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摘 要：当前，我国的地质构造研究不断深入，地质构造三维可视化技术在这一过程中也得到了非常好的发展。这一技术主要有数学建模以及可视化这两个层面，建立地质构造三维可视化模型的主要方式有三维规则网格法，TIN表面法、四面体法和综合法以下笔者结合自己的实际经验对地质构造三维可视化模型进行简要的分析和研究。
关键词：地质构造；三维地质模型；可视化
1、引言
地质构造具有非常强的复杂性，在这样的情况下，我们需要采取更加先进的技术去研究地质构造，在实际的工作中，地质构造三维可视化模型就是非常重要的一种方式，而不同的三维模型在自身的特征和优势上也有着不同的表现，针对这样的状况，我们一定要找到合理的建模方式。
2、建立地质构造三维可视化模型
2.1三维规则网格法
三维规则网格法通常就是将研究空间划分成若干个规则的网格，之后再应用相应的网格对地质加以描述，这种方法是二维网格法的一种延展，针对被规则划分的一些空间，我们可以建立一个相对比较容易的算法，三维网格算法当中一个非常重要的特点就是其操作计算的方法都十分的简单，但是其也需要完成非常多的数据收集和计算工作。
2.2TIN表面法
TIN法是一种采用不规则的三角形面片来建立的对峙模型的方式，通常我们使用的是Delaunay三角剖分的方法。TIN表面法最大的特征是将随机分布的控制点按照某种比较合理的形式充分的联系在一起，从而建立一个分布形态上较为合理，功能性也比较完善的三角网络。这种方法是表面描述方法当中非常重要的一种。其计算量非常小，主要是借助添加控制点来对地质体表面的空间形态进行适当的调整和改善，这样就可以使其更加接近真实的状态。此外还可以借助减少控制点的方式来减少局部的工作量来使得整体的空间形态不受影响。三角剖分方法通常是建立在二维空间当中的，三角剖分只是在X和Y空间靠站，虽然三维空间是X、Y、Z空间，但是只有在形成三角结构的时候才能使用Z坐标。所以这种方法无法对复杂的地质体进行描述，因此在应用广度上还存在着一定的不足。
2.3四面体法
四面体发通常是2.5维TIN表面法向三维空间的一种非常重要的延伸，在三维空间当中，三个点就可以构成一个三角形的平面，而若干个三角形的平面就能够构成地质体的表面。相同的道理，四个点可以构成一个四面体，若干个四面体就会形成地质体实体。四面体法属于多面体方法中重要的一种，，四面体是体元素当中最小的一个单元，这种方法的数据结构主要是用来对空间之内四面体形态和其相互之间的关系进行更加清晰和准确的描述。所以，四面体法一方面能够对地质表面的形态进行有效的描述，同时还可以对地质体内部的结构进行清晰的描述。四面体法一般能够建立复杂的地质构造三维模型，但是这种技术本身具有一定的复杂性。
2.4综合方法
综合方法通常就是指使用两种或者是两种以上的方法对地质体进行描述，在构件地质构造三维模型的时候，我们可以采用三维规则网格法和TIN表面法充分结合的方式，其主要的步骤就是首先建立一个三维规则网格，之后构建地质体的TIN表面，将TIN表面转换到三维网格之中。也就是说将TIN表面和三维规则网格之间建立一个联系，显示地质体表面依然采用三维规则网格，这种方法要比只用TIN表面方法要简单很多。
3、断层处理
3.1局部法
局部法将断层两侧的标志面分别加以处理。以断层一侧为例，先作出特定构造标志面的TIN表面，由于标志面的边缘控制点并非恰好落在断层面上，须将标志面的TIN表面向外拓展，使其与断层面的TIN面相交，二者的交线即为该标志面TIN表面的初始边缘线。对另断层另一侧对应标志面作同样处理，然后根据断层的位移数据对两侧标志面的TIN面初始边缘进行调整，获得各自的最终边缘线。
3.2整体法
整体法是指统一处理断层两侧的对应标志面。首先将断层两侧的标志面看作连续的整体作出TIN面，计算出该TIN面与断层面的交线，这个交线为断层两侧标志面TIN面的共同边缘线。以此交线为基础，根据断层的位移对两侧对应标志面的TIN面边缘线进行调整，获得各自的边缘线。
3.3多条断层的处理
视多条断层之间有无切错关系分为两种情况：其一是断层之间不存在切错关系，可以采用局部法或整体法逐条断层分别处理；另一种是断层之间存在着切割关系，这就不能简单地按单条断层的方法处理。断层之间的切错关系存在时间递进序列，实质上是一个优先级的问题，晚期形成的断层切错先期形成的断层，其优先级就高。按多条断层的切错关系排出相应的优先级，而将标志面的优先级定为最低。这样一来，便可按单条断层切错标志面的方法逐级处理：先作出最高级断层的TIN面，再作出次级被切错断层的整个TIN面，然后计算并调整出最高级断层两侧被切错断层TIN面的边缘线；被切错的断层可能不止一个，按此方法循环处理，直至作出各个断层两侧标志面TIN面的边缘线。
