地質(zhì)建模方法(三維地質(zhì)建模)
1.三維地質(zhì)建模
是兩種不同的概念，但也有聯(lián)系。
狹義來講，三維地質(zhì)建模是利用可靠的地質(zhì)資料，運(yùn)用空間插值、幾何重建、計(jì)算機(jī)圖形圖像等技術(shù)方法，還原地質(zhì)對象實(shí)體或?qū)傩缘目臻g分布特征的技術(shù)方法和工作過程。
地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化是指利用三維可視化技術(shù)，展示地質(zhì)數(shù)據(jù)本身的時(shí)空特征。
從字面上來看，三維地質(zhì)建模強(qiáng)調(diào)了推測，重視推理和分析，重視地質(zhì)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識的參與，三維模型只是分析結(jié)果的展示手段；而地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化，強(qiáng)調(diào)的的利用三維可視化方法，還原地質(zhì)對象原本的三維空間特征。
廣義來講，三維地質(zhì)建模是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的一種手段。國內(nèi)，這兩個概念沒有人搞清楚，就算是地質(zhì)行業(yè)的專家也是模棱兩可?？蒲蓄I(lǐng)域?qū)θS地質(zhì)建模的研究或局限在網(wǎng)格構(gòu)建算法方面，或局限在地質(zhì)構(gòu)造的幾何結(jié)構(gòu)描述方面，三維可視化普遍被認(rèn)為是沒有技術(shù)含量的軟件方法而已。
2.模型建立的方法和步驟
一、模型建立的方法 GMS軟件有三種建立確定性模型的方法，包括概念模型法、網(wǎng)格法和Solids法。
本書中所選擇的方法為Solids法。不管是利用網(wǎng)格法或者概念模型法建模，對含水層結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的概化是其中一個重要環(huán)節(jié)，所建模型的準(zhǔn)確性很大程度上取決于對實(shí)際水文地質(zhì)條件的正確判斷。
若輕視對具體水文地質(zhì)條件的研究，過多依賴模擬技術(shù)建立的模型，通常與實(shí)際問題相差甚遠(yuǎn)，也沒有使用價(jià)值（魏加華等，2003）。當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)尖滅、垂向上具有多元結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí)，前兩種方法不能準(zhǔn)確描述此類地層結(jié)構(gòu)，也不能驗(yàn)證基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)插值求得的含水層頂?shù)装甯叱淌欠衽c實(shí)際的鉆孔資料相符。
GMS中的實(shí)體模塊Solids利用鉆孔資料可以建立地層的三維結(jié)構(gòu)可視化模型，Solids模型定義了地層結(jié)構(gòu)的空間分布，可以切割生成三維顯示任意方向的地層剖面（王麗霞等，2011）。二、模型建立的步驟 利用Solids建模的步驟：（1）在鉆孔模塊（borehole）中定義鉆孔的坐標(biāo)位置及垂向上的層位（horizon）。
層位即不同地層的交線或巖性分界線。由于地層沉積通常是連續(xù)的，因此層位按照一定的次序排列。
然而實(shí)際地層一般比較復(fù)雜，鉆孔資料常出現(xiàn)地層缺失現(xiàn)象，遇到此種情況，將缺失的層位空出，使Solids得到的剖面和實(shí)際地層剖面相符合。（2）根據(jù)實(shí)際的鉆孔資料將相應(yīng)的層位用弧線連接，同時(shí)注意地層尖滅的標(biāo)示。
層位連接后生成不同多邊形，每個多邊形表示相應(yīng)的地層或巖性。（3）在地圖模塊Maps中定義不規(guī)則三角網(wǎng)格TIN，來表示地層單元插值的表面邊界。
（4）在實(shí)體模塊Solids選擇恰當(dāng)?shù)牟逯捣椒?，由horizons生成其相應(yīng)地層的Solids。如果有N個horizons則有N-1個Solids,Solids生成后即可以在模型上切割任意剖面來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜S空間結(jié)構(gòu)。
（5）根據(jù)Solids數(shù)來確定所需網(wǎng)格的最小層數(shù)，生成三維網(wǎng)格并進(jìn)行MODFLOW的初始化。將Solids記錄的地層空間信息轉(zhuǎn)成MODFLOW中含水層的頂?shù)装鍢?biāo)高，至此地下水三維空間結(jié)構(gòu)模型建立完成。
