三维复杂地质结构模型的InterfaceGrid表达方法

三维地质结构模型是地质空间内地质构造和地质体对象边界的数字化表征模型。随着地质数据矢量栅格一体化集成和地质数据空间查询分析需求增多,构建统一表达地质结构的一体化空间数据模型成为三维地质信息科学领域需要解决的基础性问题之一。针对规则网格、PillarGrid和SBRT模型等难以实现复杂地质结构的精细表达问题,本研究提出InterfaceGrid数据模型,充分考虑地质结构和属性的地下分布具有极强的非均匀性、不连续性和空间多尺度性,且表现出纵向分层特性和多属性场耦合的相关性。基于InterfaceGrid设计理论模型和数据结构,构建统一描述三维地质结构的InterfaceGrid数据模型,实现复杂地质结构的矢量栅格一体化表达。基于GeoAtom地原子理论构建InterfaceGrid的形式化表达框架,提出InterfaceGrid的构建流程,以及基于InterfaceGrid模型设计数据更新和空间查询算法。采用GPU光线投射和自适应采样策略实现地质网格的体可视化和在线浏览,结果显示,与SBRT模型相比较,InterfaceGrid能够更加真实地描述地质边界情况,提高了三维地质结构模型的准确性。在全球岩石圈三维网格化构建应用InterfaceGrid,验证了InterfaceGrid在大规模地质数据组织管理中的适用性,相比较PillarGrid数据量减少约1/3,更加适合基于大数据量的网络地学应用服务。

基于线框架模型的三维地质断层结构模型及其构建技术

基于地质断层构造的特点,文中提出了一种适合三维断层模拟的数据模型——线框架模型,并基于该数据模型详细描述三维断层结构模型的构建方法,实现了从层面结构的地质模型向块体结构的地质模型进行自动转换的关键算法。线框架模型以方向线框架来表达地质模型的骨架,以方向TIN网来表达地质模型的血肉,具备地质断层结构模型所要表达的各种几何元素与拓扑关系。基于线框架模型的三维地质断层构模技术将地质界面之间的交切在地质界面三角网形成之前就进行处理,将面与面之间的切割操作简化为线与线之间的操作,这种方法不仅能有效地减轻断层地质体构模的复杂程度,而且可以将线与线之间的交线作为地质界面三角网构建时的约束边,从而有效地保证了地质界面之间交切关系的正确性。

中低温岩浆热液型金矿床找矿预测地质模型

我国金矿资源对外依存度长期居高不下,立足国内,寻找并探明一批大型金矿床是一项迫在眉睫的重大任务。中低温岩浆热液型金矿床是我国金的最主要来源,如何寻找其隐伏矿和深部矿成为当前矿产勘查研究的热点。本文以勘查区找矿预测理论为指导,以中低温岩浆热液型金矿床为研究对象,总结了中低温岩浆热液型金矿床地质特征,构建了以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面特征和成矿作用特征标志为核心内容的找矿预测地质模型,为该类型金矿床找矿预测提供了新的思路,指导隐伏矿和深部矿金资源勘查取得突破。中低温岩浆热液型金矿床分为中温岩浆热液型金矿床和低温岩浆热液型金矿床两个亚类,广泛发育于陆块区和造山带中,赋矿围岩多种多样,成矿时代广泛,主要集中在中生代。本文厘定了中低温岩浆热液型金矿床成矿地质体为中酸性侵入体,与矿床(体)呈现出空间上相依(1~5km)、时间上相近(10Myr)、成因上相关的内在成生联系和时空配置关系。成矿构造属褶皱、断裂、岩浆侵入复合构造系统;成矿结构面主要有断裂、硅钙面、岩溶构造及岩体侵入接触带、爆破角砾岩体及水压裂隙等;矿化样式受成矿结构面控制,大致可分为四个类型:层状、脉状、块状及其组合而成的复合型。中温岩浆热液型金矿床成矿作用早阶段温度可达450℃左右,形成强度不等的钾长石化、钠长石化或铁白云石化;主成矿阶段成矿温度250℃左右,蚀变主要为硅化、绢云母化、伊利石化,Au和Ag共伴生,同时伴生少量Pb、Zn、Cu等,主要金属矿物为黄铁矿,次为黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿和闪锌矿;而低温岩浆热液型金矿床成矿作用主阶段温度低于250℃,Au和As、Sb共伴生,Ag含量低,常见毒砂和辉锑矿等矿物,成矿作用早阶段蚀变则主要为硅化,有的为次生石英岩化。金的沉淀富集机制包括流体的沸腾、混合和交代等机制。成矿作用中心位于岩体外接触带2~3km和接触带之内,由浅部到深部形成“上脉下层”的二元结构模式,脉状矿体具有侧伏延深规律,在此基础上构建了找矿预测地质模型。在该模型指导下,我们重新厘定了我国重要成矿区带金矿床类型,在深部发现新的矿体样式,拓宽了深部找矿空间,提升了我国重要成矿区带成矿规律的认识水平,带动了我国重要成矿区带金矿找矿新突破。

