■　彭正泉　侯青青　許丞

（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210023;2江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)江西贛州341000；3江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)江西贛州341000；4贛州贛南測(cè)繪院江西贛州341000）

三維地質(zhì)建模

■彭正泉1,2侯青青3許丞4

（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210023;2江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)江西贛州341000；3江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)江西贛州341000；4贛州贛南測(cè)繪院江西贛州341000）

隨著勘探程度的提高,復(fù)雜地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)勘探工作已成為地勘工作者的工作重點(diǎn),而模擬是解決復(fù)雜問題的一個(gè)重要手段,三維地質(zhì)體建模已成為三維可視化數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。所謂三維地質(zhì)建模是指采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中建立能反映地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和各要素之間關(guān)系以及地質(zhì)體物理、化學(xué)屬性空間分布等地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型。

三維地質(zhì)建模

1　地質(zhì)建模的思路和基本流程

本次地質(zhì)建模采取的思路是：搜集整理氣藏各類地質(zhì)基礎(chǔ)資料，包括測(cè)井解釋得到氣層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和數(shù)據(jù)；地層精細(xì)對(duì)比數(shù)據(jù)，建立地層構(gòu)造模型。

這一過程主要包括數(shù)據(jù)源規(guī)范化整理，一維、二維數(shù)據(jù)的三維化，邊界的確定，地表DEM和DTM的生成，鉆孔、剖面和平面數(shù)據(jù)空間位置聯(lián)系的建立，工程區(qū)有效實(shí)體空間區(qū)域的劃分，地層—構(gòu)造格架的建立，三維地質(zhì)建模和三維模型的整理修飾等步驟。

1.1資料準(zhǔn)備

地質(zhì)建模使用的基礎(chǔ)資料包括：（1）各種地質(zhì)資料，包括鉆孔,槽探,洞探等資料井位坐標(biāo)，補(bǔ)心海拔高程、測(cè)井曲線數(shù)據(jù)；（2）綜合研究成果，包括地震解釋頂面構(gòu)造線圖文件、小層數(shù)據(jù)表、層積微相數(shù)據(jù)、凈毛比數(shù)據(jù)。

1.2地層模擬

地層模擬需要的數(shù)據(jù)包括井坐標(biāo)、補(bǔ)心海拔、分層數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)帶。地層模擬在上述數(shù)據(jù)加載完成后進(jìn)行，它通過井頂面的生成或修改和井對(duì)比兩個(gè)模塊來修正地層模擬和校正錯(cuò)誤的輸入數(shù)據(jù)，使地層劃分和空間展布合理化。

1.3建模范圍與網(wǎng)格劃分

建模范圍的確定在3DMine模塊下完成。研究區(qū)面積約278，目前共有井348口，東西向?qū)?3.7km;南北向長20.25km。建模使用角點(diǎn)網(wǎng)格坐標(biāo)，全區(qū)網(wǎng)格劃分為：平面網(wǎng)格用等步長，均為50m*50m。垂向上網(wǎng)格步長約為 1m，即網(wǎng)格單元大小為50m*50m*1m(X*Y*Z),網(wǎng)格數(shù)276*408*70，即約7882560個(gè)。

復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的流程是:曲面數(shù)學(xué)模擬-三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析-三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析-程序設(shè)計(jì)-計(jì)算模擬-勘探數(shù)據(jù)庫-三維可視化-自動(dòng)成圖-分析、查詢.

2　數(shù)據(jù)處理

地表數(shù)據(jù)處理:主要包括等值線部分處理和地質(zhì)界線符號(hào)部分的處理兩部分（航片或衛(wèi)片的疊加等部分略）。

剖面數(shù)據(jù)處理:主要包括剖面數(shù)據(jù)提取、剖面與平面對(duì)應(yīng)關(guān)系處理、剖面三維化和剖面插值等。

3　對(duì)模型數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和修正

由于二維數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)的差異性，符合精度的三維模型的建立到目前為止還不盡完，針對(duì)數(shù)據(jù)，可以采用以下三種方法對(duì)其模型數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)和處理。

（1）在已知數(shù)據(jù)比較缺乏的情況下，通過插值處理后建立的地層面，可能出現(xiàn)地層相互穿越的情況，需要利用多種三維編輯工具進(jìn)行檢查和修改處理。

