地质建模方法(三维地质建模)

1.三维地质建模

是两种不同的概念，但也有联系。

狭义来讲，三维地质建模是利用可靠的地质资料，运用空间插值、几何重建、计算机图形图像等技术方法，还原地质对象实体或属性的空间分布特征的技术方法和工作过程。

地质数据三维可视化是指利用三维可视化技术，展示地质数据本身的时空特征。

从字面上来看，三维地质建模强调了推测，重视推理和分析，重视地质专家的经验和知识的参与，三维模型只是分析结果的展示手段；而地质数据三维可视化，强调的的利用三维可视化方法，还原地质对象原本的三维空间特征。

广义来讲，三维地质建模是地质数据三维可视化的一种手段。国内，这两个概念没有人搞清楚，就算是地质行业的专家也是模棱两可。科研领域对三维地质建模的研究或局限在网格构建算法方面，或局限在地质构造的几何结构描述方面，三维可视化普遍被认为是没有技术含量的软件方法而已。

2.模型建立的方法和步骤

一、模型建立的方法 GMS软件有三种建立确定性模型的方法，包括概念模型法、网格法和Solids法。

本书中所选择的方法为Solids法。不管是利用网格法或者概念模型法建模，对含水层结构进行合理的概化是其中一个重要环节，所建模型的准确性很大程度上取决于对实际水文地质条件的正确判断。

若轻视对具体水文地质条件的研究，过多依赖模拟技术建立的模型，通常与实际问题相差甚远，也没有使用价值（魏加华等，2003）。当地层出现尖灭、垂向上具有多元结构、水文地质条件比较复杂时，前两种方法不能准确描述此类地层结构，也不能验证基于地质统计学插值求得的含水层顶底板高程是否与实际的钻孔资料相符。

GMS中的实体模块Solids利用钻孔资料可以建立地层的三维结构可视化模型，Solids模型定义了地层结构的空间分布，可以切割生成三维显示任意方向的地层剖面（王丽霞等，2011）。二、模型建立的步骤 利用Solids建模的步骤：（1）在钻孔模块（borehole）中定义钻孔的坐标位置及垂向上的层位（horizon）。

层位即不同地层的交线或岩性分界线。由于地层沉积通常是连续的，因此层位按照一定的次序排列。

然而实际地层一般比较复杂，钻孔资料常出现地层缺失现象，遇到此种情况，将缺失的层位空出，使Solids得到的剖面和实际地层剖面相符合。（2）根据实际的钻孔资料将相应的层位用弧线连接，同时注意地层尖灭的标示。

层位连接后生成不同多边形，每个多边形表示相应的地层或岩性。（3）在地图模块Maps中定义不规则三角网格TIN，来表示地层单元插值的表面边界。

（4）在实体模块Solids选择恰当的插值方法，由horizons生成其相应地层的Solids。如果有N个horizons则有N-1个Solids,Solids生成后即可以在模型上切割任意剖面来检验模型的三维空间结构。

（5）根据Solids数来确定所需网格的最小层数，生成三维网格并进行MODFLOW的初始化。将Solids记录的地层空间信息转成MODFLOW中含水层的顶底板标高，至此地下水三维空间结构模型建立完成。

三、建模过程中可能遇到的问题及解决方法 地下水三维可视化模型建立，首先要基本查明灌区的水文地质条件。了解灌区的地貌、地质条件、构造发育、各地层厚度等信息，需要收集和整理地下水的相关资料，包括灌区水文地质报告、构造图、地质地貌图、水文地质剖面图、电子版地理底图、等高线图、含水层顶底板高程等值线图以及钻孔数据资料等。

再结合水文地质条件对含水层资料进行整理和概化。利用GMS建立地下水三维可视化模型时，尤其是在大区域建模中，可能出现3类问题（张永波等，2007；孙红梅等，2008）。