三维地质断层结构模型的构建技术及方法

三维地质断层结构模型的构建是三维地质建模的一项重要任务,三维地质断层结构模型对实际的地质分析极为有用.作者在线框架模型的基础上,完善了线框架模型的结构以及构模方法,着重解决了块体模型构建的关键算法,实现了由层面结构模型向块体结构模型的自动转换.

基于三维地质模型的西咸新区地下空间开发适宜性评价

地下空间开发地质适宜性评价是合理进行地下空间开发、降低开发地质风险的重要手段。传统的评价方法没有考虑地下空间复杂的垂向变化,因而无法满足越来越精确的地下空间规划要求。本文以西咸新区沣东沣西为例,结合该区地质地貌背景、工程地质特征、水文地质条件、不良地质作用以及地下空间开发现状等特点,建立地下空间开发地质适宜性评价因子体系;利用三维精细化剖分的评估单元为载体,综合使用多种三维空间分析方法从多要素地质模型中定量或定性提取各项指标,运用层次分析法模型开展研究区地下空间开发适宜性评价。评价结果表明:研究区60m以浅地下空间开发利用条件优越,总体适宜开发建设。浅层空间易受文物保护区、地面水体、活动断裂影响,中层空间受城市建成区既有设施及地下构筑物影响较大,深部地下空间主要受断裂影响。该方法能够精细刻画地下空间在垂向上的差异,评估过程与结果能够立体透明化表达,能够定性、定量地为地下空间开发利用提供辅助决策,以达到资源保护优先、协同开发的开发利用格局。

中国地震科学实验场三维断层模型Web展示原型系统

活动断层的三维结构和模型是地震危险性研究的基础参数和重要数据。随着对接近真实形态的活动断层三维模型的应用需求不断增加,对这类模型数据的共享及研究的需求也日益增加。数据共享课题的一个重要议题是如何构建基于Web的三维断层模型展示平台,提高数据共享水平和用户体验。中国地震科学实验场(川滇地区)三维断层模型Web展示原型系统①是基于Arc GIS 10.6企业版的Web App Builder工具构建的一个实验性系统。该系统实现了基于Web GIS的三维展示系统的基本功能,并成功测试了更适用于地震行业标准的用户交互方式、基本功能、场景数据迁移方案和三维场景设计方案。场景数据从三维断层建模平台到GIS平台的迁移,是实现基于Web GIS三维展示系统的基础。场景中展示的三维数据采用与二维数据标准一致且视觉上融合度高的可视化方案。实践结果表明,三维数据从建模平台迁出后,应结合数据可视化方案,在属性层面上与二维数据相融合,以保证二维和三维数据在视觉上较好地融合。