三、建模過程中可能遇到的問題及解決方法 地下水三維可視化模型建立，首先要基本查明灌區(qū)的水文地質(zhì)條件。了解灌區(qū)的地貌、地質(zhì)條件、構(gòu)造發(fā)育、各地層厚度等信息，需要收集和整理地下水的相關(guān)資料，包括灌區(qū)水文地質(zhì)報(bào)告、構(gòu)造圖、地質(zhì)地貌圖、水文地質(zhì)剖面圖、電子版地理底圖、等高線圖、含水層頂?shù)装甯叱痰戎稻€圖以及鉆孔數(shù)據(jù)資料等。
再結(jié)合水文地質(zhì)條件對含水層資料進(jìn)行整理和概化。利用GMS建立地下水三維可視化模型時(shí)，尤其是在大區(qū)域建模中，可能出現(xiàn)3類問題（張永波等，2007；孫紅梅等，2008）。
1.由于鉆孔分布不均勻而導(dǎo)致的地層缺失 在大區(qū)域建模中，由于研究區(qū)范圍較大，各部分研究程度不同，一般會引起鉆孔分布的不均勻。通過不均勻分布的鉆孔資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可能致使部分地層產(chǎn)生缺失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模型失真。
另外，鉆孔分布均勻程度是一個相對概念，對于地形平緩、地層結(jié)構(gòu)相對簡單的地區(qū)，少量鉆孔基本可以比較清楚地反映地層結(jié)構(gòu)；對于地形起伏較大、地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、構(gòu)造比較發(fā)育的地區(qū)，需要較多的有效鉆孔，才可能準(zhǔn)確揭示地層分布及構(gòu)造發(fā)育狀況，然而實(shí)際工作中完全實(shí)現(xiàn)是不可能的。對于此種問題，根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)地貌圖、構(gòu)造分布圖及前人繪制的剖面圖，對已有的鉆孔數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析和整理，在具有控制點(diǎn)作用的位置可以適當(dāng)虛擬部分鉆孔數(shù)據(jù)或者各層面的高程數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確反映該區(qū)域地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。
采用擴(kuò)充后的鉆孔數(shù)據(jù)資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可以彌補(bǔ)由于鉆孔資料缺乏而導(dǎo)致的部分地層的缺失。2.由于鉆孔不夠深而引起的下伏地層抬升 在鉆探工作中，往往有些鉆孔深度不夠，不能完整地揭露地層。
根據(jù)這樣的鉆孔數(shù)據(jù)建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)將鉆孔底部的標(biāo)高作為上一層的底部界面。這樣就造成下伏地層的抬升。
對于這種情況，根據(jù)前人繪制的地層等厚度線及剖面圖，結(jié)合四周鉆孔數(shù)據(jù)對該鉆孔資料進(jìn)行修正，修正后的鉆孔資料可以比較準(zhǔn)確地反映地層結(jié)構(gòu)。采用修正后的數(shù)據(jù)資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可以有效地控制下伏地層的抬升。
3.由于鉆孔資料過細(xì)而引起的地層混雜 在野外紀(jì)錄的鉆孔資料中，局部有透鏡體形成的地層，透鏡體分布的連續(xù)性相對較差。采用過細(xì)的資料建模，計(jì)算機(jī)不能分辨透鏡體及連續(xù)地層，容易出現(xiàn)地層混雜，即將某個鉆孔的透鏡體地層和另一個或其他幾個鉆孔的連續(xù)地層分界面相連接，導(dǎo)致生成錯誤的地層結(jié)構(gòu)。
對于這種情況，根據(jù)該區(qū)域剖面圖整理資料時(shí)，將透鏡體區(qū)分出來，忽略較小的透鏡體，針對較大的透鏡體則另外生成地層結(jié)構(gòu)。此外，在插值計(jì)算中，由于計(jì)算方法的不同，產(chǎn)生的結(jié)果也許會有很大差異，這需要在進(jìn)行插值計(jì)算時(shí)，根據(jù)不同的具體條件選擇適當(dāng)?shù)牟逯捣椒ā?/p>
3.建模流程
