三维地质建模

■　彭正泉　侯青青　许丞

（1南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023;2江西省地矿局赣南地质调查大队江西赣州341000；3江西有色地质勘查二队江西赣州341000；4赣州赣南测绘院江西赣州341000）

三维地质建模

■彭正泉1,2侯青青3许丞4

（1南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023;2江西省地矿局赣南地质调查大队江西赣州341000；3江西有色地质勘查二队江西赣州341000；4赣州赣南测绘院江西赣州341000）

随着勘探程度的提高,复杂地区的地质构造和地质勘探工作已成为地勘工作者的工作重点,而模拟是解决复杂问题的一个重要手段,三维地质体建模已成为三维可视化数据处理的关键。所谓三维地质建模是指采用适当的数据结构在计算机中建立能反映地质构造形态和各要素之间关系以及地质体物理、化学属性空间分布等地质特征的数学模型。

三维地质建模

1　地质建模的思路和基本流程

本次地质建模采取的思路是：搜集整理气藏各类地质基础资料，包括测井解释得到气层厚度、孔隙度、渗透率、含气饱和数据；地层精细对比数据，建立地层构造模型。

这一过程主要包括数据源规范化整理，一维、二维数据的三维化，边界的确定，地表DEM和DTM的生成，钻孔、剖面和平面数据空间位置联系的建立，工程区有效实体空间区域的划分，地层—构造格架的建立，三维地质建模和三维模型的整理修饰等步骤。

1.1资料准备

地质建模使用的基础资料包括：（1）各种地质资料，包括钻孔,槽探,洞探等资料井位坐标，补心海拔高程、测井曲线数据；（2）综合研究成果，包括地震解释顶面构造线图文件、小层数据表、层积微相数据、净毛比数据。

1.2地层模拟

地层模拟需要的数据包括井坐标、补心海拔、分层数据和测井数据带。地层模拟在上述数据加载完成后进行，它通过井顶面的生成或修改和井对比两个模块来修正地层模拟和校正错误的输入数据，使地层划分和空间展布合理化。

1.3建模范围与网格划分

建模范围的确定在3DMine模块下完成。研究区面积约278，目前共有井348口，东西向宽13.7km;南北向长20.25km。建模使用角点网格坐标，全区网格划分为：平面网格用等步长，均为50m*50m。垂向上网格步长约为 1m，即网格单元大小为50m*50m*1m(X*Y*Z),网格数276*408*70，即约7882560个。

复杂地质体三维建模与可视化的流程是:曲面数学模拟-三维数据结构分析-三维拓扑结构分析-程序设计-计算模拟-勘探数据库-三维可视化-自动成图-分析、查询.

2　数据处理

地表数据处理:主要包括等值线部分处理和地质界线符号部分的处理两部分（航片或卫片的叠加等部分略）。

剖面数据处理:主要包括剖面数据提取、剖面与平面对应关系处理、剖面三维化和剖面插值等。

3　对模型数据的检验和修正

由于二维数据与三维数据的差异性，符合精度的三维模型的建立到目前为止还不尽完，针对数据，可以采用以下三种方法对其模型数据的合理性进行检验和处理。

（1）在已知数据比较缺乏的情况下，通过插值处理后建立的地层面，可能出现地层相互穿越的情况，需要利用多种三维编辑工具进行检查和修改处理。

（2）通过已有的平面图上的地质界线、构造迹线等，来检验近地表地层与地面或断层与地表切割的合理性（即交线的重合度），如有差距，可进行数据检查与调整。

（3）通过在已有剖面的同一位置上，从三维格架模型上切制的剖面与原剖面的对比来对相应的地层面进行检查和调整。

4　三维地质模型的建立

通过以上各项处理，建立了符合精度要求的各类层面，包括地层面、断层面、岩浆岩面、工作区上下及四周的边界面等，就可以进行封面成体的操作了。这部分工作，在GeoView中提供了丰富的处理工具，可以快速而方便地对各地质单元进行封面成体处理，从而建立工作区的三维地质模型，在已建的三维模型上可以进行各种空间分析，如空间信息查询统计、切剖面及平切面分析、地表挖填分析计算、平硐切割分析等。

5　建模算法与程序设计

通过DXF文件结构与实体段的分析建立的面向对象程序设计的类定义如下所示：

type

GmsReadCAD=class

Public

NodeSet:TList;//存储结点的链表private

DXFCanvas:TCanvas;//画布Groupcode:integer;//组代码lineBuf:String;//组值

node:TYPE_OF_NODE;//结点，用于存储读取的数据，TYPE_OF_NODE为结点类型

private

function GetLine(var FP:TextFile;var groupcode:integer;var lineBuf: String):integer;//从DXF文件中读入一行组代码和相应的组值

function FindEntity(var FP:TextFile):integer;//从DXF文件中找出实体段function ReadEntity(var FP:TextFile):integer;//读取实体段的几何数据 procedure ReadHeader(var FP:TextFile);//从标题段读取$EXTMAX,$EXTMIN可以得到x,y,z的最小最大值，绘图时要使用。

Procedure ReadAcDb2dPolyline(var FP:TextFile);//提取实体段中polyline的几何数据

Procedure ReadAcDbPolyline(var FP:TextFile);//提取实体段中lwpolyline的几何数据

Public

Constructor Create（）;//构建函数，建立一个空链表Procedure ReadDxF(filename：String);//DXF文件与Delphi的接口Procedure DrawDxf(DXFImage:TImage);//根据提取的数据绘制图形

End;

6　三维地形模型显示

应用三维密网格大规模三维可视化油藏精细数值模拟技术,结合生产动态监测资料综合研究油藏的各种物理性质和流体在其中的流动规律,定量评价剩余油分布。这项研究充分发挥并拓宽了地质建模、油藏数模在油藏描述和剩余油挖潜中的作用。我们可以通过所建立的油藏地质模型计算整个油藏或各小层地质储量、求取油藏参数的各种统计值,定量化表征油藏非均质性和剩余油分布。图5—3是各种复杂地质体三维建模与可视化显示。

图5　—3各种复杂地质体三维建模与可视化显示

7　结论

通过利用点云数据构建三维空间信息模型的技术方法和过程，并在此基础上通过对三维地质建模的研究与试验实现了场景的三维可视化仿真显示。地质三维可视化建模研究的目的是运用可视化技术表现起伏地表空间信息,使原本不可见的地表系统结构及属性可视化,具有非常直观的效果,本文所研究的方法有一定的参考价值。

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-3-188-2