三維可視化平臺建設在九嶷山地質找礦中的應用

魏元泵，肖 想，龔 飛，劉湘成，陳進京，尹 展

(1.湖南省核工業地質局303大隊，湖南 長沙 410119；2.有色金屬礦產地質調查中心 北京100012）

傳統的平面工作平臺空間能力有限，限制了研究人員想像力與創造力，三維可視化具有形象、直觀、準確、動態、信息豐富等特點，讓參與者能快速地融入其中，挖掘獲取更多的信息，具有重要意義[1]。

1 三維可視化平臺建設流程

通過 DEM 制作三維影像、三維航空放射數據、三維航磁數據，通過立體展示，放大空間信息，輔助綜合研究。三維可視化操作流程見圖 1。

圖1 三維可視化研究流程圖

2 DEM 數據生成與坡度提取

在地形圖上由于數字化的等高線不適合用于模擬三維地形以及進行地形分析，因此，必須要把數字化等高線轉為格網高程矩陣。

不規則三角網(Triangulated Irregular Network,TIN)地形模型是以三角形作為構成地形模型的基本單元，它直接利用原始采樣點進行地形表面的重建，由連續的相互聯結的三角網組成，在地理信息系統中有著廣泛的應用。主要操作步驟如下：

步驟 1：三角網(TIN)表面建模。通過Arcgis軟件ArcToolbox-＞3DAnalystTools-＞TIN Management-＞Create TIN工具完成。

步驟 2：三角網(TIN)轉 DEM。通過Arcgis 軟件ArcToolbox-＞3DAnalyst Tools-＞Conversion-＞From TIN-＞TIN to Raster工具完成。

坡度提取：

地面坡度是決定地表物質與能量再分配的關鍵地形因子，在三維可視化分析中，加入坡度因素，可以量化地形地貌特征，可以分析巖性分布特征，可以總結異常規律等，具有重要作用。

高程表面是一個連續值的表面，我們可以從這個表面提取出坡度、山體陰影等信息。在 ArcToolbox-＞3DAnalyst Tools-＞TIN Surface-＞Slope工具[2-4]。

3 三維場景創建

Arcgis三維場景創建主要有ArcGlobe與ArcScene，ArcGlobe的特點是在建立緩存后，對大范圍影像圖的實現效果比較好，而小范圍的三維分析ArcScene應用更多。

ArcScene 創建三維場景主要原理是柵格（或矢量）數據從 DEM 中獲取高程顯示：依次添加 DEM、遙感影像、航放圖件、航磁圖件等；獲取 DEM 高程；設置場景屬性，為了突出三維效果，一般場景參數設置 2。

同時，三維場景下，通過改變模型旋轉漫游的方法能實時實現多視角條件下對地形三維模型的觀察；通過交互式變換視點的位置或設定視點運動路線能實現對三維模型的各角度觀察。三維效果見圖 2。

圖2 九嶷山天鵝寨巖體航空放射性信息三維展示圖

4 三維可視化分析

通過三維可視化顯示，天鵝寨火山巖體地貌特征更為清晰，西邊低、東邊高，北邊低、南邊高；新構造活動更為顯現，南北向山脊線、河流線，特別是影像中“幾”字型凹陷盆地醒目，圖3。

圖3 九嶷山天鵝寨巖體地貌三維展示圖

結合坡度三維顯示，西邊平坦區坡度范圍在0°～15°；中部區域坡度有所增加，范圍在5°～25°；東部區域坡度較大，主要集中在 20°～35°。總體上，工作區坡度值較大，顯示地形切割深。

結合巖性影像分析，天鵝寨雜巖體坡度大，圍巖坡度??；雜巖體邊緣相坡度大，影像紋理粗糙；中間相坡度小，影像紋理平滑。

結合航空伽瑪能譜總量等值線和航磁△T等值線分布情況，天鵝寨雜巖體值級均明顯高于圍巖值級，南邊高山區值級高于北邊凹陷盆地。大坡度區值級高于低坡度區。

5 結語

三維可視化形象、直觀、準確地展示了遙感影像信息和集成信息，加深了對天鵝寨火山雜巖體各個層面的整體理解與認識，對在該區開展地質找礦工作起到準確建立成礦模型和找礦模型從而能精準布設勘查工程的作用，起到事半功倍的效果。