在前期項(xiàng)目的工作基礎(chǔ)上，我們總結(jié)了大量的建模經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，并結(jié)合地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)指導(dǎo)，針對華北平原地區(qū)的特點(diǎn)，提出一套建模流程。
根據(jù)其構(gòu)建流程，有條不紊地完成建立模型，模型制作的流程： （1）數(shù)據(jù)的收集、整理與檢查。包括剖面數(shù)據(jù)的預(yù)處理，鉆孔數(shù)據(jù)的預(yù)處理，以及剖面數(shù)據(jù)與鉆孔數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)等工作。
并且通過Mapgis格式的華北地區(qū)底圖，提取出地表離散點(diǎn)信息。此外，搜集了渤海地區(qū)的海底數(shù)據(jù)。
（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模系統(tǒng)軟件中，進(jìn)行模型構(gòu)建。將剖面數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、地表離散點(diǎn)數(shù)據(jù)以及渤海海底數(shù)據(jù)等，導(dǎo)入到工區(qū)中，按照一定的建模順序依次建立各模型元素。
（3）根據(jù)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，理清其對應(yīng)的關(guān)系，依序建立各種地質(zhì)體。按照上面建模過程中生成的地質(zhì)元素，建立地質(zhì)體模型。
（4）檢查與校驗(yàn)。檢查、校驗(yàn)所建立的三維可視化模型，如果發(fā)生錯誤，重復(fù)前面的步驟，進(jìn)行模型的修改工作。
（一）導(dǎo)入剖面數(shù)據(jù) 剖面是地質(zhì)專業(yè)人員根據(jù)工作要求，依據(jù)鉆孔信息繪出的地層斷面圖，需要說明的是，剖面圖也許不是地質(zhì)情況的真實(shí)反映，但它包含著技術(shù)人員的推理和經(jīng)驗(yàn)，可以說是地層情況最接近真實(shí)的反映。剖面圖的存放格式，由于各技術(shù)隊(duì)伍作圖采用軟件不同，圖形存放的文件格式也不盡相同，主要有MAPGIS圖形數(shù)據(jù)格式和AUTOCAD圖形數(shù)據(jù)格式。
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入可留出這兩種圖形文件數(shù)據(jù)接口。具體地說，若是MAPGIS圖形格式，采用把圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MAPGIS明碼文件文本數(shù)據(jù)格式，再讀入系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)原即可。
若是AUTOCAD圖形數(shù)據(jù)格式，可把DWG圖形文件格式轉(zhuǎn)換成DXF標(biāo)準(zhǔn)圖形文件格式，讀入系統(tǒng)即可。還可把MAPGIS和AUTOCAD兩種圖形文件混合輸入。
例如需在剖面圖上添加巖性顏色，即可在MAPGIS中調(diào)用剖面，做巖性顏色區(qū)文件，再輸出MAPGIS明碼文件，可很好地解決剖面圖剖面數(shù)據(jù)輸入問題。對于三維建模系統(tǒng)來說，這種方式可很好地解決地下各含水層的表達(dá)問題。
MAPGIS明碼文本文件包括兩種文件，即.WAL和.DXF文件，.WAL文件記錄了測線的名稱、段數(shù)和測點(diǎn)坐標(biāo)等信息，.DXF文件記錄了剖面上的點(diǎn)和線等內(nèi)容信息。通過讀入這兩種文件和一些變換便可以導(dǎo)入剖面信息，將剖面立在工區(qū)中（工區(qū)用來在三維地質(zhì)體中劃定一個待研究的區(qū)域，它是一個立方體，有一個頂面、一個底面及四個側(cè)面。
用戶關(guān)心的所有地層、斷面等都將包含在這個立方體中。）。
從.WAL文件中讀出剖面線上每個點(diǎn)的位置信息，每兩個相鄰的點(diǎn)可以確定一個面。圖5-93為剖面導(dǎo)入到工區(qū)中的情況。
將剖面信息導(dǎo)入后，用戶便可以觀察剖面上的各種信息，并對進(jìn)行分析。剖面是生成地層、斷層、透鏡體等的主要數(shù)據(jù)源之一，用戶要從剖面上拾取地層線、斷層線、透鏡體線用于在后面生成各種地質(zhì)元素，并且可以根據(jù)地質(zhì)專家的要求對這些線信息進(jìn)行增加、修改、刪除等編輯操作。
