新型三維地質(zhì)建模方法及其在成都昌都區(qū)域建模的應(yīng)用

馬朝陽(yáng)，王占昌，張立海，姚聿濤，*，喬亞凱

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054)

地質(zhì)體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造直至動(dòng)態(tài)演化極為復(fù)雜,常規(guī)數(shù)學(xué)方法不能準(zhǔn)確描述其特征,同時(shí)還受制于地質(zhì)數(shù)據(jù)在空間上的可利用性(李林，2000)。海量地質(zhì)信息如果僅僅局限于二維圖表或剖面，就無(wú)法使研究人員大腦中形成一個(gè)整體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。只有建立三維可視化地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，才能夠直觀地表現(xiàn)地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造等空間分布狀態(tài)，以及他們之間的相互關(guān)系(李良平等，2007)。在地質(zhì)信息應(yīng)用方面，三維地質(zhì)模型具有很強(qiáng)的表現(xiàn)能力(王亞軍等，2014)。三維地質(zhì)模型是地質(zhì)信息的重要載體與研究對(duì)象，需基于多方面調(diào)查數(shù)據(jù)并結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)聯(lián)合構(gòu)建(楊波等，2021)。因此，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始了地質(zhì)三維建?？梢暬ぷ?。以三維形式還原地質(zhì)構(gòu)造和儲(chǔ)層屬性，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化地層的展示，從而得到更加深刻的地質(zhì)認(rèn)識(shí)(張偉等，2013)。筆者研究對(duì)比了前人的建模方法。例如，三棱柱體剖分方法、三維地質(zhì)表面重構(gòu)方法、巖柱體分區(qū)法和矢量-柵格一體化的三維模型構(gòu)建方法，以及基于這些方法所開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)外成熟的三維地質(zhì)建模軟件。例如，國(guó)外的Mining Visualization System系列軟件、Datamine 礦業(yè)軟件和Vulcan軟件，國(guó)內(nèi)的3D Mine、MapGIS和QuantyView。本次研究在前人的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用了多源異構(gòu)地質(zhì)數(shù)據(jù)融合、大規(guī)模高精度建模、地質(zhì)網(wǎng)格細(xì)分、屬性建模和遙感圖像融合等技術(shù)，研發(fā)了新型三維地質(zhì)建模方法。為了驗(yàn)證此方法的實(shí)用性，選取了四川盆地邊緣進(jìn)行三維地質(zhì)建模，建模工區(qū)范圍達(dá)31 104 km2；數(shù)據(jù)源為1∶100萬(wàn)的地質(zhì)圖幅，1 500個(gè)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)；以及遙感數(shù)據(jù)；建模軟件為深探地學(xué)軟件。此次三維地質(zhì)建模成功再現(xiàn)了建模工區(qū)的地形、地貌和地質(zhì)構(gòu)造，驗(yàn)證了該方法的可行性與實(shí)用性。