基于三维质量结构模型构建老年失能患者延续护理的质量评价指标体系

目的 探讨并构建老年失能患者延续护理质量评价指标体系。方法 于2022年7-9月,以三维质量结构模型为理论基础,结合文献回顾、德尔菲专家函询方法,根据老年失能患者延续护理服务内容和评估需求,构建了以“结构-过程-结果”模式为框架的老年失能患者延续护理服务质量评价体系。结果 经过2轮护理专家函询的权威系数、判断系数、熟悉系数分别为0.931、0.929、0.933;确定老年失能患者延续护理服务三维质量评价体系中包含一级指标3项,二级指标9项,三级指标36项;2轮专家函询的协调系数为0.455、0.410。结论 老年失能患者延续护理服务三维质量评价体系内容严谨、科学、全面及可靠,有利于延续护理服务质量的改进。

基于三维质量结构模型的个体化营养支持在结肠癌根治术患者围手术期的应用

目的探讨基于三维质量结构模型的个体化营养支持用于结肠癌根治术患者围手术期的临床效果。方法选取2023年1月至10月于新疆医科大学附属肿瘤医院就诊的400例结肠癌患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为两组,各200例。所有患者接受结肠癌根治术治疗,围手术期接受常规护理,在此基础上对照组接受个体化营养支持,观察组接受基于三维质量结构模型的个体化营养支持。两组患者均护理至出院。记录患者干预前后营养状况[前白蛋白(PA)、白蛋白(Alb)水平],比较两组术后恢复情况及并发症发生情况。结果干预前,两组PA、Alb水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);干预后,两组PA、Alb水平高于干预前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组首次排气时间、首次下床活动时间、住院时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组并发症总发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于三维质量结构模型的个体化营养支持能够确保结肠癌根治术患者术后康复的营养状态,为身体恢复创造更好的营养条件,避免术后营养状态的持续下降,促进患者术后康复。

与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

露天煤矿开采过程中矿山三维地质模型不断变化,需要随之更新地质剖面图以真实反映当前矿山的地质构造与地层性质。针对目前剖面图更新方法存在剖面图内部图元属性信息与空间信息交互不畅导致剖面图更新不够准确的问题,提出了一种与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法。通过设计矿山三维地质模型与剖面图元关联关系的概念模型与逻辑模型,实现模型图元与剖面图元对象名称的关联;通过在剖面图上设置水平和高程位置的定位坐标,将剖切所得对象关联至相应的剖面图位置,实现模型图元与剖面图元空间位置坐标的关联,以达到矿山三维地质模型与剖面图属性信息、空间信息等图元数据关联的目的;根据矿山三维地质模型中发生改变的图元确定需要更新的区域,提取区域内各剖面线并根据关联关系得到相应的剖面图,进一步通过遍历判断图元属性更新标志位和几何更新标志位的状态,自动更新各剖面图中属性或几何形状发生变化的剖面图元。应用结果表明,该方法实现了剖面图与矿山三维地质模型的关联,以及剖面图的自动更新;利用该方法自动更新后的剖面图中定位坐标数据与更新前一致,验证了剖面图更新方法的准确性。

结构设计对三维打印树脂牙列模型尺寸稳定性的影响

目的 研究结构设计对三维打印上颌树脂牙列模型远期尺寸稳定性的影响。方法 使用模型扫描仪扫描上颌标准石膏牙列模型,导入3Shape软件中设计两组不同结构设计的牙列模型,分别为马蹄形实心模型和马蹄形空心模型。使用三维打印机每组打印5个树脂牙列模型。在打印完成后第1、2、3、5、7、14、21、28天,使用模型扫描仪对其进行扫描,并将扫描文件保存为“.stl”文件格式,导入Geomagic软件中与相应的模型设计文件进行偏差分析。结果 马蹄实心设计的打印模型组28 d内的偏差范围为(31.41±4.29)μm到(36.38±3.99)μm,马蹄空心组28 d内的偏差范围为(57.36±7.66)μm到(97.64±27.14)μm。两种结构设计的三维打印牙列树脂模型偏差均小于100μm。马蹄实心组打印完成28 d内的精度与第1天对比均无统计学差异(P>0.05);马蹄空心组打印后第7天开始,精度与第1天对比存在统计学差异(P<0.05),随着存储时间的延长牙列模型的形变变得明显。结论 马蹄实心结构设计的打印树脂模型长期尺寸稳定性良好。马蹄空心结构设计的打印树脂模型7 d内尺寸稳定性良好。