圖5—93 剖面導(dǎo)入到工區(qū)中 1.拾取斷層線 拾取斷層線時(shí)，首先在樹節(jié)點(diǎn)上選定一個剖面，選擇拾取斷層線功能，便可以用鼠標(biāo)左鍵在剖面上拾取合適的線用來控制生成斷層，拾取完后要指定所拾取折線所屬的斷層。同樣，可以完成在剖面上增加一個斷層線的功能，增加斷層線時(shí)要根據(jù)專家的意見，合理增加，以便更好的控制斷層的生成。
當(dāng)我們選中一個斷層線時(shí)，可以對它進(jìn)行編輯操作。如圖5—94。
2.拾取地層線 在拾取地層線時(shí)，首先在樹節(jié)點(diǎn)上先選定一個剖面，然后旋轉(zhuǎn)觀察各個剖面上的信息，以便確定哪些線屬于同一個地層，確定后再對剖面上的線進(jìn)行拾取。拾取完成后，要設(shè)置每一條線所屬的地層，以便后面生成地層時(shí)進(jìn)行識別。
同樣，可以完成在剖面上增加一個地層線的功能，增加地層線時(shí)要根據(jù)專家的意見，合理增加，以便合理的控制地層的形態(tài)。由于剖面圖是在平面上繪制的，這樣就會有一定的誤差，表現(xiàn)在導(dǎo)入的剖面上，相同的地層線不能吻合，這樣就會對生成的地層產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行一定的編輯。
系統(tǒng)按照需要提供了這樣的功能，首先在樹上選中一條地層線節(jié)點(diǎn)，并選擇編輯地層線功能，便可以完成對地層線的編輯操作。如圖5—95。
圖5—94 拾取斷層線 圖5—95 拾取地層線 （二）導(dǎo)入鉆孔數(shù)據(jù) 鉆孔數(shù)據(jù)主要包括鉆孔各地層深度、巖性、所屬時(shí)代等與地質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容。鉆孔數(shù)量有240多個，主要分布在黑河流域平原區(qū)。
鉆孔數(shù)據(jù)已裝訂成冊記錄，為符合建模數(shù)據(jù)的要求，把鉆孔全部錄入到地下水資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)Access數(shù)據(jù)庫Gwexplore中。鉆孔數(shù)據(jù)是地質(zhì)技術(shù)人員在野外鉆探現(xiàn)場記錄并整理的第一手技術(shù)資料，它對于模型的生成起直接或間接校正的作用，因此，要對鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行充分利用。
我們實(shí)現(xiàn)了對斷層鉆點(diǎn)、地層鉆點(diǎn)以及透鏡體鉆點(diǎn)的加載和編輯功能。 1.導(dǎo)入鉆孔數(shù)據(jù) 導(dǎo)入鉆孔數(shù)據(jù)時(shí)，首先切換到鉆孔模型樹下，選中“鉆孔集”根節(jié)點(diǎn)，然后選擇將導(dǎo)入的鉆孔數(shù)據(jù)文件，連接數(shù)據(jù)庫。
完成了數(shù)據(jù)庫的連接之后，用戶可以選擇導(dǎo)入所有鉆孔或單個鉆孔信息，這樣就將鉆孔信息加載到了工區(qū)中。同樣，用戶也可以選擇斷開與鉆孔數(shù)據(jù)源的連接。
如圖5—96。 圖5—96 導(dǎo)入鉆孔 2.編。
4.三維地質(zhì)建模
是兩種不同的概念，但也有聯(lián)系。
狹義來講，三維地質(zhì)建模是利用可靠的地質(zhì)資料，運(yùn)用空間插值、幾何重建、計(jì)算機(jī)圖形圖像等技術(shù)方法，還原地質(zhì)對象實(shí)體或?qū)傩缘目臻g分布特征的技術(shù)方法和工作過程。地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化是指利用三維可視化技術(shù)，展示地質(zhì)數(shù)據(jù)本身的時(shí)空特征。
從字面上來看，三維地質(zhì)建模強(qiáng)調(diào)了推測，重視推理和分析，重視地質(zhì)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識的參與，三維模型只是分析結(jié)果的展示手段；而地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化，強(qiáng)調(diào)的的利用三維可視化方法，還原地質(zhì)對象原本的三維空間特征。廣義來講，三維地質(zhì)建模是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的一種手段。
國內(nèi)，這兩個概念沒有人搞清楚，就算是地質(zhì)行業(yè)的專家也是模棱兩可?？蒲蓄I(lǐng)域?qū)θS地質(zhì)建模的研究或局限在網(wǎng)格構(gòu)建算法方面，或局限在地質(zhì)構(gòu)造的幾何結(jié)構(gòu)描述方面，三維可視化普遍被認(rèn)為是沒有技術(shù)含量的軟件方法而已。