1 研究背景

三維地質(zhì)建模技術(shù)研究是當(dāng)前地下工程三維可視化研究的熱點(diǎn)之一(李芳玉，2011)。近年來(lái)，眾多學(xué)者做了大量的三維地質(zhì)建模研究及實(shí)驗(yàn)，提出或改進(jìn)了很多三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)模型。針對(duì)現(xiàn)有礦山儲(chǔ)量計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果精度低及邊界條件適應(yīng)能力差的問(wèn)題，改進(jìn)了三棱柱體剖分方法(朱德福，2015)。在傳統(tǒng)柵格法的基礎(chǔ)上，提出一種顧及幾何特征和約束的柵格生成方法，保持地質(zhì)體的空間幾何形態(tài)特征，保證加密區(qū)域與非加密區(qū)域的平滑過(guò)渡(李想，2013)；提出了一種新的輪廓線三維地質(zhì)表面重構(gòu)方法，可以進(jìn)一步提高曲面的幾何質(zhì)量(楊洋等，2015)；提出了構(gòu)建含有斷層的復(fù)雜地質(zhì)體的虛擬廣義三棱柱模型，克服了以往只能將跨越不同質(zhì)地層的GTP當(dāng)一種地層處理的問(wèn)題(李昌領(lǐng)等，2013)；提出了巖柱體分區(qū)法，該方法基于GTP能夠?qū)σ恍?fù)雜地質(zhì)體構(gòu)建建模(車德福等，2008)?；诿嫦?qū)ο蟮乃枷耄瑢?shí)現(xiàn)了礦體矢量-柵格一體化的三維模型構(gòu)建；解決了地下礦體解譯與圈定問(wèn)題(劉亞靜等，2012)。以半巷道體為基本體元，利用所有可能的多種體元構(gòu)建完整的地下巷道網(wǎng)絡(luò)(張志華等，2011)，同時(shí)提出了一種基于剖面圖的巷道與地層體交切模型(張志華等，2014)，為相關(guān)的三維地質(zhì)建模提供了借鑒?；诙鄬覦EM表面數(shù)據(jù)模型，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)中的巖層分界點(diǎn)進(jìn)行排序來(lái)建立三維模型(賀懷建等，2002)。運(yùn)用Delaunay三角剖分的方法和鉆孔數(shù)據(jù)建立不規(guī)則三角網(wǎng)(triangulated irregular net-work，TIN)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維建模(朱合華等，2003)。根據(jù)疊層TIN模型以及離散點(diǎn)和特征面，由Delaunay方法構(gòu)建三維地層模型(張煜等，2001；白世偉等，2002；Lemon A M，等2003；朱良峰等，2006；徐磊等，2007；向林中等，2010)?；谏鲜龇椒?，國(guó)內(nèi)外推出了一些三維地質(zhì)建模產(chǎn)品。國(guó)外針對(duì)三維地質(zhì)建模與可視化研究和相關(guān)軟件研制較早，目前比較成熟的軟件系統(tǒng)有：美國(guó)CTECH公司的Mining Visualization System系列軟件、英國(guó)的Datamine礦業(yè)軟件、澳大利亞MAPTEK公司的Vulcan軟件、加拿大Gemcom公司的Surpac礦業(yè)軟件，其他還有如美國(guó)Mintec公司的MineSight、澳大利亞的Micromine等軟件。國(guó)內(nèi)近年來(lái)也研發(fā)出多款優(yōu)質(zhì)的三維地質(zhì)建模軟件。例如，北京三地曼礦業(yè)軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的一套3D Mine礦業(yè)工程軟件，中地?cái)?shù)碼集團(tuán)的一款具有完全自主知識(shí)版權(quán)的地理信息平臺(tái)MapGIS，武漢地大坤迪科技有限公司開(kāi)發(fā)的QuantyView軟件平臺(tái)。

上述方法建模自動(dòng)化程度較低，建模過(guò)程比較復(fù)雜，限制了三維模型在工程中的應(yīng)用。此外，基于這些方法研發(fā)的三維地質(zhì)可視化軟件大多是單機(jī)版，客戶訪問(wèn)權(quán)限、范圍受到了約束，而且價(jià)格昂貴，應(yīng)用復(fù)雜繁瑣，硬件環(huán)境要求較高，其擴(kuò)展和跨平臺(tái)能力較差，具有較強(qiáng)的針對(duì)性或較窄的適用范圍。針對(duì)這一情況，筆者在傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)上，采用多源異構(gòu)地質(zhì)數(shù)據(jù)融合、大規(guī)模高精度建模、地質(zhì)網(wǎng)格細(xì)分、屬性建模技術(shù)和遙感圖像融合等技術(shù)研發(fā)了地學(xué)深探軟件，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體信息三維可視化，既具有傳統(tǒng)軟件的可視化能力，又能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)共享、多人協(xié)同建模、大規(guī)模整體高精度建模等。

2 新型三維建模方法關(guān)鍵技術(shù)

2.1 概述

本文提到的新型三維建模方法是指在傳統(tǒng)的三維地質(zhì)建模技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、整體模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、局部建模無(wú)縫拼接技術(shù)和遙感技術(shù)方法后發(fā)展出來(lái)的新的系統(tǒng)性三維地質(zhì)建模方法?；诖朔椒ǖ睦砟?，研發(fā)出地學(xué)深探軟件部分功能，并應(yīng)用于此次建模。

2.2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.2.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)特點(diǎn)

三維建模數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)的特性，即同一地區(qū)會(huì)有多元數(shù)據(jù)描述該地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象。例如：遙感數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)、物探數(shù)據(jù)等。每一類數(shù)據(jù)可能有多個(gè)源頭，即由多個(gè)單位提供。雖然該地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象是特定的，然而這些多源異構(gòu)地質(zhì)數(shù)據(jù)的一致性與正確性是難以保障的，從而導(dǎo)致地質(zhì)大數(shù)據(jù)質(zhì)量的不確定性。

