圖件信息。

地質模型主要包括構架模型和儲層模型兩種架構。架構模型用于表征斷層及地層的三維結構形態，儲層模型則用于反映儲層中物性參數的分布形態。眾所周知，地理模型是一種三維的形貌構架，其表示方法也多種多樣，本文采用網格來描述地質模型的構造面，其中采用網格對模型的三維面形態進行描述。

圖2所示為玩味網格表示的地質模型，它可以分為兩步進行：

1.首先根據斷層及邊界，確定斷層的表示范圍，形成平面三角網格；

2.在三角網格的各個節點處插入測井數據、地震數據，獲得三維空間的網格地質模型。

圖2 三角網格表示的地質模型

4 結語

總之，采用三維數字地質模型探索開礦環境中的三維地質形態，將礦產勘查由難化易，將地質結構、地質的形態通過三維模型描述出來，再現真實的地質環境，提高工作人員的研究效率。三維數字地質模型可視化技術在礦產開采資源勘查、礦山生產管理等中的應用，對提高生產效率及經濟效益具有重要的指導意義，同時又是目前地學領域研究的前沿所在。

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