多源地质数据综合三维建模及地质学分析——以青海木里三露天勘探区为例

常规的二维地质图件难以直观地表达煤炭资源的三维空间展布。基于青海木里三露天勘探区的钻孔数据、二维平面地形地质图、煤层底板等高线和地质勘探剖面图,对该地区地形、煤层底板和断层的三维空间形态及温度场进行了重构。三维重建结果清晰明确地展示了三露天勘探区煤层的形态特征、各个沉积旋回的聚煤范围和强度、构造轮廓特征以及地下地温特征等。结果表明,基于多源地质数据的三维可视化技术可直观形象地反映煤层等地质体的形态和属性特征,可有效地分析复杂断层在地质历史中产生的先后顺序及古构造应力场特征。使用三维建模技术重构地质体对沉积构造及地质体属性特征分析是一种行之有效的手段。

50年来东北地区增温趋势及原因探讨

20世纪50年代以来,我国重工业基地——东北地区气温明显出现增长趋势。为了研究东北地区气温增长原因,首先运用梯森多边形(Thiessen Polygon Program)方法将东北地区划分为相应的29个区域,以每个采样点年均气温值代表相应区域的气温值;然后分析了这29个区域50年来的气温增长规律,并且通过最小二乘法计算出其气温的线性增长速率值;最后根据此29个采样点气温增长速率值,利用MapInfo软件制作了东北各地气温变化斜率专题图。通过观察专题图可以发现,东北地区各地气温增长速度明显存在差异。结合当地实际发展情况分析后认为,区域内人类活动越剧烈、排放的温室气体越多、当地工业化的程度越高,则增温越快,但明显受海洋气候影响的地区增温则相对较慢。

三维地质建模的用途、现状、问题、趋势与建议

文章论述了三维地质建模技术的用途、现状、存在问题、发展趋势和几点建议。笔者认为三维地质建模的用途是:1真三维的立体场景;2精准的储量计算;3平、剖面构造形态相容并联动编辑;4多源、异构数据的集成与同化;5各种三维空间分析与过程模拟;6便于向客户与领导介绍复杂的地质条件。从行业应用和国内软件发展两个方面论述了当前三维地质建模的应用现状,该技术应用中存在的问题:1软件操作太复杂,难以为基层广大地质作图人员所掌握;2三维建模约束条件太严苛,编辑工作量巨大;3没有三维地质模型数据标准,模型数据难以交换与共享;4勘探规范没有要求,地质队积极性不高;5三维地质模型的建模成本由谁支付。三维地质建模的发展趋势:1软件将更加成熟、稳定、易用;2由早期的注重形态建模向形态与属性建模并重的方向发展;3与地震、测井等物探数据结合更加紧密;4与矿藏描述、成藏模拟、沉积环境分析、构造演化分析、构造演化模拟等专业应用结合更加紧密;5融入大数据、云计算、物联网等IT主流技术。向国家相关主管部门、企业用户和软件开发商提出了几点建议:1国家应继续支持三维地质建模领域;2三维地质建模要与专业应用紧密结合;3加强相关标准的制定与维护;4逐步在勘探规范中增加对三维建模的要求;5软件开发者设法降低软件的操作复杂度,提高容错能力。

多时间尺度上研究中国近代气温变化规律

应用MODIS数据反演了过去10年中国气温及气温的空间分布特征,并基于气象数据重建了过去60年中国城市、郊区、农村及气象台周边地区冬季气温距平的时间序列,从多时间尺度上,详细分析了20世纪中国气温变化规律。结果发现:气象台气温记录可能受城市热岛效应影响;60年来我国气温呈震荡波动,波动小周期约为7a;从10年尺度上看,近60年来,年代际气温增加幅度最大的是20世纪90年代,21世纪初气温虽然仍处于暖期,但已经出现下降趋势。

正则化薄板样条函数拟合地层界面

地层界面几何形态形成的力学机理与数学上广泛应用的薄板样条形成的力学机理十分相似,都遵循板状体受力弯曲变形的力学机理。通过分析讨论曲面拟合的常用方法,以及这些方法对于稀疏不均匀离散地层界面的采样数据应用中的不足,提出用薄板样条曲面拟合构建地层界面的方法。介绍了薄板样条函数的基本原理,并引入正则化方法来解决因原始采样点分布不均匀而导致曲面拟合中发生"过冲"现象(在数据贫乏区域,产生陡坡的现象)以及原始采样点存在噪声的问题。最后以某页岩气勘探区水平钻井数据为例,用具有最优几何形态的等边三角形网格加密数据点的方式构建地层界面,采用正则化的薄板样条函数确定这些加密点,通过调节正则化参数的值,使拟合的地质界面在可视化效果和精度上都能满足要求。