2.2.2 異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)化

多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)是利用各種來(lái)源的數(shù)據(jù)融合進(jìn)行地質(zhì)建模，無(wú)論是物探數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、平面地質(zhì)圖、剖面圖，還是地形地貌、遙感資料等數(shù)據(jù)，首要問(wèn)題都是將異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同構(gòu)的矢量數(shù)據(jù)(點(diǎn)、線)，然后為生成地層面、斷層面和巖體表面等曲面提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源(表1)。

表1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)化處理表

2.2.3 數(shù)據(jù)沖突優(yōu)先級(jí)

多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決的另一個(gè)核心問(wèn)題是當(dāng)各類數(shù)據(jù)出現(xiàn)矛盾時(shí)，沖突數(shù)據(jù)在建模過(guò)程中的優(yōu)先使用級(jí)別問(wèn)題。本方法處理過(guò)程采用精度優(yōu)先原則，即源數(shù)據(jù)的使用優(yōu)先級(jí)和勘探精度正相關(guān)，精度越高優(yōu)先級(jí)越高。

2.3 大規(guī)模整體高精度建模技術(shù)

2.3.1 工作原理

大規(guī)模整體建模是指針對(duì)大范圍地質(zhì)研究區(qū)域建立滿足精度要求，同時(shí)覆蓋整個(gè)研究區(qū)域的連續(xù)三維地質(zhì)體模型。該技術(shù)主要采用模型數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)擴(kuò)展技術(shù)。在模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域不同地層的整體建模，同時(shí)局部模型精度達(dá)到常規(guī)小區(qū)塊模型精度。基于數(shù)據(jù)外拓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊界斷層及地層的拼接融合，提高邊界斷層認(rèn)識(shí)精度。一方面，大規(guī)模高精度整體建模能夠?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，保證模型信息的一致性，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作區(qū)域的高精度融合，解決現(xiàn)有建模成果的有效繼承問(wèn)題；另一方面，大規(guī)模高精度整體建模能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)和模型的統(tǒng)一存儲(chǔ)，構(gòu)建統(tǒng)一的管理和通信平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享。大規(guī)模整體建模技術(shù)所面向的是勘探和開(kāi)發(fā)進(jìn)行較為深入的成熟地質(zhì)研究或礦產(chǎn)生產(chǎn)區(qū)域，該區(qū)域范圍較大，并且所使用的地質(zhì)資料也具有多種類型，多種置信度和數(shù)據(jù)量龐大等特征，構(gòu)建的大規(guī)模整體模型能夠?qū)Ψ秶鷥?nèi)的所有地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確描述。同時(shí)，整體構(gòu)造模型是進(jìn)行精細(xì)地質(zhì)管理的基礎(chǔ)模型，具有較高的精細(xì)描述能力、快速的數(shù)據(jù)計(jì)算能力和實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)更新能力。大尺寸高精度整體建模工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 大規(guī)模整體建模工作原理圖

整體建模工作思路：首先將原始資料存貯在建模軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中；再利用建模軟件的模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、局部建模無(wú)縫拼接技術(shù)、多人并行工作模式建立整體模型；最后運(yùn)用集群可視化技術(shù)查看整體模型，開(kāi)展基于模型的各種應(yīng)用。

2.3.2 整體模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

整體模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)打破了傳統(tǒng)獨(dú)立模型文件存儲(chǔ)的模式，采用片元化的存儲(chǔ)模式，表格以字段形式存儲(chǔ)成果模型，這是模型數(shù)據(jù)庫(kù)的核心技術(shù)。整體模型可以由用戶指定劃分單元格，劃分結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，每個(gè)單元格對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)表格中，表格以字段的形式記錄信息。當(dāng)下載局部模型時(shí)，會(huì)判斷鎖定的單元格，因此建立好的局部模型，導(dǎo)出成果也是通過(guò)處理使之變成多個(gè)片元模型來(lái)導(dǎo)出的，記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中的是將每個(gè)片元模型的信息以字段形式記錄到對(duì)應(yīng)的單元格表中來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。調(diào)用的過(guò)程和存儲(chǔ)類似；在數(shù)據(jù)庫(kù)中提取鎖定的單元格模型后需要某種處理，使其組合成一個(gè)完整的模型，然后加載到建模軟件中，實(shí)現(xiàn)成果模型的展示。

2.3.3 局部建模無(wú)縫拼接技術(shù)

