三维地质建模在地质勘查领域的应用与探讨

时间：2024-11-02

谢丽丽

（山东省鲁南地质工程勘察院（山东省地勘局第二地质大队），山东济宁 272000）

合理应用三维地质建模，可将复杂多变地质结构通过三维可视化的方式表示出来，更加清晰易读，为分析地质结构和矿产资源分布提供有效参考。通常以BIM核心建模软件Civil3D为工具，构建三维地质模型。应用得当可以大幅度提升地质勘查的效率和精度，值得大范围推广应用。

1 三维地质建模相关概述

三维地质建模是一种全新地质勘查模式，通过计算机软技术，在三维环境下，将空间信息管理、地质结构解译、空间分析、空间预测、地学统计、实体内容分析和图形可视化软件充分结合，应用于地质勘查分析的新技术。三维地质建模起源于上世纪90年代，由加拿大著名学者是Slmon.W. Houldmg最先提出，同时对三维地质建模进行了比较系统的研究。在新时代地质勘查找矿的背景下，绿色勘查技术愈发深入人心，三维地质建模在强大需求的牵引下，以及计算机网络技术、三维几何造型等先进科学技术飞速发展的背景下，经过三十多年的发展和完善，各项技术愈发先进，被广泛应用在地质勘查领域，并取得了良好效果。

2 三维地质建模的具体应用路径

三维地质建模在地质勘查找矿中应用时，流程包括：数据采集、建模、粗差点处理、地勘数据处理、岩层曲面生成、地质模型加工等环节。

2.1 数据采集

地质找矿数据多为点数据，在三维地质建模中，地质三维信息主要包括两个方面，其一是点位，其二是点号。也是描述地形地貌及地质结构组成的主要数据[1]。通过Civil3D软件通过读入dem或者csv等格式，获取地质勘查的三维空间坐标数据。这些数据获取途径有两个方面，其一是仪器采集数据，其二是测绘软件直接导出数据。多途径的数据采集取代，丰富了Civil3D软件对地质勘查数据预处理的功能，从而实现勘查数据从二维平面向三位立体的转换，通过当地规划局提供的地形图，就可以得到地质勘查地形数据，大大降低了地质勘查找工作量，提升工作效率。

2.2 建模

在Civil3D软件中，数字化地质勘查模型也被称之为曲面，因此，在三维地质建模时，需要先创建一个有针对性的曲面对象，然后将的采集到数据录入曲面定义项中，就可以自动生产地质勘查区域原始地形曲面，完成三维地质建模工作。

2.3 粗差点处理

地质勘查找矿多采用斜井勘查，但斜井大多只有地面坐标和地下坐标，断点深度也只是测量深度，采用传统的二维勘查技术，断点组合难度比较大，并且准确率也比较低，因此，在三维地质建模时，需要采用Civil3D软件对斜井进行校正处理，通过录入斜井的斜角、方位角等数据，就可以模拟出斜井轨迹模型，对斜井的深度进行有效校正，从而输入斜井轨迹数据，对地质勘查层面点位坐标及垂直深度进行校正，从而反映出最真的位置，降低组合难度。

2.4 数据处理

按照地质勘查资料所选的三维地质建模数据，将相关数据汇总整理成表格。按照地质勘查找矿底层最终成果统计表，整理出各钻孔位置的三维空间坐标、钻孔空间方位角表，从而获知地质勘查区域岩层及矿物质的分布情况[2]。

2.5 岩层曲面生成

通过Civil3D软件中的模块插件Geotechnical Module，可通过分组的形式录入整理好的地质勘查控制点，生成各地质勘查曲面。然后在与之对应的地质勘查线上形成纵断面对象，从而将地质勘查结果清晰直观的展示出来。

2.6 地质模型生成

将已经生成的岩层曲面转换为三维实体，经过分层转换处理之后，在进行布尔运算，从而获知实体化的三维地质建模，从而直观的显示出各地质结构之间的关系和分布情况，便于地质勘查找矿工作人员分析研究[3]。

3 三维地质建模的用途探讨

三维地质建模具有非常强大的功能，无论是技术，还是应用体系都比较成熟，具有非常广阔的应用领域，除地质勘查领域之外，在城市地质、水位地质、工程地质、环境地质等勘查领域也有良好应用。

3.1 三维立体场景

通过应用三维地质建模可清楚直观的展示出各三维要素之间的空间关系，包括：相离、相邻、组成、包含及被包含。

3.2 精确计算矿产资源储量

我国很多矿床呈现层状，传统层状矿床储量计算方法为分块、分段，然后通过各块段采样厚度的平均值乘积作为块段总面积，然后再通过分析采用品位的平均值获知矿产资源的总体储量，此种方法工序繁琐，效率低，精度不足，误差在20%～30%之间。

但应用三维地质建模可有效解决这一问题，可按照钻孔采样点剖析的广义三棱柱进行系统化统计分析，此种方法自动化程度非常高，而且速度比较快，矿产资源储量计算分析的精度也比较高。

3.3 实现平面图和剖面图形态相容

通过三维地质建模可对平面图及剖面图进行三维联动修改，地质勘查找矿工作具有很强的技术性，对找矿人员的综合素质及专业水平有很高要求，需要凭借自己的想象力绘制出地质勘查剖面图，并保证剖面图和平面图的构造、形态相互一致。而通过三维地质建模技术，只需要录入相关数据，就能自动形成剖面图，并对保证剖面图和平面图的一致性，降低工作难度。

3.4 便于直观形象的展示矿产资源的空间形态

通过三维地质建模可向非地质专业人员及找矿领导全面、直观、可视化的展示矿产资源分布的空间形态及开采技术条件。最为地质勘查的决策人员，通常不关注地质数据的获取情况、也不会评价地质勘查方案的优劣，而是比较注重地质勘查的结果。而三维地质建模就是一种比较易于理解的信息表达方式，制作精良的三维地质建模，无论是专家领导，还是非行业人员，都能一目了然的获知地质勘查结果。