地質(zhì)體三維可視化表達(dá)的現(xiàn)狀與趨勢

王婷

摘 要 地質(zhì)結(jié)構(gòu)隨著三維可視化理論的不斷發(fā)展，三維地質(zhì)建模和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)早己經(jīng)成為地質(zhì)學(xué)家研究熱點(diǎn)。將實(shí)際地質(zhì)工作中灰度數(shù)據(jù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)抽象成三維地物，運(yùn)用空間分析和數(shù)據(jù)庫，三維數(shù)據(jù)模塊構(gòu)成三維可視化模型可以提高工作效率。在我國，三維可視化建模技術(shù)己經(jīng)被廣泛運(yùn)用，因此，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維可視化表達(dá)的未來也值得探討。

關(guān)鍵詞 三維可視化；數(shù)據(jù)可視化；地質(zhì)結(jié)構(gòu)；地質(zhì)體

中圖分類號 TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0012-01

地質(zhì)體的三維建模與可視化融合基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、物探解譯剖面數(shù)據(jù)，利用相關(guān)技術(shù)構(gòu)建三維空間數(shù)據(jù)場，采用硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)立體化。它運(yùn)用可視化技術(shù)揭示了地下世界，是地質(zhì)學(xué)的前沿課題之一。以可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，地學(xué)問題為核心，通過地質(zhì)專家的邏輯和形象思維，地質(zhì)信息的三維動(dòng)態(tài)的反饋來分析相關(guān)的地學(xué)問題。由于地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，同時(shí)又缺乏時(shí)勢性的實(shí)際問題，這也致使地質(zhì)三維建模技術(shù)成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

1 地質(zhì)體的三維可視化

1）可視化?？梢暬且粋€(gè)心智處理過程，主要是促進(jìn)對事物的觀察力及建立概念等。

2）地質(zhì)體三維可視化。是地學(xué)可視化的一個(gè)分支，它的主要內(nèi)容是進(jìn)行地下地質(zhì)礦體的三維空間可視化實(shí)現(xiàn)。

3）地學(xué)可視化。地學(xué)可視化是關(guān)于地學(xué)數(shù)據(jù)的視覺表達(dá)與分析，是科學(xué)計(jì)算可視化與地球科學(xué)結(jié)合而形成的概念，是關(guān)于地學(xué)數(shù)據(jù)的視覺表達(dá)與分析。

2 現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

隨著數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使得地質(zhì)三維技術(shù)在國內(nèi)取得了一定的研究成果。地質(zhì)體的可視化在國內(nèi)基本上都是以2D的形式出現(xiàn)的，很少有3D。目前，真正的地質(zhì)體可視化還不很成熟。目前國內(nèi)的三維地質(zhì)系統(tǒng)有：地大的GeoView以及東方泰坦有限公司的TitanT3m，南京大學(xué)與勝利油田合作研發(fā)的SLGRAPH以及中國油田大學(xué)的RDMS。關(guān)于高校的發(fā)展有：成都理工大學(xué)黃潤秋教授等人結(jié)合大型水利工程研制開發(fā)巖體結(jié)構(gòu)三維建模，建立了一套巖體結(jié)構(gòu)信息管理信息系統(tǒng)。還有曹代勇等人基于OpenGL提出了相關(guān)方法并應(yīng)用在了三維地質(zhì)模型的可視化研究上。國內(nèi)的地質(zhì)三維可視化技術(shù)軟件在功能的實(shí)現(xiàn)以及功能的完備性上差于國外的技術(shù)，比如空間分析和配色方案上仍然不能解決實(shí)際問題。

當(dāng)前國內(nèi)主要是對在三維可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程上對一些具體的算法的研究。由于現(xiàn)在地質(zhì)工作在不斷的深化，實(shí)際中出現(xiàn)的問題越來越復(fù)雜化，國內(nèi)研發(fā)地質(zhì)信息系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足目前的研究與需求，而國外三維建模的軟件對我國地質(zhì)研究的針對性不強(qiáng)，無法滿足地質(zhì)生產(chǎn)和研究。國內(nèi)開發(fā)的軟件在地質(zhì)工程中的應(yīng)用較少，對復(fù)雜的工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)體的建模能力的缺失，具體算法的實(shí)現(xiàn)的缺乏，導(dǎo)致在很多工作中無法解決復(fù)雜多變的實(shí)際問題。

2.2 國外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，我國的地學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)展才開始萌芽，西方的發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)對地質(zhì)學(xué)的三維可視化建模有了很大的突破性發(fā)展以及逐漸趨于成熟的地步。20世紀(jì)70年代，西方礦業(yè)界就在地質(zhì)，礦業(yè)領(lǐng)域已運(yùn)用了CAD技術(shù)。