對(duì)于拼接的小區(qū)塊、小工區(qū)，傳統(tǒng)的建模軟件基本都可以實(shí)現(xiàn)。但是如果拼接的區(qū)塊過(guò)多、過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致涉及的工區(qū)范圍很大，超出計(jì)算機(jī)、軟件可以承受的限度，此時(shí)傳統(tǒng)建模軟件就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。鑒于此種情況，筆者采用模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)局部拼接、外拓網(wǎng)格，保障局部模型無(wú)縫拼接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工區(qū)的拼合，以及大工區(qū)之間的拼合。模型數(shù)據(jù)庫(kù)局部建模無(wú)縫拼接原理是：重疊區(qū)域數(shù)據(jù)全部加載到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造認(rèn)識(shí)統(tǒng)一；局部重疊區(qū)域重新更新模型。外拓網(wǎng)格保障更新后，模型和周圍模型無(wú)縫拼接，實(shí)現(xiàn)多工區(qū)無(wú)縫拼接與融合。主要有2類拼接問(wèn)題：①前期建模成果通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)成果的融合(圖2)。②多人協(xié)同建立的局部模型在數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫融合(圖3)。

圖2 已有模型成果無(wú)縫融合圖

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫融合效果展示圖

在局部模型的建模過(guò)程中也要注意拼接處的建模方法。對(duì)于相鄰局部工區(qū)的拼接處的斷層處理方法主要有以下3種情況：①拼接處涉及斷層未作改動(dòng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。②拼接處涉及斷層改動(dòng)，但對(duì)相鄰區(qū)塊沒(méi)有影響，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。③拼接處涉及斷層改動(dòng)，并對(duì)相鄰區(qū)塊造成影響，則需在該斷層處下載另一區(qū)塊重新建模，以此實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。對(duì)于拼接區(qū)地層模型的建立需要保證拼接區(qū)斷層模型一致，且地層數(shù)據(jù)一致。

3 成都-昌都區(qū)域三維地質(zhì)建模應(yīng)用實(shí)例

3.1 需求概述

成都-昌都區(qū)域地處中國(guó)西南部，面積大，地質(zhì)條件復(fù)雜。由于考慮在該區(qū)域?qū)嵤┲卮蠼ㄔO(shè)項(xiàng)目，因此希望能夠基于已有的地質(zhì)資料，建立一個(gè)覆蓋成都圖幅和昌都圖幅2個(gè)圖幅拼接區(qū)域的建模工區(qū)，范圍為31 104 km2的大規(guī)模且高精度的地質(zhì)模型。該模型不僅需要能夠提供對(duì)該地區(qū)基礎(chǔ)構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，而且在有高精度地質(zhì)資料的地方要建立高精度的屬性模型，并能夠支撐對(duì)該地區(qū)工程建設(shè)提供地質(zhì)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，能夠支撐后續(xù)對(duì)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害防控等工作。

3.2 建模方案概述

項(xiàng)目選擇新型三維建模方法，綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)及相關(guān)學(xué)科理論，對(duì)成都-昌都區(qū)域地形、地貌、土巖界面、巖性界線、巖性組合、斷裂、褶皺和構(gòu)造面理等主要構(gòu)造形跡，以及地下一定深度范圍內(nèi)地層分布、構(gòu)造形態(tài)等特征進(jìn)行調(diào)查與分析評(píng)價(jià)，詳細(xì)掌握地表、地下地質(zhì)體空間分布及其變化情況。采用研發(fā)的深探地學(xué)建模軟件，多源融合鉆孔、地質(zhì)圖、遙感影像數(shù)據(jù)，采用大規(guī)模整體建模技術(shù)建立大規(guī)模高精度多分辨率的整體地質(zhì)模型；利用網(wǎng)格剖分和屬性建模技術(shù)建立多屬性模型，建立成都-昌都區(qū)域地質(zhì)三維可視化模型，為地質(zhì)研究、地質(zhì)適宜性評(píng)價(jià)等工作提供三維地質(zhì)數(shù)據(jù)服務(wù)。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查三維地質(zhì)建模技術(shù)路線見(jiàn)圖4。

圖4 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查三維地質(zhì)建模技術(shù)路線圖

3.3 數(shù)據(jù)源情況

3.3.1 鉆孔分層數(shù)據(jù)

項(xiàng)目基于鉆孔柱狀圖提供了該地區(qū)近1 500個(gè)鉆孔的基礎(chǔ)地質(zhì)年代、地層組等分層資料。鉆孔深度為20～650 m，鉆孔分層部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 鉆孔分層數(shù)據(jù)表