5.地質(zhì)填圖方法種類有哪些
你才加10分，太少了。
地質(zhì)填圖：1.室外工作：首先要對工作區(qū)進(jìn)行踏勘，確定填圖的精度，新工作區(qū)要進(jìn)行實(shí)測剖面，建立標(biāo)志層，尋找化石，計(jì)算各個巖層的厚度，建立柱狀圖等。然后根據(jù)設(shè)計(jì)的精度布線，組織技術(shù)人員進(jìn)行填圖，對于重要的構(gòu)造或者地層，可以采用穿插法，也可以采用追索法，對于工作區(qū)的礦點(diǎn)或者重要的構(gòu)造可以做些地表揭露工程，每天的野外工作都要認(rèn)真的搜集地質(zhì)特征，做好記錄。
2.室內(nèi)工作：把野外搜集到的資料投影在地形圖上。工作區(qū)任務(wù)完成后要整理資料，寫地質(zhì)報(bào)告。
地質(zhì)填圖的種類：地質(zhì)填圖可以根據(jù)需要確定它的精度，我國1:5萬的地質(zhì)填圖早在70年代以前就完成了，西部地區(qū)也早已完成了1:10萬的填圖。同時(shí)我國的航測探礦工作也早就完成了，對于一些比較大的或者中型的礦床大部分都已探明或者備案，現(xiàn)在我們需要做的是對一些礦點(diǎn)，礦區(qū)外圍進(jìn)行填圖，這些工作都是大比例尺的。對于這些地區(qū)，同時(shí)還會有相關(guān)專業(yè)的工作，比如，物探，化探，水文地質(zhì)等。
就簡單的回答這些。
6.三維地質(zhì)建模的地質(zhì)研究
若要將三維地質(zhì)建模技術(shù)直接應(yīng)用到油藏開發(fā)生產(chǎn)，必須也能夠與油藏地質(zhì)研究相結(jié)合。
下面的圖片是一個華北油田的例子。我認(rèn)為是一個將三維地質(zhì)建模直接應(yīng)用于生產(chǎn)研究的很好的例子。
由于渤海灣盆地沉積、構(gòu)造的復(fù)雜性，在許多區(qū)塊地層對比是一個很大的難題，尤其是斷點(diǎn)的對比，出現(xiàn)50m左右的誤差是很平常的事。但斷點(diǎn)對比的不準(zhǔn)確，會直接影響到斷層兩側(cè)油藏關(guān)系的認(rèn)識，并進(jìn)而影響到生產(chǎn)措施的實(shí)施。在利用最初的地層對比方案建立斷層模型的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，兩條主要斷層的斷點(diǎn)是分散在斷層模型兩側(cè)的，顯然這是由于地層對比的誤差所導(dǎo)致的。對于常規(guī)建模工作來說，我們完全可以不必考慮所有的斷點(diǎn)，只要根據(jù)多數(shù)斷點(diǎn)建立起一個平均的斷面就可以。如果出現(xiàn)不準(zhǔn)確的問題，哪是地層對比人員的事，不是我們的責(zé)任。但油田采油廠的人從生產(chǎn)要求的角度出發(fā)，采用了斷層建模與地層對比相交互的方法。即通過Petrel的斷層模型找出與斷層面不吻合的斷點(diǎn)，然后對斷點(diǎn)進(jìn)行重新對比。經(jīng)過多次的反復(fù)，最終將所有的斷點(diǎn)都收斂到了一個斷面上。其結(jié)果不僅使斷層模型更為準(zhǔn)確，也幫助解決了地層對比工作中長期存在疑問。從而使建模技術(shù)很快的被油田一線生產(chǎn)人員所接受和喜愛。
三
7.常用的工程地質(zhì)勘察方法有哪些
工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。
所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造：地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。
查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點(diǎn)和規(guī)模，并作出正確的評價(jià)，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。 一般包括兩大部分：文字和圖表。
文字部分有工程概況，勘察目的、任務(wù)，勘察方法及完成工作量，依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，工程地質(zhì)、水文條件，巖土特征及參數(shù)，場地地震效應(yīng)等，最后對地基作出一個綜合的評價(jià)，提承載力等。圖表部分包括平面圖，剖面圖，鉆孔柱狀圖，土工試驗(yàn)成果表，物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表，分層土工試驗(yàn)報(bào)告表等。