在Simon W.Horlding等的研究成果表示，Lynx. Vulcan三維地質(zhì)采礦軟件展示了關(guān)于空間數(shù)據(jù)庫的建立、地質(zhì)體邊界的圈定和連接、儲量計(jì)算方法、采礦設(shè)計(jì)等。運(yùn)用地下三維可視化技術(shù)可以構(gòu)建地質(zhì)模型，礦山形態(tài)模型還可以進(jìn)行資源計(jì)算和采礦模型設(shè)計(jì)。結(jié)合形態(tài)學(xué)的方法，還可以應(yīng)用該類模型知道礦區(qū)深部，邊部礦脈找礦預(yù)測，分析關(guān)于勘探洪城的合理布置，虛擬新的探礦鉆孔，減少礦產(chǎn)資源勘查風(fēng)險(xiǎn)。西方推出的比較著名的地質(zhì)建模軟件有Gocad，GeoToolkit，EarthVision等，地球物理，地質(zhì)等方面的軟件主要有Gocad，而其他的就是一些專門用來研究的地震分析建模和礦山三維建模的。

不同于國內(nèi)的政策與發(fā)展，國外的許多三維可視化研究與實(shí)際應(yīng)用都是以商業(yè)的形式存在的。國外的比較有規(guī)模，著名的軟件有澳大利亞的SURPAC軟件，公司MapTec研發(fā)的Vulcan，它主要的優(yōu)勢是建模，采礦計(jì)劃的制定和測量，礦業(yè)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、環(huán)境管理、空間建模、空間分析等功能。其次是美國MineSightruan軟件，M工NTEC公司研發(fā)的，可以對礦山企業(yè)進(jìn)行一體化管理，該軟件的主要優(yōu)勢是在處理三維圖形的功能上，開發(fā)的軟件功能很有特點(diǎn)。同時(shí)，它有很多的接口，可以和其他軟件進(jìn)行搭配使用的優(yōu)點(diǎn)。還有就是法國的Gocad軟件。

3 趨勢

三維地質(zhì)信息GIS可視化的核心研究內(nèi)容是三維地學(xué)模擬。而三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)的可視化又是三維地學(xué)模擬的重要內(nèi)容。地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維可視化技術(shù)在我國還處于發(fā)展的狀態(tài)。在以后的研究中，內(nèi)容上需要做到關(guān)于在模型上的細(xì)節(jié)處理。在模型的細(xì)節(jié)處理上會(huì)更加的簡潔，地質(zhì)模型格式統(tǒng)一化，對于大型地質(zhì)模型數(shù)據(jù)會(huì)優(yōu)化處理，數(shù)據(jù)計(jì)算和建模應(yīng)會(huì)更加簡單，理想。同時(shí)以后在研發(fā)管理地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫和相關(guān)數(shù)據(jù)引擎時(shí)，對大型的地質(zhì)模型數(shù)據(jù)管理會(huì)更加規(guī)范化和簡單化。在對系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)充分考慮實(shí)際問題的復(fù)雜化，并對三維系統(tǒng)的功能進(jìn)行進(jìn)一步的完善，增加許多現(xiàn)在沒有的功能以及增強(qiáng)現(xiàn)已有功能的作用和用途，為地質(zhì)工程或項(xiàng)目工作者提供全方位、全角度、準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息和人性化的數(shù)據(jù)操作平臺。并與此同時(shí)國內(nèi)能夠進(jìn)一步商業(yè)化軟件。在現(xiàn)在的軟件模型展示過程中三維可視化模型的視覺效果受到了曲面平滑的影響，目前的模型曲面算法在未來的發(fā)展中肯定是會(huì)有所改進(jìn)和完善的。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的三維地質(zhì)建模系統(tǒng)與其他專業(yè)的分析軟件的接口。為專業(yè)技術(shù)人員和地址科學(xué)家的研究，更多人群提供更好的支持與服務(wù)。

4 結(jié)論

面對地質(zhì)結(jié)構(gòu)在三維可視化建模中的諸多難題，目前的科技水平，還有很多的問題需要進(jìn)一步研究與探索。隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信在未來的時(shí)間里，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維可視化技術(shù)肯定會(huì)有很大的提升并且會(huì)解決更多的復(fù)雜的地質(zhì)體實(shí)際問題，滿足實(shí)際工程的實(shí)際應(yīng)用需求，而且用戶得到的界面會(huì)更加人性化和簡便化，更加直觀，真實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)狀況，解決實(shí)際問題。與此同時(shí)，也希望科學(xué)技術(shù)的發(fā)展能夠提升地質(zhì)建模和可視化理論與技術(shù)，解決更多的現(xiàn)在解決不了的更大范圍的地學(xué)問題，轉(zhuǎn)換為更多的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)更美好的明天奠定基礎(chǔ)。

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