GOCAD三維地質(zhì)建模的應(yīng)用

1、GOCAD三維地質(zhì)建模的應(yīng)用摘 要GOCAD是以工作流程為核心的新一代地質(zhì)建 模軟件，達(dá)到了半智能化建模的世界最高水平，具有強(qiáng)大的 三維建模、可視化、地質(zhì)解釋和分析的功能。 既可以進(jìn)行 表面建模， 也可以進(jìn)行實(shí)體建模 ; 既可以設(shè)計(jì)空間幾何對(duì)象， 也可以表現(xiàn)空間屬性分布。本文主要介紹了GOCAD三維地質(zhì)建模的背景、方法、流程、效果四個(gè)方面。關(guān)鍵詞 GOCAD 三維 可視化 地質(zhì)建模1 建模背景 目前，對(duì)于地質(zhì)勘測(cè)所獲得的大量二維和靜態(tài)的地質(zhì)信 息資料，地質(zhì)專業(yè)人員只是依照經(jīng)驗(yàn)推斷出地下巖層和構(gòu)造 的走向、分布，進(jìn)而預(yù)測(cè)其變化規(guī)律。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展為地質(zhì)勘測(cè)資料在計(jì) 算機(jī)上建立三維

2、地質(zhì)模型創(chuàng)造了條件。目前，在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域 中，巖體的三維可視化模擬已成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。本模型建立主要針對(duì)某煤礦主采煤層進(jìn)行三維地層可 視化工作?；舅枷胧且悦簩拥装宓雀呔€和地質(zhì)柱狀圖為建 ?；A(chǔ)信息，采用三維可視化技術(shù)，將二維抽象的等高線信 息以三維可視化的圖形效果直觀形象地表達(dá)出來(lái)，為開(kāi)采決 策提供依據(jù)。2 建模方法 三維地層可視化建模的思想，是通過(guò)利用各種地質(zhì)勘測(cè) 資料，借助GOCAD內(nèi)部的離散平滑內(nèi)插運(yùn)算方法，將離散 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)曲面，進(jìn)而建立地層的三維模型，處理巖層 界面與結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系，逼真地反映地質(zhì)體的全貌。3 三維地質(zhì)模型構(gòu)建流程3.1 數(shù)據(jù)的選擇及錄入利用GOCAD進(jìn)行

3、三位地質(zhì)建模采用的基本數(shù)據(jù)大致分 為點(diǎn)數(shù)據(jù)及線數(shù)據(jù)兩種，在煤礦建模中，點(diǎn)數(shù)據(jù)一般指鉆孔 柱狀圖信息，而線數(shù)據(jù)則通常指煤層底板等高線。利用鉆孔 柱狀圖選取構(gòu)建三維地質(zhì)模型點(diǎn)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)在于能精確選 擇同一鉆孔中不同高程的多個(gè)具備代表性的點(diǎn)，例如某一鉆 孔中的地表、煤層頂、底板以及巖層等點(diǎn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，這些 點(diǎn)數(shù)據(jù)也能很好地描述所代表地質(zhì)信息的精確方位和坐標(biāo)。 而煤層底板等高線數(shù)據(jù)相對(duì)于鉆孔數(shù)據(jù)而言，在三維地質(zhì)建 模過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)則在于能形象突出地描述該地質(zhì)區(qū)域的整 體地貌，在三維地質(zhì)模型中具體面的整體表現(xiàn)上更為突出。在我們這次關(guān)于某煤礦的三維地質(zhì)建模過(guò)程中，采用的 是依據(jù)鉆孔柱狀圖信息生成模型的方法。

4、 我們利用已知的 42 組某煤礦鉆孔柱狀圖信息，獲取鉆孔的實(shí)際坐標(biāo)（x，y），并計(jì)算出地表、 3#煤頂?shù)装濉?9#煤頂?shù)装逡约?15#煤頂?shù)装宓?高程坐標(biāo)（z）。從而生成三維地質(zhì)建模中需要的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)(x, y, z)。因GOCAD軟件可以載入txt文本格式的點(diǎn)數(shù)據(jù) 信息，故通過(guò)記事本進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)的整理。3.2 利用點(diǎn)數(shù)據(jù)生成三維模型中的界面模型 生成三維模型中的地層界面模型大致流程如下： 點(diǎn)線面利用GOCAD軟件的點(diǎn)數(shù)據(jù)列加載方式對(duì)采集的 txt格式 的點(diǎn)坐標(biāo)信息進(jìn)行加載。依據(jù)此方法分別載入地表、3#煤等地質(zhì)層的點(diǎn)數(shù)據(jù),載入后的效果。因生成三維模型中的界面 需確定每個(gè)界面的外圍邊界,在本次建模

5、過(guò)程中,利用鉆孔 點(diǎn)數(shù)據(jù)生成外圍邊界線,生成后的效果。此時(shí)通過(guò)依據(jù)點(diǎn)與 線結(jié)合的方式自動(dòng)生成界面,其中界面的高低起伏通過(guò)同一 地質(zhì)面中各個(gè)鉆孔點(diǎn)的高程差來(lái)確定。界面的精細(xì)程度可通 過(guò)生成過(guò)程中預(yù)設(shè)的三角網(wǎng)格密度來(lái)調(diào)整。三角網(wǎng)格密度越 高,生成的圖形則越精細(xì)。通過(guò)每個(gè)面的屬性設(shè)置可為界面 命名,也可以變化界面的顏色及選擇三角網(wǎng)格的顯現(xiàn)與否。在界面生成之后,為生成更為形象的三維地質(zhì)模型,可 為任意兩個(gè)界面匹配生成相對(duì)應(yīng)的側(cè)面。 例如 3#煤層的頂?shù)?板之間生成側(cè)面,通過(guò)兩個(gè)表面及側(cè)面的組合可生成一個(gè)密 閉的立體圖形, 同時(shí)可以此立體圖形來(lái)精確代表 3#煤。生成 側(cè)面的方式采用的是剪切法,該方法的原

6、理是利用兩個(gè)平面 的外圍邊界線生成相對(duì)應(yīng)的側(cè)面,并利用外圍邊界線對(duì)側(cè)面 進(jìn)行精細(xì)的剪切,致使生成的側(cè)面與兩個(gè)表面完全封閉,不 存在縫隙，從而更好地生成立體圖形。3.3 三維地質(zhì)體的生成 在生成多個(gè)界面后，為了考慮一些特殊用途及使用效果， 可生成立體實(shí)體模型。通過(guò)將煤層頂?shù)装褰缑婕皞?cè)面進(jìn)行合 并，生成一個(gè)封閉曲面并進(jìn)行填充即可生成簡(jiǎn)易的立體模型。 我們將地表、巖層、 3#煤、 9#煤、 15#煤以及參考面綜合在 一起，生成了最終的某煤礦三維地質(zhì)模型。為表示該地質(zhì)模 型的由來(lái)，我們將 42 個(gè)鉆孔點(diǎn)信息加載于模型中，可明確 對(duì)應(yīng)生成的地質(zhì)模型中的點(diǎn)坐標(biāo)，使該模型更為形象。4 模型效果展示通過(guò)井田三維整體效果圖（圖 1），宏觀上，我們可以從 各個(gè)角度看到某井田范圍內(nèi)各主采煤層的賦存特征及走向、 傾向信息 ; 微觀上， 可以縮放觀測(cè)任一煤巖層， 并通過(guò)在任意 兩點(diǎn)做剖面，科學(xué)分析測(cè)量剖面圖，得