三維地質建模在地質勘查領域的應用與探討

謝麗麗

（山東省魯南地質工程勘察院（山東省地勘局第二地質大隊），山東 濟寧 272000）

合理應用三維地質建模，可將復雜多變地質結構通過三維可視化的方式表示出來，更加清晰易讀，為分析地質結構和礦產資源分布提供有效參考。通常以BIM核心建模軟件Civil3D為工具，構建三維地質模型。應用得當可以大幅度提升地質勘查的效率和精度，值得大范圍推廣應用。

1 三維地質建模相關概述

三維地質建模是一種全新地質勘查模式，通過計算機軟技術，在三維環境下，將空間信息管理、地質結構解譯、空間分析、空間預測、地學統計、實體內容分析和圖形可視化軟件充分結合，應用于地質勘查分析的新技術。三維地質建模起源于上世紀90年代，由加拿大著名學者是Slmon.W. Houldmg最先提出，同時對三維地質建模進行了比較系統的研究。在新時代地質勘查找礦的背景下，綠色勘查技術愈發深入人心，三維地質建模在強大需求的牽引下，以及計算機網絡技術、三維幾何造型等先進科學技術飛速發展的背景下，經過三十多年的發展和完善，各項技術愈發先進，被廣泛應用在地質勘查領域，并取得了良好效果。

2 三維地質建模的具體應用路徑

三維地質建模在地質勘查找礦中應用時，流程包括：數據采集、建模、粗差點處理、地勘數據處理、巖層曲面生成、地質模型加工等環節。

2.1 數據采集

地質找礦數據多為點數據，在三維地質建模中，地質三維信息主要包括兩個方面，其一是點位，其二是點號。也是描述地形地貌及地質結構組成的主要數據[1]。通過Civil3D軟件通過讀入dem或者csv等格式，獲取地質勘查的三維空間坐標數據。這些數據獲取途徑有兩個方面，其一是儀器采集數據，其二是測繪軟件直接導出數據。多途徑的數據采集取代，豐富了Civil3D軟件對地質勘查數據預處理的功能，從而實現勘查數據從二維平面向三位立體的轉換，通過當地規劃局提供的地形圖，就可以得到地質勘查地形數據，大大降低了地質勘查找工作量，提升工作效率。

2.2 建模

在Civil3D軟件中，數字化地質勘查模型也被稱之為曲面，因此，在三維地質建模時，需要先創建一個有針對性的曲面對象，然后將的采集到數據錄入曲面定義項中，就可以自動生產地質勘查區域原始地形曲面，完成三維地質建模工作。

2.3 粗差點處理

地質勘查找礦多采用斜井勘查，但斜井大多只有地面坐標和地下坐標，斷點深度也只是測量深度，采用傳統的二維勘查技術，斷點組合難度比較大，并且準確率也比較低，因此，在三維地質建模時，需要采用Civil3D軟件對斜井進行校正處理，通過錄入斜井的斜角、方位角等數據，就可以模擬出斜井軌跡模型，對斜井的深度進行有效校正，從而輸入斜井軌跡數據，對地質勘查層面點位坐標及垂直深度進行校正，從而反映出最真的位置，降低組合難度。

2.4 數據處理

按照地質勘查資料所選的三維地質建模數據，將相關數據匯總整理成表格。按照地質勘查找礦底層最終成果統計表，整理出各鉆孔位置的三維空間坐標、鉆孔空間方位角表，從而獲知地質勘查區域巖層及礦物質的分布情況[2]。

2.5 巖層曲面生成

通過Civil3D軟件中的模塊插件Geotechnical Module，可通過分組的形式錄入整理好的地質勘查控制點，生成各地質勘查曲面。然后在與之對應的地質勘查線上形成縱斷面對象，從而將地質勘查結果清晰直觀的展示出來。

2.6 地質模型生成

將已經生成的巖層曲面轉換為三維實體，經過分層轉換處理之后，在進行布爾運算，從而獲知實體化的三維地質建模，從而直觀的顯示出各地質結構之間的關系和分布情況，便于地質勘查找礦工作人員分析研究[3]。

3 三維地質建模的用途探討

三維地質建模具有非常強大的功能，無論是技術，還是應用體系都比較成熟，具有非常廣闊的應用領域，除地質勘查領域之外，在城市地質、水位地質、工程地質、環境地質等勘查領域也有良好應用。

3.1 三維立體場景

通過應用三維地質建模可清楚直觀的展示出各三維要素之間的空間關系，包括：相離、相鄰、組成、包含及被包含。

3.2 精確計算礦產資源儲量

我國很多礦床呈現層狀，傳統層狀礦床儲量計算方法為分塊、分段，然后通過各塊段采樣厚度的平均值乘積作為塊段總面積，然后再通過分析采用品位的平均值獲知礦產資源的總體儲量，此種方法工序繁瑣，效率低，精度不足，誤差在20%～30%之間。

但應用三維地質建模可有效解決這一問題，可按照鉆孔采樣點剖析的廣義三棱柱進行系統化統計分析，此種方法自動化程度非常高，而且速度比較快，礦產資源儲量計算分析的精度也比較高。

3.3 實現平面圖和剖面圖形態相容

通過三維地質建模可對平面圖及剖面圖進行三維聯動修改，地質勘查找礦工作具有很強的技術性，對找礦人員的綜合素質及專業水平有很高要求，需要憑借自己的想象力繪制出地質勘查剖面圖，并保證剖面圖和平面圖的構造、形態相互一致。而通過三維地質建模技術，只需要錄入相關數據，就能自動形成剖面圖，并對保證剖面圖和平面圖的一致性，降低工作難度。

3.4 便于直觀形象的展示礦產資源的空間形態

通過三維地質建模可向非地質專業人員及找礦領導全面、直觀、可視化的展示礦產資源分布的空間形態及開采技術條件。最為地質勘查的決策人員，通常不關注地質數據的獲取情況、也不會評價地質勘查方案的優劣，而是比較注重地質勘查的結果。而三維地質建模就是一種比較易于理解的信息表達方式，制作精良的三維地質建模，無論是專家領導，還是非行業人員，都能一目了然的獲知地質勘查結果。

4 結語

綜上所述，本文結合理論實踐，分析了三維地質建模在地質勘查領域的應用，分析結構表明，地質勘查工作具有很強的專業性和技術性，合理應用三維地質建模，既能提升地質勘查找礦工作的質量和效率，也能降低工作難度，保證地質勘查精度，促使我國地質勘查事業持續健康的發展。