Geo3DML在三维地质建模中的应用研究与建议

由中国地质调查局组织研制的《三维地质模型数据交换格式》已制定完毕,并进行了一定范围的试用,即将发布实施,这是中国区域地质调查、矿产资源勘探以及数字矿山界的一件大事,它将促进三维地质建模技术在我国的广泛应用。通过研究与试用,阐述了对该标准的理解;给出其在三维地质建模中的应用实例,包括三维地质填图试点项目、矿产资源勘探项目;讨论了该标准的数据与数字矿山常用的DXF转换的必要性与具体实现方法。将该标准与国际地球科学联合会(IUGS)及开放地理信息联盟(OGC)制定的Geo Sci ML进行比较,指出Geo3DML是面向三维地质模型的表达,而Geo Sci ML以前的版本则侧重于互联网环境下传统的二维地质图件的地图服务与要素服务。最后对该标准的应用实施提出了8点建议:给Geo3DML以应用机会,将Geo3DML升级为国家标准,对Geo3DML补充一些细节,向相关行业宣传Geo3DML,在地质调查与矿山资源勘探项目中积极使用Geo3DML,将Geo3DML作为地质报告评审中三维地质模型的数据格式,三维地质建模软件厂商积极支持Geo3DML,数字矿山软件与Geo3DML接轨。

三维地质建模的用途、现状、存在问题与建议

三维地质建模已在区域地质调查、矿产资源勘查、数字矿山、城市地质、水文地质、工程地质、环境地质等诸多领域得到初步应用,但在开发及应用过程中也遇到了限制其发展的几个瓶颈问题:(1)建模软件操作太复杂,难于为基层广大地质作图人员所掌握;(2)三维建模约束条件太严苛,编辑工作量巨大;(3)没有三维地质建模标准,模型数据难以交换与共享;(4)勘探规范没有硬性规定,项目负责单位积极性不高;(5)三维地质模型的建摸成本预算支付问题。根据目前三维护地质建模现状,建议,(1)国家应加大对三维地质建模技术开发的支持力度;(2)三维地质建模开发要紧密结合专业需求,提高系统的实用性;(3)建立三维地质建模标准;(4)在勘探规范中增加三维地质建模的内容;(5)三维软件开发商提高软件的可操作性,提高容错能力与自动化程度。

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。

地质曲面“三维联动编辑”的一种实现方法

为提高地质曲面建模的精确度和合理性,完善三维地质建模软件的平、剖面三维联动编辑功能,针对"地质工程师三维助手"建模软件中构建的不规则三角网模型,提出了三角网交换边算法,并在此软件中编码实现并验证了此算法的可行性。结果显示:三角网交换边算法在编辑二维和三维三角网的同时,能够联动编辑对应的等高线平面图和剖面图,并自动更新三角网的拓扑关系。

车载激光点云数据精度的提高方法

车载LiDAR系统是继机载LiDAR系统后的又一新型测绘方式,在数据采集和处理中有着自身独特的方法。以StreetMapper360系统采集的一段厦门环岛路数据为例,分析了车载LiDAR系统的主要误差来源,随后从激光点云的数据采集、GPS/IMU数据后处理、安装误差角检校与地面控制点调整4个方面讲述了改善车载激光点云数据精度的方法,最后用地面检查点验证了点云成果数据的精度。

基于智能生态细胞的遥感信息提取方法

提出了一种基于智能生态细胞的遥感信息提取方法。该方法综合了作物的物候特征、光谱演化特征和空间相关性的反馈信息,融合了元胞自动机、模糊推理和BP神经网络智能计算思想。以2009年多时相Landsat7 ETM遥感影像作为数据源,进行了基于智能生态细胞的烤烟种植面积监测。监测结果表明,该方法可以有效提高遥感信息提取精度,具有实际应用价值。

复杂地形下最小起伏度直线选址研究

地形的起伏度是反映地形起伏的宏观地形因子,是描述区域地形地貌变化的地形指标,在区域性研究中,应用DEM数据提取地形起伏度能够快速、直观地反映地形的起伏特征。利用地形起伏度来进行最小起伏度的直线路径选址具有重要的理论和实践意义。本文以四川丹巴地区的DEM数据和TM数据为实验数据,应用Hough变换和从DEM提取地形起伏度的基本算法,通过对比分析,确定该地区起伏度最小的地形剖面。通过对实验结果的对比分析证明,该方法是一种有效的方法。

都市型现代农业走廊网络服务系统的设计与实现

对京承农业走廊区域内空间信息资源管理、农产品供求、观光农业、农业技术推广、土地利用监测和农业生态评价等方面的问题进行深入分析研究,运用网络地理信息技术,建立基于WebGIS的都市型现代农业走廊网络服务系统。系统包括走廊管理、园区动态、技术示范、供求信息和观光农业等模块,采用土地利用动态变化、生态服务价值量和景观生态丰度等模型,对京承农业走廊内的土地利用变化、景观和生态效益进行分析评价,解决了上述在农业走廊区域内农业发展转变过程中所要面临的问题;系统化地构建了为农民、消费者、经销商和管理部门等提供信息、技术和服务的网络平台,以提高都市型现代农业的科学化管理、规划和实施水平。