1.由于钻孔分布不均匀而导致的地层缺失 在大区域建模中，由于研究区范围较大，各部分研究程度不同，一般会引起钻孔分布的不均匀。通过不均匀分布的钻孔资料建立水文地质结构模型，可能致使部分地层产生缺失，导致结构模型失真。

另外，钻孔分布均匀程度是一个相对概念，对于地形平缓、地层结构相对简单的地区，少量钻孔基本可以比较清楚地反映地层结构；对于地形起伏较大、地层结构比较复杂、构造比较发育的地区，需要较多的有效钻孔，才可能准确揭示地层分布及构造发育状况，然而实际工作中完全实现是不可能的。对于此种问题，根据研究区的地质地貌图、构造分布图及前人绘制的剖面图，对已有的钻孔数据资料进行分析和整理，在具有控制点作用的位置可以适当虚拟部分钻孔数据或者各层面的高程数据，以准确反映该区域地层结构和构造。

采用扩充后的钻孔数据资料建立水文地质结构模型，可以弥补由于钻孔资料缺乏而导致的部分地层的缺失。2.由于钻孔不够深而引起的下伏地层抬升 在钻探工作中，往往有些钻孔深度不够，不能完整地揭露地层。

根据这样的钻孔数据建立水文地质结构模型时，系统默认将钻孔底部的标高作为上一层的底部界面。这样就造成下伏地层的抬升。

对于这种情况，根据前人绘制的地层等厚度线及剖面图，结合四周钻孔数据对该钻孔资料进行修正，修正后的钻孔资料可以比较准确地反映地层结构。采用修正后的数据资料建立水文地质结构模型，可以有效地控制下伏地层的抬升。

3.由于钻孔资料过细而引起的地层混杂 在野外纪录的钻孔资料中，局部有透镜体形成的地层，透镜体分布的连续性相对较差。采用过细的资料建模，计算机不能分辨透镜体及连续地层，容易出现地层混杂，即将某个钻孔的透镜体地层和另一个或其他几个钻孔的连续地层分界面相连接，导致生成错误的地层结构。

对于这种情况，根据该区域剖面图整理资料时，将透镜体区分出来，忽略较小的透镜体，针对较大的透镜体则另外生成地层结构。此外，在插值计算中，由于计算方法的不同，产生的结果也许会有很大差异，这需要在进行插值计算时，根据不同的具体条件选择适当的插值方法。

3.建模流程

在前期项目的工作基础上，我们总结了大量的建模经验、教训，并结合地质专业技术人员的专业指导，针对华北平原地区的特点，提出一套建模流程。

根据其构建流程，有条不紊地完成建立模型，模型制作的流程： （1）数据的收集、整理与检查。包括剖面数据的预处理，钻孔数据的预处理，以及剖面数据与钻孔数据的配准等工作。

并且通过Mapgis格式的华北地区底图，提取出地表离散点信息。此外，搜集了渤海地区的海底数据。

（2）数据导入到建模系统软件中，进行模型构建。将剖面数据、钻孔数据、地表离散点数据以及渤海海底数据等，导入到工区中，按照一定的建模顺序依次建立各模型元素。

（3）根据导入的数据，理清其对应的关系，依序建立各种地质体。按照上面建模过程中生成的地质元素，建立地质体模型。

（4）检查与校验。检查、校验所建立的三维可视化模型，如果发生错误，重复前面的步骤，进行模型的修改工作。

（一）导入剖面数据 剖面是地质专业人员根据工作要求，依据钻孔信息绘出的地层断面图，需要说明的是，剖面图也许不是地质情况的真实反映，但它包含着技术人员的推理和经验，可以说是地层情况最接近真实的反映。剖面图的存放格式，由于各技术队伍作图采用软件不同，图形存放的文件格式也不尽相同，主要有MAPGIS图形数据格式和AUTOCAD图形数据格式。

