肖兴平;蔡五田;阮俊carrier iq
【摘 要】以地下模型为基础，在总结地下空间实体三维模型构建的关键技术基础上，论述了建模技术在某一领域中的实现过程，并通过具体应用实例分析了地下空间的地质情况。结果表明，三维建模技术在地学成果表达中具有全方位的体现能力，可以直观地描述地下复杂的地质结构、构造、类型、分布等特征，为科学决策提供重要的支持依据。 【期刊名称】《地理空间信息》
【年(卷),期】2013(000)004
在或不在【总页数】4页(P90-92,95)
【关键词】地下空间;三维;实体模型;关键技术;应用
甘肃省循环经济总体规划【作 者】肖兴平;蔡五田;阮俊
【作者单位】中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定,071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定,071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定,071051
【正文语种】中 文
【中图分类】P208
三维地质建模是在计算机软件平台中，将空间数据管理、地质剖面解译、空间分析和拟合、地质统计、地质体属性分析以及图形可视化等过程结合起来的综合性技术[1]。其目的在于以可视化的立体效果表现虚拟的地质体内部环境，反映地质体的构造形态和构造关系，展示地质体内部属性变化规律。 三维地质模型按虚实程度可分为表面模型和实体模型。表面模型只形成地质体表面，以颜和纹理反映图形的视觉感受，直观表达地质体的几何形状；实体模型则是对地质模型进行空间属性填充后的块体模型。建立三维地质实体模型能够实现对地质体进行任意角度的平面切割，从而获取用户需求的剖面图；能够准确地反映地质体样品品位的空间分布情况，
为地下空间的保护和利用打下坚实的基础；能够进行储量计算，获得精确的资源储量。
地下空间三维实体模型综合运用TIN技术、空间插值技术、数据库技术、可视化技术等，研究地下空间岩层的结构，揭示地下空间岩层、土壤层和含水层的分布规律，查明地下空间地质体单元的空间位置，从而为地下空间的保护、利用和开采提供辅助决策的科学依据。它还可进一步研究地下空间地质体内部物理、化学属性，查明地下空间地质体单元的时空分布、运动变化规律、地下物质的扩散运移规律等。地下空间三维实体模型构建在技术方法、建立过程等方面有着丰富独特的体系，不同于依托数字地形模型(DTM)生成的地表模型。烫吸
1 建模的关键技术
1.1 TIN技术
TIN是一种表示DEM的技术。与规则格网相比，它能减少数据冗余；与基于等高线的方法相比，它的计算效率更优。这种三角网模型可以进行表面渲染、体积估算、剖面切割、旋转显示等操作，能够满足地质调查与研究中数字制图的基本需求，是地下空间三维实体建
模的初步方法[2]。TIN技术中的Voronoi图与Delaunay三角形算法是地下空间实体建模的主要方法。
1.2 空间插值技术
空间数据的插值，即通过样品采集获取一部分空间数据，它们既可以是离散的点，也可以是分区的数据，从这部分已知的空间数据中寻出一个函数关系式，使该关系式尽可能地吻合这些数据，然后依据该函数关系式计算出空间实体范围内其他任意点或任意分区的数值。在空间数据插值中，采集的地下样品点越多，插值准确度就越高，三维模拟精度就越高；反之采样点愈少，空间插值误差就越大。常用的插值方法有线性插值、多项式插值、相似变形插值、克里金插值和样条插值等，另外还有一些网格插值方法如最小张力法等。
1.3 曲面求交
地质体中存在不同的岩层，当出现断层、错断层、岩层尖灭和地下水出露于河谷地表等情况时，必然涉及到曲面间求交的问题；三维实体模型中地质体的上部边界是地表曲面，通过空间插值模拟的岩层面或地下水位面不应超出地表曲面，或不显示超出部分。同理，当
显示多层地层时，每一岩层的上部边界应是其上一岩层的下部边界。因此，必须要先解决地层面与地表、断层面和其他地层面的求交问题才能实现地层界面可视化。在形成剖面图时，地质界线是通过剖面与各种地质界面求交所产生的交线。因此，曲面求交包括2方面：地质界面之间的相交，地质界面与剖面的相交[3]。
1.4 可视化技术
在三维实体模型建立过程中必须利用可视化技术，包括彩渲染、纹理映射、光线处理、动态效果、雾化效果、透明效果等。在地质数据可视化时，彩与纹理的有效利用，有助于实现在虚拟三维实体模型中对具体形态的特征进行表达和分析，如可从不同视角查看、分析并描述三维地质实体，可显示地质体任意角度的切面、平面、剖面图和三维实体图，可显示所有基于符号化的构造数据、地理参考特征(形迹)、地质接触、地质单元的二维地图(平面图、剖面图、柱状图、任意不整合面下的基岩地质图)。电磁学在生活中的应用
另外，数据库技术、虚拟现实技术等也常常用到三维建模过程当中。
2 应用过程及实例
目前，国际上比较有影响力的三维地质建模软件有 Earthvision、Datamine、CTech、Geomodeller3D、GSI3D、Vulcan、GOCAD、Micromine等 [4]。Micromine公司开发的Surpac软件，其强大的三维地质建模功能和良好的视图表达效果能够为用户提供全面、准确和可视化的数据资料，早在2004年9月23日我国国土资源部组织有关专家就对其进行了评审并获得了正式认定[5]。本文将理论研究和具体实例相结合，以土壤与地下水污染场地为空间实体，以Surpac软件为平台，研究了三维建模的一般过程，分析三维实体模型的表达结果。
2.1 建模的实现过程
背包问题论文土壤与地下水污染场地调查是环境地质工作的一部分。笔者以现有的三维实体建模技术为基础，归纳的建模过程如下：
1）准备数据源。通过对土壤与地下水污染场地进行实地调查和样品采集，获得相关采样点数据，并对数据进行筛选和分类整理，通常以钻孔为单元将数据类型划分为钻孔定位数据、测斜数据、样品数据、岩性数据等。其中，钻孔定位数据包括钻孔编号、孔口高程、孔口坐标（X、Y、Z）、钻孔类型等；测斜数据包括钻孔编号、孔深、方位角、倾角等；
样品数据为含水层系统的各项污染物浓度数据；岩性数据为各项污染物所在地质岩层的岩性。所有数据在Excel表中以规范的格式存储，并外挂于Access数据库中。
2）创建地质数据库。在Surpac平台中建立土壤与地下水污染场地钻孔数据库，并依次创建collar（定位表）、survey（测斜表）、sample（样品表）、geology（岩性表），同时创建一个备用的translation（转换表），所有数据表的字段、类型等依据数据分类特征确定。数据库建立后，将事先保存在Excel表中的各项数据逐一导入到数据库中，并对数据的完整性进行查询，若查出记录数有误，则返回修改后重新进行数据表导入。
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