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地质体三维可视化表达的现状与趋势

出处:论文网
时间:2018-08-25

地质体三维可视化表达的现状与趋势

  中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)06-0012-01

  地质体的三维建模与可视化融合基础的地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用相关技术构建三维空间数据场,采用硬件技术实现立体化。它运用可视化技术揭示了地下世界,是地质学的前沿课题之一。以可视化技术为基础,地学问题为核心,通过地质专家的逻辑和形象思维,地质信息的三维动态的反馈来分析相关的地学问题。由于地质构造比较复杂,同时又缺乏时势性的实际问题,这也致使地质三维建模技术成为了国内外研究的热点。

  1 地质体的三维可视化

  1)可视化。可视化是一个心智处理过程,主要是促进对事物的观察力及建立概念等。

  2)地质体三维可视化。是地学可视化的一个分支,它的主要内容是进行地下地质矿体的三维空间可视化实现。

  3)地学可视化。地学可视化是关于地学数据的视觉表达与分析,是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念,是关于地学数据的视觉表达与分析。

  2 现状

  2.1 国内研究现状

  ?S着数据可视化的发展,应用计算机技术,使得地质三维技术在国内取得了一定的研究成果。地质体的可视化在国内基本上都是以2D的形式出现的,很少有3D。目前,真正的地质体可视化还不很成熟。目前国内的三维地质系统有:地大的GeoView以及东方泰坦有限公司的TitanT3m,南京大学与胜利油田合作研发的SLGRAPH以及中国油田大学的RDMS。关于高校的发展有:成都理工大学黄润秋教授等人结合大型水利工程研制开发岩体结构三维建模,建立了一套岩体结构信息管理信息系统。还有曹代勇等人基于OpenGL提出了相关方法并应用在了三维地质模型的可视化研究上。国内的地质三维可视化技术软件在功能的实现以及功能的完备性上差于国外的技术,比如空间分析和配色方案上仍然不能解决实际问题。

  当前国内主要是对在三维可视化技术的实现过程上对一些具体的算法的研究。由于现在地质工作在不断的深化,实际中出现的问题越来越复杂化,国内研发地质信息系统已经无法满足目前的研究与需求,而国外三维建模的软件对我国地质研究的针对性不强,无法满足地质生产和研究。国内开发的软件在地质工程中的应用较少,对复杂的工程地质结构体的建模能力的缺失,具体算法的实现的缺乏,导致在很多工作中无法解决复杂多变的实际问题。

  2.2 国外研究现状

  20世纪80年代,我国的地学数据发展才开始萌芽,西方的发达国家就已经对地质学的三维可视化建模有了很大的突破性发展以及逐渐趋于成熟的地步。20世纪70年代,西方矿业界就在地质,矿业领域已运用了CAD技术。

  在Simon W.Horlding等的研究成果表示,Lynx. Vulcan三维地质采矿软件展示了关于空间数据库的建立、地质体边界的圈定和连接、储量计算方法、采矿设计等。运用地下三维可视化技术可以构建地质模型,矿山形态模型还可以进行资源计算和采矿模型设计。结合形态学的方法,还可以应用该类模型知道矿区深部,边部矿脉找矿预测,分析关于勘探洪城的合理布置,虚拟新的探矿钻孔,减少矿产资源勘查风险。西方推出的比较著名的地质建模软件有Gocad,GeoToolkit,EarthVision等,地球物理,地质等方面的软件主要有Gocad,而其他的就是一些专门用来研究的地震分析建模和矿山三维建模的。

  不同于国内的政策与发展,国外的许多三维可视化研究与实际应用都是以商业的形式存在的。国外的比较有规模,著名的软件有澳大利亚的SURPAC软件,公司MapTec研发的Vulcan,它主要的优势是建模,采矿计划的制定和测量,矿业设计、规划、环境管理、空间建模、空间分析等功能。其次是美国MineSightruan软件,M工NTEC公司研发的,可以对矿山企业进行一体化管理,该软件的主要优势是在处理三维图形的功能上,开发的软件功能很有特点。同时,它有很多的接口,可以和其他软件进行搭配使用的优点。还有就是法国的Gocad软件。

  3 趋势

  三维地质信息GIS可视化的核心研究内容是三维地学模拟。而三维地质结构的可视化又是三维地学模拟的重要内容。地质结构的三维可视化技术在我国还处于发展的状态。在以后的研究中,内容上需要做到关于在模型上的细节处理。在模型的细节处理上会更加的简洁,地质模型格式统一化,对于大型地质模型数据会优化处理,数据计算和建模应会更加简单,理想。同时以后在研发管理地质模型数据库和相关数据引擎时,对大型的地质模型数据管理会更加规范化和简单化。在对系统的功能设计时,会充分考虑实际问题的复杂化,并对三维系统的功能进行进一步的完善,增加许多现在没有的功能以及增强现已有功能的作用和用途,为地质工程或项目工作者提供全方位、全角度、准确的动态地质信息和人性化的数据操作平台。并与此同时国内能够进一步商业化软件。在现在的软件模型展示过程中三维可视化模型的视觉效果受到了曲面平滑的影响,目前的模型曲面算法在未来的发展中肯定是会有所改进和完善的。实现现有的三维地质建模系统与其他专业的分析软件的接口。为专业技术人员和地址科学家的研究,更多人群提供更好的支持与服务。

  4 结论

  面对地质结构在三维可视化建模中的诸多难题,目前的科技水平,还有很多的问题需要进一步研究与探索。随着现在科学技术的发展,相信在未来的时间里,地质结构的三维可视化技术肯定会有很大的提升并且会解决更多的复杂的地质体实际问题,满足实际工程的实际应用需求,而且用户得到的界面会更加人性化和简便化,更加直观,真实地反映现实状况,解决实际问题。与此同时,也希望科学技术的发展能够提升地质建模和可视化理论与技术,解决更多的现在解决不了的更大范围的地学问题,转换为更多的现实生产力,为实现更美好的明天奠定基础。

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