复杂地质体三维数值模型构建研究

对于复杂地质体三维数值模型构建困难的问题,基于AutoCAD、SURPAC、ANSYS、FLAC^(3D)等软件进行了建模。首先利用工程地形地质图,在AutoCAD中进行地形等高线处理,以获得地表等高线;其次,利用钻孔柱状图等原始资料通过SURPAC构建钻孔模型,生成不同岩层数字地面模型(DTM),同时利用地表等高线生成地表DTM;再次,建立有规律的钻孔网格点模型,利用钻孔与DTM相交获得相交网格点坐标,在ANSYS中导入网格点坐标,建立有限元网格模型;最后通过接口程序将其导入FLAC^(3D),建立了三维数值模型。以山西朔州某煤矿为工程实例,利用该方法构建三维数值模型,并对其进行了煤层开采后地表位移数值模拟,为复杂地质体三维数值模型的构建提供了借鉴。

三维地质模型在找矿中的应用研究——以白云—小佟家堡子金矿田为例

为进一步提升深部矿产资源勘查水平,文章结合东北地区东部白云—小佟家堡子金矿田勘查作业实际情况,以GoCAD软件为基础,整合数据库技术和随机森林算法等要素,建立三维多参数综合地质模型,并以此模型进行深部找矿作业,初步确定该地可能存在金矿资源的区域。在此基础上,进一步应用现场地球物理勘探方法对三维地质模型的应用效果进行验证,结果显示,本次建立的三维地质模型在找矿结果上与基于地球物理方法获得的矿产勘查结果并无显著差异,充分证明本次三维地质模型在找矿应用中的有效性。

北京市新生界三维地质结构模型构建

为解决日益突出的城市地质问题,帮助研究人员对城市地质调查数据进行可视化分析决策,首次建立了北京市新生界三维地质结构模型。由于原始资料精度的差别,将新生界模型分为两大部分分别构建:第四系建模采用基于网状含拓扑剖面的三维地质多体建模方法,利用拉伸策略改进了对多值问题的处理局限;新近系和古近系建模采用DEM垂向叠加的方法。模型的建立深化了地质研究者对北京市新生界地质情况的认识,为提高北京市的地下水开发效率、合理规划北京市的工程部署提供了数据支持。

基于三维地质模型的工程岩体结构精细数值建模

针对岩体结构数值模拟分析前处理工作中存在的地质模型建立、空间单元划分等难点,提出将三维地质模型与数值模拟分析进行耦合来简化其前处理的具体思路和方法。在三维地质建模系统中,建立精细的工程地质三维统一模型,通过单元网格几何模型的自动生成和模型数据的转换输入,可快速、准确地为岩体结构数值模拟分析提供不同类别、信息丰富的精细三维网格剖分模型,不仅简化了数值计算分析的前处理工作,同时也可丰富三维地质模型的属性信息,为工程设计与优化提供更直观、便捷的信息平台。

基于岩溶三维地质模型的桩基承载力特性研究

本文依托中铁十九局集团有限公司岑大公路YTHJ4标桥梁桩基项目,通过Civil 3D软件建立了三维地质模型;并介绍了桩基作用下溶洞两种不同的破坏模式;然后采用基于FLAC 3D数值分析软件的单因子变量法分析了不同溶洞顶板厚度、顶板跨度、洞高、溶洞中心偏离桩轴线距离等对嵌岩桩承载力特性(极限承载力、极限侧摩阻力、桩土相对滑移距离等)的影响。研究结果表明:溶洞顶板是影响桩基极限承载力的主要因素;溶洞极限状态下的破坏模式强烈依赖于溶洞顶板厚度、顶板跨度和岩体力学性质;当溶洞顶板厚度达到三倍的桩径时,桩侧摩阻力可完全发挥;溶洞顶板跨度和偏心距离对桩基承载力特性的影响存在一个稳定点。这些研究结论为岩溶地区的嵌岩桩设计提供了一定的参考依据,进一步丰富了岩溶地区桩基设计理念。