3.3.2 地質(zhì)圖資料

本次研究采用了1∶100萬(wàn)成都圖幅和昌都圖幅。建模工作是2個(gè)圖幅的拼接區(qū)域。建模工區(qū)范圍為31 104 km2；該區(qū)域地勢(shì)差異顯著，構(gòu)造非常復(fù)雜，屬于四川盆地邊緣，以深丘和山地為主，海拔大多為1 000～3 000 m，相對(duì)高差約為1 000 m。

3.3.3 遙感影像數(shù)據(jù)

本次建模采用了成都-昌都區(qū)域高精度遙感影像資料。用于前期建模參考及后期三維模型地表部分融合一體可視化，協(xié)助該地區(qū)地質(zhì)研究工作。遙感影像能客觀地反映景物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系等特征,使人們對(duì)地物有一個(gè)宏觀整體的認(rèn)識(shí)。通常認(rèn)為，空間分辨率越高的數(shù)據(jù)越好(Sousa et al.，2015)。高分辨率光學(xué)遙感影像等高質(zhì)量的土地覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品是提取地表信息的重要數(shù)據(jù)源(Xiang,D et al.，2016)。同時(shí)，能夠真實(shí)、客觀地記錄、反映地表場(chǎng)景,是三維地形仿真需要的重要數(shù)據(jù)資源。

3.3.4 數(shù)據(jù)整理

(1)鉆孔數(shù)據(jù)整理：將鉆孔數(shù)據(jù)整理成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，其中分層點(diǎn)分別按“代”“系”和“紀(jì)”整理成3套分層數(shù)據(jù)，用于建立不同范圍和精度的模型，解決工區(qū)過(guò)大而分層過(guò)薄的問(wèn)題；將鉆孔孔位數(shù)據(jù)由WGS84坐標(biāo)系投影變換到中國(guó)2 000坐標(biāo)系下，投影類型使用高斯-克呂格投影。

(2)圖幅數(shù)據(jù)整理：將成都和昌都圖幅投影到中國(guó)2 000坐標(biāo)系下，確保和鉆孔投影參數(shù)一致。

(3)地表高程數(shù)據(jù)整理：作地理空間數(shù)據(jù)云下載90 m分辨率數(shù)據(jù)，進(jìn)行裁剪和抽稀處理；對(duì)柵格進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)，然后再將數(shù)據(jù)投影到中國(guó)2 000坐標(biāo)系下。

3.4 項(xiàng)目成果

3.4.1 基于多元數(shù)據(jù)的大規(guī)模高精度模型

應(yīng)用新型三維地質(zhì)建模方法，進(jìn)行成都-昌都區(qū)域整體構(gòu)造建模工作。利用鉆孔數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行三維地質(zhì)建模工作。通過(guò)深探建模軟件智能化生成三維地質(zhì)模型；對(duì)模型經(jīng)過(guò)網(wǎng)格剖分、離散化存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后，利用OpenGL三維渲染技術(shù)Web端瀏覽展示；疊加遙感影像、傾斜攝影模型或地表精細(xì)建筑模型形成地上、地下一體化為模型展示，為其應(yīng)用打下基礎(chǔ)；建模精度達(dá)到網(wǎng)格精度50 m、斷層網(wǎng)格50 m。按照整體建模技術(shù)路線分4塊獨(dú)立建模后，進(jìn)行無(wú)縫拼接后，完成三維地質(zhì)模型。

3.4.2 遙感影像融合可視化地質(zhì)研究

由于地表景觀的復(fù)雜和不規(guī)則，簡(jiǎn)單的紋理映像技術(shù)難以得到滿意的結(jié)果。通過(guò)對(duì)遙感影像處理將其作為紋理圖片貼于三維地形表面可大幅提高三維地形仿真的真實(shí)感(夏清等，2007)。遙感影像與DEM結(jié)合用作三維地形仿真的表面紋理貼圖是提高仿真可視化真實(shí)感的有效技術(shù)。將數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)與遙感圖像疊合而生成三維影像不僅能夠生動(dòng)地反映該地區(qū)的地形、地貌特征，而且可真實(shí)再現(xiàn)該區(qū)的景觀特征。這對(duì)于交通不便、人煙稀少的區(qū)域景觀實(shí)現(xiàn)三維可視化具有很好的應(yīng)用前景(夏清等，2007)。通過(guò)深探軟件融合后的遙感影像會(huì)和地質(zhì)模型貼在一起(圖5)，供地質(zhì)研究，并具剖切、開(kāi)挖等交互功能；支持判斷三維模型的地質(zhì)構(gòu)造是否合理、沉積區(qū)域劃分是否準(zhǔn)確及巖土屬性描述是否準(zhǔn)確等等工作。