本系统的数据输入可留出这两种图形文件数据接口。具体地说，若是MAPGIS图形格式，采用把图形数据转换成MAPGIS明码文件文本数据格式，再读入系统进行复原即可。

若是AUTOCAD图形数据格式，可把DWG图形文件格式转换成DXF标准图形文件格式，读入系统即可。还可把MAPGIS和AUTOCAD两种图形文件混合输入。

例如需在剖面图上添加岩性颜色，即可在MAPGIS中调用剖面，做岩性颜色区文件，再输出MAPGIS明码文件，可很好地解决剖面图剖面数据输入问题。对于三维建模系统来说，这种方式可很好地解决地下各含水层的表达问题。

MAPGIS明码文本文件包括两种文件，即.WAL和.DXF文件，.WAL文件记录了测线的名称、段数和测点坐标等信息，.DXF文件记录了剖面上的点和线等内容信息。通过读入这两种文件和一些变换便可以导入剖面信息，将剖面立在工区中（工区用来在三维地质体中划定一个待研究的区域，它是一个立方体，有一个顶面、一个底面及四个侧面。

用户关心的所有地层、断面等都将包含在这个立方体中。）。

从.WAL文件中读出剖面线上每个点的位置信息，每两个相邻的点可以确定一个面。图5-93为剖面导入到工区中的情况。

将剖面信息导入后，用户便可以观察剖面上的各种信息，并对进行分析。剖面是生成地层、断层、透镜体等的主要数据源之一，用户要从剖面上拾取地层线、断层线、透镜体线用于在后面生成各种地质元素，并且可以根据地质专家的要求对这些线信息进行增加、修改、删除等编辑操作。

图5—93 剖面导入到工区中 1.拾取断层线 拾取断层线时，首先在树节点上选定一个剖面，选择拾取断层线功能，便可以用鼠标左键在剖面上拾取合适的线用来控制生成断层，拾取完后要指定所拾取折线所属的断层。同样，可以完成在剖面上增加一个断层线的功能，增加断层线时要根据专家的意见，合理增加，以便更好的控制断层的生成。

当我们选中一个断层线时，可以对它进行编辑操作。如图5—94。

2.拾取地层线 在拾取地层线时，首先在树节点上先选定一个剖面，然后旋转观察各个剖面上的信息，以便确定哪些线属于同一个地层，确定后再对剖面上的线进行拾取。拾取完成后，要设置每一条线所属的地层，以便后面生成地层时进行识别。

同样，可以完成在剖面上增加一个地层线的功能，增加地层线时要根据专家的意见，合理增加，以便合理的控制地层的形态。由于剖面图是在平面上绘制的，这样就会有一定的误差，表现在导入的剖面上，相同的地层线不能吻合，这样就会对生成的地层产生影响，需要进行一定的编辑。

系统按照需要提供了这样的功能，首先在树上选中一条地层线节点，并选择编辑地层线功能，便可以完成对地层线的编辑操作。如图5—95。

图5—94 拾取断层线 图5—95 拾取地层线 （二）导入钻孔数据 钻孔数据主要包括钻孔各地层深度、岩性、所属时代等与地质结构相关的内容。钻孔数量有240多个，主要分布在黑河流域平原区。

钻孔数据已装订成册记录，为符合建模数据的要求，把钻孔全部录入到地下水资源数据系统Access数据库Gwexplore中。钻孔数据是地质技术人员在野外钻探现场记录并整理的第一手技术资料，它对于模型的生成起直接或间接校正的作用，因此，要对钻井数据进行充分利用。

我们实现了对断层钻点、地层钻点以及透镜体钻点的加载和编辑功能。 1.导入钻孔数据 导入钻孔数据时，首先切换到钻孔模型树下，选中“钻孔集”根节点，然后选择将导入的钻孔数据文件，连接数据库。

完成了数据库的连接之后，用户可以选择导入所有钻孔或单个钻孔信息，这样就将钻孔信息加载到了工区中。同样，用户也可以选择断开与钻孔数据源的连接。

如图5—96。 图5—96 导入钻孔 2.编。

4.三维地质建模

是两种不同的概念，但也有联系。

狭义来讲，三维地质建模是利用可靠的地质资料，运用空间插值、几何重建、计算机图形图像等技术方法，还原地质对象实体或属性的空间分布特征的技术方法和工作过程。地质数据三维可视化是指利用三维可视化技术，展示地质数据本身的时空特征。

