三维矿体模型建设方案.pdf

三维矿体模型建设方案

构建三维矿体模型，实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层，顶板

和底板岩性，厚度、水富集区等的三维可视化。

以三维地质静态模型为基础，不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精

度地质信息，实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。

1、矿区地质体建模

1.1矿区钻孔三维建模

钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法，将原始数据进行标准地层编辑与

钻孔标准化后，利用建模工具进行自动建模。通过选择钻孔数据，利用钻孔基础

地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息，设置截面半径、标准分层版本、模

型名称、颜色或纹理样式等参数，利用三角化技术，在场景中构建三维钻孔模型。

同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。

图钻孔模型和测井曲线

1.2矿区地质体结构建模

（1）多源数据耦合层状地质体快速建模

对于简单层状地质体，系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整

体建模思路，采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面，再根据建模

范围和精度（网格间距）要求生成地形网格基础上，从基础数据库中可提取钻孔

点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点，从剖面中提取有关地层边

界线信息，基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型，最后

根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型，同时，对于地表模型可

添加地形约束，构建出真实地形地貌单元的地质模型。对建立完的地质模型，可

以不断的添加各种约束数据，指定约束数据的影响范围，对地质模型进行反复的

重构更新，从而更精确的去表现真实的地质形态。

这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序

的地层划分方案。采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型，对

于地质情况比较复杂的区域，如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域，

可通过补充剖面、地层平面分布图（用于确定地层边界和地层面起伏变化情况）

和设置参数等方式干预建模。

实际应用时对于特定的建模区域，可能会有数目众多的钻孔，这些钻孔能够

提供的信息包括各个钻孔的位置（地理坐标）、钻孔的类型以及地层的分层信息

等。考虑到某些类型的钻孔分布较密，大范围甚至整个城市范围内建模时所使用

的钻孔数量巨大，不仅会大大降低建模效率，也不利于对模型的分析研究，这时

可考虑将钻孔按照一定的网度进行分级，当进行建模时按照建模范围的面积大小

（可事先定义一个标准）计算所使用的钻孔级别，然后再提取相应级别的钻孔数

据用于建模。

此外，在进行三维地层建模时由于建模范围、研究目的的不同，无须每次都

按照划分最精细的地层数据建立模型，而应该由用户根据需要自行选择地层精细

程度。为此，需要用户在整理钻孔、剖面等建模数据时将地层按照研究精细程度

不同划分为不同的级别，用于建立不同精细程度地层的三维模型。

（2）基于复杂地质体的半自动交互建模

由于地质专业的不同，导致勘探线布置方法的不同。实际建模当中往往会遇

到空间位置近视交叉和近似平行的两种剖面情况，分为基于近似平行剖面的轮廓

线拼接和基于单元格的“分区-拼接”两种交互建模方法。根据建模范围内的实

际地质情况，基岩地质模型和第四纪地质模型一般可采用这种建模方法，这种建

模方法将复杂模型进行分割，便于观察和操作，也便于分工合作完成大数据量复

杂模型构建。

基于轮廓线拼接的剖面建模方法基本思路是：从两个邻近的剖面中选择同一

地层的分界线进行拼接来构建地质面模型，再由面构成地质块体，最后由地质块

体构成完整的地质实体模型。其中关键步骤是基于轮廓线数据拼接，即找到一个

“最佳”的与所给定的轮廓对应的曲面，选择一个与实际地质体对象最为接近的

匹配。轮廓线拼接处理的核心是用跨距把在相邻两断面的轮廓线连接成三角面片

带，在两个平面轮廓线间构造出一个多面体。由于上述轮廓线拼接无法由计算机

准确、无误地自动完成，在进行拼接的过程中提供合并添加线、添加尖灭点、提

取子弧段、添加控制线、生成透镜体、相交面切割等一系列交互建模工具。

图基于轮廓线拼接的剖面建模

“分区-拼接”建模方法采用“分治”的方法将复杂模型进行分割，便于观

察和操作，也便于分工合作完成大数据量复杂模型构建。其建模基本思路为：利

用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格，用户建