4、地质构造三维模型的可视性
可视化效果是三维地学数据模型设计中的重要因素，而在二维地学模型中，可视化只是一个附加因素，本文提出地质构造的三维可视化模型亦强调其可视性。可视化地质模型可以提供多種表现方式，对于地质构造分析研究而言，主要有五种：
1）三维景观方式。允许从不同角度、不同方位和不同距离观察地质构造三维模型的表面，通常加入光照模型、表面纹理等三维效果，以增强真实感。这种方式始终只是能看到模型的表面。
2）掀盖层三维景观方式。在三维景观方式的基础上，想象掀开上覆的盖层看到下伏地质（构造）界面，其实质是第一种方式的一种变形。
3）透视三维景观方式。假象穿透地质体的一些部分，看到内部的地质界面，这也可以看做是掀盖层三维景观方式的一种变形。
4）切面方式。假象切开地质模型，看到地质模型内部的水平或垂直切面上的地质构造形态。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，还可以采用平行切制一系列切片的方式来形象地反映地质模型的内部结构，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种理想方式，地质工作中常用的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维与三维联动效果，即在二维剖面上的修改将影响到三维模型的形态。
5）投影等值线方式。将地质界面（构造标志面）的等高线或界面交线垂直地投影到水平面上形成等值线图，地震勘探层位构造图、矿床标高或厚度等值线图等就是投影方式的原形。地质、采矿工程师根据地质界面的等高线图对地质界面的空间形态有着非常好的把握能力，因此，该方法是传统的用二维方式表达三维模型的重要方式之一。
5、结语
地质构造的研究在我国地质勘探工作中一直是非常重要的一个组成部分，在研究的过程中技术水平也在不断的提高，在这样的情况下，我们就需要使用更加先进的技术对其加以研究。地质构造三维可视化模型就能满足这一要求，因此也逐渐受到了人们的关注和重视。
参考文献：
[1]张军强，吴冲龙，刘刚，吴勇.基于三维地质模型的勘探剖面图快速动态绘制[J].地质科技情报.2015（06）
[2]张杰，武枝.基于GOCAD的煤矿三维地质建模分析[J].科技创新与生产力.2015（12）
关键词：地质构造；三维地质模型；可视化
1、引言
地质构造具有非常强的复杂性，在这样的情况下，我们需要采取更加先进的技术去研究地质构造，在实际的工作中，地质构造三维可视化模型就是非常重要的一种方式，而不同的三维模型在自身的特征和优势上也有着不同的表现，针对这样的状况，我们一定要找到合理的建模方式。
2、建立地质构造三维可视化模型
2.1三维规则网格法
三维规则网格法通常就是将研究空间划分成若干个规则的网格，之后再应用相应的网格对地质加以描述，这种方法是二维网格法的一种延展，针对被规则划分的一些空间，我们可以建立一个相对比较容易的算法，三维网格算法当中一个非常重要的特点就是其操作计算的方法都十分的简单，但是其也需要完成非常多的数据收集和计算工作。
2.2TIN表面法
TIN法是一种采用不规则的三角形面片来建立的对峙模型的方式，通常我们使用的是Delaunay三角剖分的方法。TIN表面法最大的特征是将随机分布的控制点按照某种比较合理的形式充分的联系在一起，从而建立一个分布形态上较为合理，功能性也比较完善的三角网络。这种方法是表面描述方法当中非常重要的一种。其计算量非常小，主要是借助添加控制点来对地质体表面的空间形态进行适当的调整和改善，这样就可以使其更加接近真实的状态。此外还可以借助减少控制点的方式来减少局部的工作量来使得整体的空间形态不受影响。三角剖分方法通常是建立在二维空间当中的，三角剖分只是在X和Y空间靠站，虽然三维空间是X、Y、Z空间，但是只有在形成三角结构的时候才能使用Z坐标。所以这种方法无法对复杂的地质体进行描述，因此在应用广度上还存在着一定的不足。
2.3四面体法
四面体发通常是2.5维TIN表面法向三维空间的一种非常重要的延伸，在三维空间当中，三个点就可以构成一个三角形的平面，而若干个三角形的平面就能够构成地质体的表面。相同的道理，四个点可以构成一个四面体，若干个四面体就会形成地质体实体。四面体法属于多面体方法中重要的一种，，四面体是体元素当中最小的一个单元，这种方法的数据结构主要是用来对空间之内四面体形态和其相互之间的关系进行更加清晰和准确的描述。所以，四面体法一方面能够对地质表面的形态进行有效的描述，同时还可以对地质体内部的结构进行清晰的描述。四面体法一般能够建立复杂的地质构造三维模型，但是这种技术本身具有一定的复杂性。