圖5 遙感影像融合交互研究圖

3.4.3 遙感影像解譯斷裂構(gòu)造

通過(guò)遙感影像和三維大規(guī)模整體高精度模型的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行無(wú)縫融合，成果見(jiàn)圖6。

圖6 遙感影像和地質(zhì)模型的融合圖

本項(xiàng)目應(yīng)用遙感影像進(jìn)行斷層解譯，發(fā)現(xiàn)了新的潛在斷層；該潛在斷裂構(gòu)造起于點(diǎn)(經(jīng)度：102°13′36.12″，緯度：28°34′33.96″)，終于(經(jīng)度：101°53′11.4″，緯度：28°18′03.96″)。通過(guò)高精度遙感高程信息對(duì)比，確定該潛在斷層兩側(cè)的平均距離差為95 m，初步判斷該潛在斷裂斷距平均為95 m。因?yàn)檠財(cái)嗔丫€方向北側(cè)高南側(cè)低，同時(shí)參考附近相同走向的斷裂傾向，初步判斷其為東南傾向45°，傾角78°左右的逆向斷裂。該解釋成果已被應(yīng)用于本項(xiàng)目構(gòu)造建模中。

4 總結(jié)和展望

成都-昌都區(qū)域整體構(gòu)造建模實(shí)踐顯示了新型三維地質(zhì)建模方法的重要性。通過(guò)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)建模技術(shù)，不僅最大限度提高了地質(zhì)資料的應(yīng)用程度，而且極大提高了三維地質(zhì)模型的準(zhǔn)確度，為地質(zhì)模型的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)大規(guī)模整體建模技術(shù)及模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，規(guī)范地質(zhì)模型的標(biāo)準(zhǔn)，便于實(shí)現(xiàn)整體地質(zhì)數(shù)據(jù)的一體化。通過(guò)網(wǎng)格剖分和屬性建模，第一次在該區(qū)域建立了屬性模型，能夠容納各類地質(zhì)屬性，為量化大數(shù)據(jù)地質(zhì)研究提供離散化的數(shù)據(jù)支撐。

展望三維地質(zhì)建模技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該圍繞2個(gè)中心展開(kāi)：①降低用戶建模的成本，提供建模工作效率。②要提高模型的質(zhì)量，更好更全面地滿足各類用戶的需求。

為滿足第一個(gè)目標(biāo)，應(yīng)該利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，將目前影響三維建模工作效率的人工環(huán)節(jié)(剖面解釋、模型編輯等)用人工智能進(jìn)行替代；另外，對(duì)消耗時(shí)間比較大的網(wǎng)格剖分和屬性插值，引入云計(jì)算和并行計(jì)算技術(shù)，大幅度降低時(shí)間消耗，提高建模工作效率。將遙感解譯和人工智能相結(jié)合是一條重要的技術(shù)路線，將已有的地質(zhì)圖件，特別是高精度的地質(zhì)圖件和遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，作為機(jī)器學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建立表征遙感影像特征和地質(zhì)構(gòu)造特征的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)將遙感影像資料擴(kuò)展為基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的一個(gè)重要數(shù)據(jù)來(lái)源。為滿足第二個(gè)目標(biāo)，應(yīng)該持續(xù)的改進(jìn)曲面建模算法、網(wǎng)格剖分技術(shù)、屬性建模技術(shù)；發(fā)展適用于大規(guī)模地質(zhì)模型的數(shù)值模擬方法；在地應(yīng)力模擬、地下水滲流模擬、流體壓力模擬等領(lǐng)域研發(fā)出更多技術(shù)。

自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心創(chuàng)建的重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)目前通過(guò)地質(zhì)云對(duì)社會(huì)公眾發(fā)布了110萬(wàn)個(gè)重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)，總進(jìn)尺達(dá)2.75億延米，覆蓋全國(guó)31個(gè)??；結(jié)合遙感圖像，運(yùn)用本次新型建模方法，可以繪制一個(gè)完整詳實(shí)的全國(guó)地下、地表三維展示實(shí)景；這對(duì)全國(guó)乃至全世界地質(zhì)工作者及其他科研人員都是巨大的貢獻(xiàn)。針對(duì)后續(xù)遇到的其他問(wèn)題，我們將從技術(shù)與方法上進(jìn)行跟蹤改進(jìn)。