（2）通過已有的平面圖上的地質(zhì)界線、構(gòu)造跡線等，來檢驗(yàn)近地表地層與地面或斷層與地表切割的合理性（即交線的重合度），如有差距，可進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查與調(diào)整。

（3）通過在已有剖面的同一位置上，從三維格架模型上切制的剖面與原剖面的對(duì)比來對(duì)相應(yīng)的地層面進(jìn)行檢查和調(diào)整。

4　三維地質(zhì)模型的建立

通過以上各項(xiàng)處理，建立了符合精度要求的各類層面，包括地層面、斷層面、巖漿巖面、工作區(qū)上下及四周的邊界面等，就可以進(jìn)行封面成體的操作了。這部分工作，在GeoView中提供了豐富的處理工具，可以快速而方便地對(duì)各地質(zhì)單元進(jìn)行封面成體處理，從而建立工作區(qū)的三維地質(zhì)模型，在已建的三維模型上可以進(jìn)行各種空間分析，如空間信息查詢統(tǒng)計(jì)、切剖面及平切面分析、地表挖填分析計(jì)算、平硐切割分析等。

5　建模算法與程序設(shè)計(jì)

通過DXF文件結(jié)構(gòu)與實(shí)體段的分析建立的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的類定義如下所示：

type

GmsReadCAD=class

Public

NodeSet:TList;//存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的鏈表private

DXFCanvas:TCanvas;//畫布Groupcode:integer;//組代碼lineBuf:String;//組值

node:TYPE_OF_NODE;//結(jié)點(diǎn)，用于存儲(chǔ)讀取的數(shù)據(jù)，TYPE_OF_NODE為結(jié)點(diǎn)類型

private

function GetLine(var FP:TextFile;var groupcode:integer;var lineBuf: String):integer;//從DXF文件中讀入一行組代碼和相應(yīng)的組值

function FindEntity(var FP:TextFile):integer;//從DXF文件中找出實(shí)體段function ReadEntity(var FP:TextFile):integer;//讀取實(shí)體段的幾何數(shù)據(jù) procedure ReadHeader(var FP:TextFile);//從標(biāo)題段讀取$EXTMAX,$EXTMIN可以得到x,y,z的最小最大值，繪圖時(shí)要使用。

Procedure ReadAcDb2dPolyline(var FP:TextFile);//提取實(shí)體段中polyline的幾何數(shù)據(jù)

Procedure ReadAcDbPolyline(var FP:TextFile);//提取實(shí)體段中l(wèi)wpolyline的幾何數(shù)據(jù)

Public

Constructor Create（）;//構(gòu)建函數(shù)，建立一個(gè)空鏈表Procedure ReadDxF(filename：String);//DXF文件與Delphi的接口Procedure DrawDxf(DXFImage:TImage);//根據(jù)提取的數(shù)據(jù)繪制圖形

End;

6　三維地形模型顯示

應(yīng)用三維密網(wǎng)格大規(guī)模三維可視化油藏精細(xì)數(shù)值模擬技術(shù),結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料綜合研究油藏的各種物理性質(zhì)和流體在其中的流動(dòng)規(guī)律,定量評(píng)價(jià)剩余油分布。這項(xiàng)研究充分發(fā)揮并拓寬了地質(zhì)建模、油藏?cái)?shù)模在油藏描述和剩余油挖潛中的作用。我們可以通過所建立的油藏地質(zhì)模型計(jì)算整個(gè)油藏或各小層地質(zhì)儲(chǔ)量、求取油藏參數(shù)的各種統(tǒng)計(jì)值,定量化表征油藏非均質(zhì)性和剩余油分布。圖5—3是各種復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化顯示。

圖5　—3各種復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化顯示

7　結(jié)論

通過利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維空間信息模型的技術(shù)方法和過程，并在此基礎(chǔ)上通過對(duì)三維地質(zhì)建模的研究與試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景的三維可視化仿真顯示。地質(zhì)三維可視化建模研究的目的是運(yùn)用可視化技術(shù)表現(xiàn)起伏地表空間信息,使原本不可見的地表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及屬性可視化,具有非常直觀的效果,本文所研究的方法有一定的參考價(jià)值。

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-188-2