三维地质结构模型精度评估理论与误差修正方法研究

三维地质模型精度评估与误差修正问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上,提出了三维地质结构模型精度评估、误差检测、动态修正的总体研究框架。在模型精度评估方面,提出分别构建三维地质结构模型精度评估的一般理论模型、面向特定地质体的实际操作模型和地质结构构造不确定性的三维空间分布模型的研究思路,指出应重点研究地质实体自身特性、三维地质建模方法对三维地质结构模型精度的影响,解决由一般地质界面的内插误差和特殊地质体的外推误差引起的精度评估问题。在模型误差修正方面,提出基于建模初始数据的模型误差修正方法和基于建模中间结果的模型误差修正方法,在具体实现时,引入"数据-模型的可视化交互技术"。这些研究成果为建立一套完整的三维地质结构模型精度评估与误差修正的理论体系和方法体系奠定了基础,有助于完善复杂地质条件下三维地质模拟的方法与技术。

利用活断层探测资料构建银川探测区地下三维结构模型

在收集与整理前人资料的基础上,“银川市活断层探测与地震危险性评价”项目对银川隐伏断层、芦花台隐伏断层等断层开展了多学科的联合探测。文中对如何以银川市活断层探测成果资料构建银川活断层探测区地下三维构造模型的方法进行了探索,总结出的步骤是:收集活断层地震探测资料并进行数据预处理;在地震解释软件中进行断层及层位的解释,绘制层面构造图并输出断层及层位数据,也可在该软件中进一步完成三维可视化建模;在三维建模软件GOCAD中加载基础数据、层面及断层数据,进行断层面及层面修正构建与展示三维模型。鉴于地震探测资料的不规范会增加地震数据解释工作的难度并影响到解释精度,建议:规范原始探测数据的归档要求,在每条活断层的探测区上增加1条联络测线,在可能的情况下采用石油单位的区域时深转换关系,提高地震剖面的解释精度。

三维地质结构模型中闭合地质块体的构建

三维地质建模中现有地质闭合区块搜索算法基于网格单元间的拓扑进行拓扑搜索,面临着拓扑信息冗余、计算量大、计算复杂度高等缺点.针对这一问题,以搜索拓扑封闭三维地质区块作为研究目标,提出一种适合表达地质界面复杂拓扑关系的拓扑模型,并在该模型上实现快速地质闭合块体搜索.由于地质闭合区块的搜索本质上应该在拓扑空间进行,因此分别定义了拓扑分界点、拓扑分界线、拓扑分界面片、拓扑分界面、闭合区块来表达复杂的地质模型在拓扑空间中的结构,将几何空间与拓扑空间分开表达存储,并在构建过程利用地质曲面的边界信息,遵从点、线、面、体的顺序逐级进行构建:依据拓扑分界点定义在三维曲面边界信息中构建拓扑分界点;在2个拓扑分界点间构建拓扑分界线并填充其拓扑信息;在拓扑分界面上追踪由拓扑分界线组成的封闭拓扑分界面片;对全局拓扑分界面片进行拓扑分析得到闭合区块.实例测试表明,由于拓扑模型的构建过程只利用了地质曲面的边界信息,因此构建过程快速,大大简化了识别的复杂度,可以满足任意复杂曲面间的接触关系的处理,也就从理论上解决了任意复杂的三维地质闭合区块的快速识别问题.

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。

地质结构面三维扩展模型研究

本文结合水电工程采集岩体结构数据的特点，详细介绍了岩体中结构面在空间上的扩展与延拓方法，即试图利用有限的地质数据建立结构面的拟合函数。