2.4综合方法
综合方法通常就是指使用两种或者是两种以上的方法对地质体进行描述，在构件地质构造三维模型的时候，我们可以采用三维规则网格法和TIN表面法充分结合的方式，其主要的步骤就是首先建立一个三维规则网格，之后构建地质体的TIN表面，将TIN表面转换到三维网格之中。也就是说将TIN表面和三维规则网格之间建立一个联系，显示地质体表面依然采用三维规则网格，这种方法要比只用TIN表面方法要简单很多。
3、断层处理
3.1局部法
局部法将断层两侧的标志面分别加以处理。以断层一侧为例，先作出特定构造标志面的TIN表面，由于标志面的边缘控制点并非恰好落在断层面上，须将标志面的TIN表面向外拓展，使其与断层面的TIN面相交，二者的交线即为该标志面TIN表面的初始边缘线。对另断层另一侧对应标志面作同样处理，然后根据断层的位移数据对两侧标志面的TIN面初始边缘进行调整，获得各自的最终边缘线。
3.2整体法
整体法是指统一处理断层两侧的对应标志面。首先将断层两侧的标志面看作连续的整体作出TIN面，计算出该TIN面与断层面的交线，这个交线为断层两侧标志面TIN面的共同边缘线。以此交线为基础，根据断层的位移对两侧对应标志面的TIN面边缘线进行调整，获得各自的边缘线。
3.3多条断层的处理
视多条断层之间有无切错关系分为两种情况：其一是断层之间不存在切错关系，可以采用局部法或整体法逐条断层分别处理；另一种是断层之间存在着切割关系，这就不能简单地按单条断层的方法处理。断层之间的切错关系存在时间递进序列，实质上是一个优先级的问题，晚期形成的断层切错先期形成的断层，其优先级就高。按多条断层的切错关系排出相应的优先级，而将标志面的优先级定为最低。这样一来，便可按单条断层切错标志面的方法逐级处理：先作出最高级断层的TIN面，再作出次级被切错断层的整个TIN面，然后计算并调整出最高级断层两侧被切错断层TIN面的边缘线；被切错的断层可能不止一个，按此方法循环处理，直至作出各个断层两侧标志面TIN面的边缘线。
4、地质构造三维模型的可视性
可视化效果是三维地学数据模型设计中的重要因素，而在二维地学模型中，可视化只是一个附加因素，本文提出地质构造的三维可视化模型亦强调其可视性。可视化地质模型可以提供多種表现方式，对于地质构造分析研究而言，主要有五种：
1）三维景观方式。允许从不同角度、不同方位和不同距离观察地质构造三维模型的表面，通常加入光照模型、表面纹理等三维效果，以增强真实感。这种方式始终只是能看到模型的表面。
2）掀盖层三维景观方式。在三维景观方式的基础上，想象掀开上覆的盖层看到下伏地质（构造）界面，其实质是第一种方式的一种变形。
3）透视三维景观方式。假象穿透地质体的一些部分，看到内部的地质界面，这也可以看做是掀盖层三维景观方式的一种变形。
4）切面方式。假象切开地质模型，看到地质模型内部的水平或垂直切面上的地质构造形态。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，还可以采用平行切制一系列切片的方式来形象地反映地质模型的内部结构，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种理想方式，地质工作中常用的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维与三维联动效果，即在二维剖面上的修改将影响到三维模型的形态。
5）投影等值线方式。将地质界面（构造标志面）的等高线或界面交线垂直地投影到水平面上形成等值线图，地震勘探层位构造图、矿床标高或厚度等值线图等就是投影方式的原形。地质、采矿工程师根据地质界面的等高线图对地质界面的空间形态有着非常好的把握能力，因此，该方法是传统的用二维方式表达三维模型的重要方式之一。
5、结语
地质构造的研究在我国地质勘探工作中一直是非常重要的一个组成部分，在研究的过程中技术水平也在不断的提高，在这样的情况下，我们就需要使用更加先进的技术对其加以研究。地质构造三维可视化模型就能满足这一要求，因此也逐渐受到了人们的关注和重视。
参考文献：
[1]张军强，吴冲龙，刘刚，吴勇.基于三维地质模型的勘探剖面图快速动态绘制[J].地质科技情报.2015（06）
[2]张杰，武枝.基于GOCAD的煤矿三维地质建模分析[J].科技创新与生产力.2015（12）