开源引擎在煤矿三维可视化中的应用研究

笔者选择OGRE 3D作为数字煤矿三维可视化渲染引擎,提出了基于OGRE 3D的煤层三维建模流程方法和煤层精细纹理的制作方法。其中,煤层模型构建的流程是:对于煤层,首先根据煤层底板等值线、断层、陷落柱和边界数据,采用基于线状信息源的分区综合插值法得到煤层底板的GRID文件,再加上煤厚数据,分块生成包含煤层体6个面的XML文件(每个XML文件存储的都是不规则三角网数据),然后生成可供OGRE 3D使用的包含层次细节信息的Mesh模型,最终通过OGRE 3D渲染生成模拟煤层。

勘探线剖面图从二维转化为三维算法

用勘探线剖面图结合钻井与其他资料进行地质模型三维重建是三维地质建模的重要方法。其中勘探线剖面图从二维坐标系向三维坐标系的转换是三维建模的一个重要环节。针对当前勘探线剖面坐标转换过程中勘探线上钻孔并不总是布置在一条直线上(弯折勘探线)的特点,该文提出了一种构建弯折三维剖面的方法。该方法首先由剖面线的起点、终点以及勘探线上钻孔孔口点作为转折点构建三维折勘探线剖面框架;然后将二维剖面图上分段转换剖面上要素点的二维坐标到三维空间,并对跨越剖面转折点的长边添加转折控制点;最后以青海某煤田勘探区的二维勘探线剖面图数据为例,利用该勘探线剖面坐标转换算法,实现了二维勘探线剖面图到三维勘探线剖面图的转化,结果表明三维剖面上保持了原二维剖面所表达的地质模型的几何形态。

基于空间技术的烤烟种植生态环境综合评价分析

光照、气温、土壤类型、降水量、土壤含水量、海拔、坡度、重金属污染等自然生态环境对烤烟的分布、生长发育及品质有重要影响,同时也是烤烟种植优化配置必不可少的基础信息。基于空间技术的烤烟种植生态环境综合评价分析的目的就是应用遥感、地理信息等空间技术,实现烤烟种植区域生态环境信息的三维立体采集及烤烟种植生态环境适宜性空间分布信息评价。主要研究内容是分析影响烤烟种植及品质的生态因子,应用ARCGIS空间分析功能获得海拔、坡度因子,应用常规的遥感模型反演植被指数、地表温度、土壤含水量和太阳辐射因子,应用Kriging插值加密地球化学数据建立烤烟种植生态环境综合评价指标体系。通过基于空间技术的烤烟种植生态环境适宜性等级空间分布优化分析结果与实验区烤烟种植示范基地和烤烟种植区域的调整结果进行对比,可知该方法是有效的。

基于GIS的内蒙古中部地区多源雷达回波拼图

为了做到内蒙古中部地区天气的实时监测,研究了该地区新一代天气雷达基本反射率产品和713雷达平显回波等多源雷达回波数据的拼合方法。首先阐述了两类回波数据的存储结构和格式,然后设计了两类径向数据向二维矩阵数据转换的算法,研究了该类数据转为栅格类型存储的直角坐标绘制模式,并采用ArcGISEngine二次开发组件进行了实现。最后基于GIS技术研究了两种回波图像进行区域拼图的方法,并设计了回波图像拼合平台,其能够根据用户的选择条件实时对该地区4部雷达的回波图像进行拼合。在包头市气象局的测试应用表明,该平台可实现内蒙古中部地区天气的实时监测,同时为气象预报员制作气象预警预报提供辅助决策。

地球系统多体力系动力学模型研究

概述了地球系统中的约束力和自由力,阐述了地球系统中力对点和线的力矩和地球系统中的力系,从地球系统力学的特殊力系与等效力系、地球系统的广义力和无功力方面介绍了地球系统多体力系的力学原理,最后论述了地球系统中接点的力和力矩,为地球系统多体动力学研究提供基础模型.

图像去雾算法研究进展

图像去雾技术根据算法的处理方式分为两类:一类是图像增强去雾算法,涉及直方图均衡化、小波变换和基于色彩恒常理论的Retinex算法等;另一类是图像复原去雾算法,主要包括传统基于光偏振特性的多幅图像复原和基于先验假设的单幅图像复原等方法,以及基于深度学习的图像复原算法。为了今后更好地研究图像去雾技术,本文系统地回顾了图像去雾算法的发展情况,对图像去雾算法研究中存在的问题进行了分析,并尝试探讨了其发展趋势。