TEM數據基于Voxler多角度3D可視化研究

李東林，顧慧冬

(1．昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093;2．云南省地震局，云南昆明650225)

TEM數據基于Voxler多角度3D可視化研究

李東林1，顧慧冬2

(1．昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093;2．云南省地震局，云南昆明650225)

瞬變電磁法在工程地質勘查中取得了顯著效果，且在工程勘查中有著不可替代的地位，而對所獲得的大量的TEM數據，選擇合理的處理、顯示方法又頗為重要。基于野外地質資料收集和TEM數據的采集和處理，并利用Voxler從多角度，多方位的顯示地下地質體特征。驗證了Voxler能清晰、直觀的顯示地質體特征，真正實現實時的數據顯示。

瞬變電磁法;Voxler;可視化

3D數據可視化是目前的研究的熱點，因為復雜的地質體信息展示需要大量的工作和特殊顯示工具才能被人們所認知和接受，并且杰出地質科學家對計算機顯示了解得極少。前人做了很多三維數據可視化的研究工作。孫茂銳等［1］分別利用Surfer和Voxler軟件對電磁波數據進行了二維與三維成像;姜國慶等［2］也在礦井中實現了瞬變電磁法的處理與解釋研究。

在礦產開采過程中，查明可能誘發災害的不良地質體，為施工方提出處理潛在地質災害的措施和建議，為有效預防煤礦事故提供依據，因此對不良地質體勘查的重要性尤為突出。瞬變電磁法運用也越來越廣泛，能夠有效解決其他物探方法(地震勘探、直流激電)等不能解決的工程問題［3-4］。而在日積月累的勘查過程中，積累了大量物探、地質和化探資料，對已有資料的歸納整理顯得尤其重要，從已獲得的數據中提取出關鍵有用的信息對下一步工作的實施具有重要的指導作用，同時也可以避免重復的工作，從而提高工作效率。而在這海量的數據中，清晰、直觀的數據展現方式更能夠提高工作效率，全面掌握所獲得的信息。

1 TEM和Voxler介紹

瞬變電磁法(簡稱:TEM)是一種人工源的時間域電磁法。基本原理是利用不接地回線或電極向地下發送脈沖式一次電磁場，即在均勻各向同性大地表面敷設面積為零的矩形發射回線，在回線中供以脈沖電流，將產生一個向地下傳播的一次瞬變磁場，在該磁場的激勵下，在地質體內產生渦流，在一次場消失后，渦流不能立即消失，將有一個衰減過程，在此過程又產生一個衰減的二次場向地下傳播，在地表用接收線圈或接地電極觀測該二次電磁場的空間和時間分布并以此來了解地質體信息。與普通電法相比，瞬變電磁法具有探測深度大、位置分辨率和測深分辨率高、不受靜態位移影響、操作簡便迅速、穿透高阻層能力強、不受接地電阻影響、地形影響小、對低阻地質體反應靈敏、生產效率高、可作大面積長距離堤防普查等優點［5-8］。

Voxler軟件是美國的Golden software公司開發的一個真正意義上能處理三維數據的科學計算軟件，其提供豐富的子系統，包括DEM文件、圖片、散點數據、流線、向量圖、等值線圖、三維體積圖等豐富的數據和圖形處理功能，可以利用其做出真實的三維圖形，而且其模型可以被切片、注釋、重采樣的等功能，并且可以從任何角度查看模型。其方便的模塊，提供了真正的人機交互，實時的顯示各種的數據。

2 瞬變電磁數據處理顯示實例

工作區位于熱水塘背斜南東翼中段，總體呈一個單斜構造。地層走向總體為北東50(°)左右，傾向南東，傾角一般30(°)～33(°)左右，傾角穩定。地層組成依次是峨眉山玄武巖組(P3β)、宣威組(P3x)、飛仙關組(T1f)、永寧鎮組(T1y)及第四系(Q)。根據礦區的情況和面積，分別布置測線10條，共96個測點，為了顯示的X、Y、Z比例大小合適，將所有的大地坐標做校正，X:34649360－34649000，Y:2707657－2707500，這樣和Z軸的高程數據大小差別小，就能很具體的顯示出相關的數據信息。

