论文部分内容阅读
随着计算机图形学技术研究和应用的快速发展，科学计算可视化技术在地学领域的应用也在广度和深度上获得迅速的发展。目前二维图形学技术的研究和应用都已经比较成熟，诸如二维的CAD、GIS类技术，在科学研究和工程应用中均获得广泛的应用。相对于传统的二维地质数据表示，三维可视化使得地学模型更为完整准确地表示各种地质现象，且具有直观形象的特点，便于地质科研人员进行地质分析和工程决策。
三维地质体建模是运用现代空间信息理论研究地质体及其周边环境的信息资料处理、数据结构组织、几何空间模型与数字化表示，并利用科学可视化技术来对地质体及其环境信息进行三维展现和可视化交互的科学技术。煤作为一种重要的矿产资源，三维煤层建模技术的研究是很有意义的。
目前国内基于钻孔数据三维煤层建模存在很多问题，主要变现为模型生成方法准确度不足；模型多为静态模型，少有能够自动生成或者动态更新的模型；模型的建立需要地质专家在人机交互下进行，人力资源投入很大。由于地球科学的特殊性，国外优秀的技术不能很好解决这些问题。针对这些问题，本文在查阅了大量的三维建模文献后，结合实际的三维建模经验，对地质体建模做了深入的研究，取得了以下一些成果：
(1)三维煤层动态建模技术的研究。针对基于钻孔数据三维煤层建模存在的主要问题，即建模效率和动态更新，本文结合实际建模工作经验，对三维地质体建模的定义、特点、一般流程、体系结构、三维建模方法的分类和使用、三角剖分进行了详细的总结和分析，为三维煤层动态建模技术的使用做好铺垫。在对煤层建模的先决条件和整个流程做了分析和研究后，给出了煤层动态建模技术流程。
(2)模式识别技术的引入。现今的地学模型生成主要依靠的地质工作者的经验，虽然可靠但效率很低，且以现今方法生成的模型大多是静态模型，无法进行动态更新。通过对煤层建模流程的研究，从煤层对比连接上作为研究切入点，详细研究了动态聚类方法在单工程钻孔煤分层中的应用，BP神经网络方法在勘查区煤层对应判定的中的应用，达到通过数学方法解决一些基本的分类问题，很大程度上提高建模时效性。
(3)剖面图在三维地质体建模中的应用。地质剖面图是地学研究者和工作者使用最为广泛的地质资料保存方法，其生成过程是地质勘探知识的积累和展示，且实际应用效果获得了广泛的肯定。本文中三维煤层建模技术的主要思想是将钻孔资料通过分类方法先生成剖面图而后再生成三维煤层模型的过程，即在建模过程中引入剖面图作为中介。有剖面生成过程的约束，将使三维煤层模型更为准确可靠。
(4)建模技术的实际工程应用。结合具体的项目，将三维煤层动态建模技术应于与东胜煤田台吉召地区，取得不错的效果，同时结合实际的需求，研究开发对煤层模型进行分析的技术，拓展三维煤层模型的实际应用。