从字面上来看，三维地质建模强调了推测，重视推理和分析，重视地质专家的经验和知识的参与，三维模型只是分析结果的展示手段；而地质数据三维可视化，强调的的利用三维可视化方法，还原地质对象原本的三维空间特征。广义来讲，三维地质建模是地质数据三维可视化的一种手段。

国内，这两个概念没有人搞清楚，就算是地质行业的专家也是模棱两可。科研领域对三维地质建模的研究或局限在网格构建算法方面，或局限在地质构造的几何结构描述方面，三维可视化普遍被认为是没有技术含量的软件方法而已。

5.地质填图方法种类有哪些

你才加10分，太少了。

地质填图：1.室外工作：首先要对工作区进行踏勘，确定填图的精度，新工作区要进行实测剖面，建立标志层，寻找化石，计算各个岩层的厚度，建立柱状图等。然后根据设计的精度布线，组织技术人员进行填图，对于重要的构造或者地层，可以采用穿插法，也可以采用追索法，对于工作区的矿点或者重要的构造可以做些地表揭露工程，每天的野外工作都要认真的搜集地质特征，做好记录。

2.室内工作：把野外搜集到的资料投影在地形图上。工作区任务完成后要整理资料，写地质报告。

地质填图的种类：地质填图可以根据需要确定它的精度，我国1:5万的地质填图早在70年代以前就完成了，西部地区也早已完成了1:10万的填图。同时我国的航测探矿工作也早就完成了，对于一些比较大的或者中型的矿床大部分都已探明或者备案，现在我们需要做的是对一些矿点，矿区外围进行填图，这些工作都是大比例尺的。对于这些地区，同时还会有相关专业的工作，比如，物探，化探，水文地质等。

就简单的回答这些。

6.三维地质建模的地质研究

若要将三维地质建模技术直接应用到油藏开发生产，必须也能够与油藏地质研究相结合。

下面的图片是一个华北油田的例子。我认为是一个将三维地质建模直接应用于生产研究的很好的例子。

由于渤海湾盆地沉积、构造的复杂性，在许多区块地层对比是一个很大的难题，尤其是断点的对比，出现50m左右的误差是很平常的事。但断点对比的不准确，会直接影响到断层两侧油藏关系的认识，并进而影响到生产措施的实施。在利用最初的地层对比方案建立断层模型的时候发现，两条主要断层的断点是分散在断层模型两侧的，显然这是由于地层对比的误差所导致的。对于常规建模工作来说，我们完全可以不必考虑所有的断点，只要根据多数断点建立起一个平均的断面就可以。如果出现不准确的问题，哪是地层对比人员的事，不是我们的责任。但油田采油厂的人从生产要求的角度出发，采用了断层建模与地层对比相交互的方法。即通过Petrel的断层模型找出与断层面不吻合的断点，然后对断点进行重新对比。经过多次的反复，最终将所有的断点都收敛到了一个断面上。其结果不仅使断层模型更为准确，也帮助解决了地层对比工作中长期存在疑问。从而使建模技术很快的被油田一线生产人员所接受和喜爱。

三

7.常用的工程地质勘察方法有哪些

工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。

所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然（物理）地质现象和天然建筑材料等。这些通常称为工程地质条件。

查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用（即工程地质作用）的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。 一般包括两大部分：文字和图表。

文字部分有工程概况，勘察目的、任务，勘察方法及完成工作量，依据的规范标准，工程地质、水文条件，岩土特征及参数，场地地震效应等，最后对地基作出一个综合的评价，提承载力等。图表部分包括平面图，剖面图，钻孔柱状图，土工试验成果表，物理力学指标统计表，分层土工试验报告表等。