2．1Voxler數據體展示

Voxler提供豐富的數據展示工具，包括整個數據體的展示，切片模型，以及各種各樣的粘貼圖和矢量圖等。在TEM數據處理和顯示過程中我們最關注的就是數據異常區。添加Voxler中的濾波工具或者利用Isosurface工具中的滑動模塊，實時的顯示電阻率高的區域和低的區域。我們根據實測的96個點，每個點48個數據做出體數據的展示見圖1。

圖1極高電阻率區展示

從圖1中我們可以清晰的看到根據視電阻率的值的大小不同，分別在空間中區域的顏色顯示明顯不一樣，我們可以識別出采空區和充水區。

利用Isosurface可以根據數據體提取出電阻率值高的區域和值低的區域，對礦區的不良地質體進行辨別。選擇濾波值(＞270)，則滿足要求的數據被顯示在三維平面中，從圖1中也可以明顯看到這1號線3號點和2號線6號點之間約1 258 m的地方是高阻區，3號線5號點下1 080 m的地方為高阻，5號線點7－8點和6號線5－6點之間為高阻區，類似我們也可以顯示低阻區域，并根據此判斷礦區充水區。我們也進行了數據核對，發現圖中的高、低阻區完全是對數據的真實反映，完全可信。

2．2Voxler面數據展示

Voxler也提供了面數據的展示工具，我們從切片的角度，可以從任意角度、位置看地下數據異常的區域，完全相當于給地質體全方位的“照相”、“造影”。如圖2所示我們可以很輕松的看圖中的高阻區域，并且我們可以根據我們的需要實時的選擇我們所需要的切片。我們進行實際的鉆孔和坑道驗證，結果表明這樣的數據可視化完全可信，能夠很好的指導工程進展。

圖2電阻率面展示

3 結語

1)本文利用勘查工程獲得的數據成功的以視電阻率為參數實現了數據的三維成像，其能夠更清晰的顯示地質體信息。

2)voxler能清晰的依據數據查看地質體特征，但是其只是對數據的真實反映，對于數據的質量還需要我們在數據采集的過程中認真、仔細，提高數據可信度。

3)基于voxler平臺實現的數據三維可視化，能實現真數據實時匯報。三維數據的可視化工作勢在必行，相信其還是一直以來的研究熱點。

［1］孫茂銳，王雙六．電磁波CT二維與三維成像應用［J］．物探與化探，2015(3):641－645．

［2］姜國慶，賈春梅，牟義，等．礦井瞬變電磁法全空間處理及三維解釋方法研究［J］．地球物理學進展，2015(5):2164－2170．

［3］霍軍鵬，周竹峰，王萬合．三維地震勘探技術在煤礦采空區探測中的應用［J］．黑龍江科技信息，2012(14):15－16．

［4］李娟娟，潘冬明，胡明順，等．煤礦采空區探測的幾種工程物探方法的應用［J］．工程地球物理學報，2009(6):728－732．

［5］傅茂朝．瞬變電磁法原理及應用［J］．軍工勘察，1996(2):55－58．

［6］張胤彬，張華，楊海燕，等．瞬變電磁法在煤礦水文地質災害調查中的應用［J］．物探與化探，2012(2):283－286

［7］陳衛，楊生，王有霖，等．時間域瞬變電磁法在地質勘查中的應用［J］．礦產與地質，2006(z1):538－542．

［8］馬勝勝．常用電法勘探的原理及優點分析［J］．黑龍江科技信息，2013(17):12．

A Research on TEM Data Based on Voxler Multi-angle 3D Visualization

LI Donglin1，GU Huidong2
(1．School of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China;2．Yunnan Earthquake Administration Forecasting Center，Kunming，Yunnan 650224，China)

Transient electromagnetic method has achieved remarkable results in engineering geological prospecting，and it has an irreplaceable position in the engineering prospecting．It is very important to select a reasonable treatment and the display method for a large number of TEM data．We have been based on field geological data collection and TEM data collection and disposition to check that Voxler is used to display underground geological features from multiple angles．Voxler can be clearer with intuitive display geological information and real-time data display．

Transient electromagnetic method;Voxler;Visualization

P631．325

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．044

2016－12－10

李東林(1993－)，男，云南曲靖人，在讀碩士研究生，研究方向:礦床成礦規律與與隱伏礦預測，手機: 15198868307，E-mail:1925212445@qq．com．