『壹』 地質體三維建模方法
在分析三維空間建模方面的國內外大量研究文獻的基礎上，目前主要有四種類型的建模方法：基於體的建模方法、基於面的建模方法、混合建模方法（表1-1）以及泛權建模方法。
表1-1 3D空間建模方法分類
1.基於體的建模方法
體模型基於3D空間的體元分割和真3D實體表達，體元的屬性可以獨立描述和存儲，因而可以進行3D空間操作和分析。體元模型可以按體元的面數分為四面體（Tetrahedral）、六面體（Hexahedral）、稜柱體（Prismatic）和多面體（Polyhedral）等類型，也可以根據體元的規整性分為規則體元和不規則體元兩個大類。建模方法如下：
（1）規則塊體（Regular Block）建模；
（2）結構實體幾何（CSG）建模；
（3）3D體素（Voxel）建模；
（4）八叉樹（Octree）建模；
（5）針體（Needle）建模；
（6）四面體格網（TEN）建模；
（7）金字塔（Pyramid）模型；
（8）三稜柱（Tri-Prism，TP）建模；
（9）地質細胞（Geocellular）模型；
（10）不規則塊體（Irregular Block）建模；
（11）實體（Solid）建模；
（12）3D Voronoi圖模型；
（13）廣義三稜柱（GTP）建模。
2.基於面的建模方法
基於面模型的建模方法側重於3D空間實體的表面表示，如地形表面、地質層面、構築物（建築物）及地下工程的輪廓與空間框架。所模擬的表面可能是封閉的，也可能是非封閉的。基於采樣點的TIN模型和基於數據內插的Grid模型通常用於非封閉表面模擬；而B-Rep模型和Wire Frame模型通常用於封閉表面或外部輪廓模擬。Section模型、Section-TIN混合模型及多層DEM模型通常用於地質建模。通過表面表示形成3D空間目標輪廓，其優點是便於顯示和數據更新，不足之處由於缺少3D幾何描述和內部屬性記錄而難以進行3D空間查詢與分析。建模方法如下：
（1）TIN和Grid模型；
（2）邊界表示（B-Rep）模型；
（3）線框（Wire Frame）模型；
（4）斷面（Section）模型；
（5）斷面-三角網混合模型；
（6）多層DEM建模。
3.混合建模方法
基於面模型的建模方法側重於3D空間實體的表面表示，如地形表面、地質層面等，通過表面表示形成3D目標的空間輪廓，其優點是便於顯示和數據更新，不足之處是難以進行空間分析。基於體模型的建模方法側重於3D空間實體的邊界與內部的整體表示，如地層、礦體、水體、建築物等，通過對體的描述實現3D目標的空間表示，優點是易於進行空間操作和分析，但存儲空間大，計算速度慢。混合模型的目的則是綜合面模型和體模型的優點，以及綜合規則體元與不規則體元的優點，取長補短。主要包括如下混合建模方法：
（1）TIN-CSG混合建模；
（2）TIN-Octree混合建模；
（3）Wire Frame-Block混合建模；
（4）Octree-TEN混合建模；
（5）GTP-TEN混合建模。
4.泛權建模方法
陳樹銘認為地質三維領域中，地礦、石油的三維分析相對來說是比較簡單的，相比之下工程地質、水文地質等的三維分析更復雜，比如說在地礦、石油領域應用克里格方法基本就可以分析，但是對於工程地質、水文地質分析來說，克里格方法基本是不可行的。他認為目前主要有三類地質三維重構演算法，即剖面成面法、直接點面法，以及拓撲分析方法。在綜合應用概率統計、模糊、神經網路、插值、積分等理論的基礎上，構造了一種新演算法（他稱之為「泛權」演算法），其核心思想就是能對任意M維的連續、非連續邊界進行重構分析，並同時能耦合地模擬各種復雜背景因素的影響。
（1）剖面成面法。剖面成面法的基本思路是，在生成大量的地質剖面的基礎上，再應用曲面構造法（趨勢面法、DEM生成技術）來生成各個層面，進而來表達三維體。比如國外的三維地質分析軟體GEOCOM就是採取此種思路的一個典型。具體的解決步驟如下：
①收集、整理原始地質資料，並進行柱狀和綜合分層；
②建立地質空間多參數資料庫；
③根據以上資料，應用人工互動式的地質剖面生成軟體平台，加上專家的人工干預生成各種各樣的空間地質剖面；
④分別根據各已計算剖面的地層分布結果，加上專家的干預、分析參數的控制來生成各個地質曲面；
⑤建立地層空間曲面構架資料庫；
⑥應用地質三維展示平台，基於地層空間曲面構架資料庫、地質空間多參數資料庫，來進行地質三維展示，三維切割分析、方量計算等功能。
（2）直接點面法。直接點面法的基本思路是，直接將原始的散狀數據進行有效的分層，直接根據各個層面的標高，應用曲面構造法（趨勢面法、DEM生成技術）來生成各個層面。比如國外的三維地質分析軟體ROCKWARE就是採取此種思路的一個典型。其解決步驟基本同於剖面成面法，只是沒有下文第3）步，但是地層曲面生成技術相對前者來說要更難一些。
（3）拓撲分析法。拓撲分析法的基本思路就是，基於各個層面的離散點，通過分析這些點的空間拓撲關系，構造地質體。目前來說進行拓撲分析基本採用六面體、四面體模型，或者是Delaunay四面體模型等。其與剖面成面法、直接點面法，在本質上沒有什麼區別，還是從離散的點出發去構造地質層面。
『貳』 地下水三維地質建模的數據需求與數據組織
地下水三維地質模型的生成和維護需要大量的基礎水文地質數據信息的支持，這些數據信息主要是反映含水系統的特徵：如地貌、地層、斷裂、褶皺等，和流動系統的特徵：如地下水水位、水量、開采量等。針對這些數據信息建立地下水三維地質模型的基礎資料庫，並提供這些數據信息的維護與管理機制，實現地下水系統三維結構的動態更新和實時服務。
（一）地下水三維地質建模所需數據類型
在地下水三維地質建模中，會涉及的地質現象主要有：地貌（或地形）、地層、褶皺、斷裂、透鏡體及侵入體等，為刻畫這些地質現象，就需要用到地表數字高程模型數據（DEM）、遙感影像數據、地理信息數據、鑽孔數據及剖面數據等。具體來說，為刻畫三維模型中的各種地質現象，需要的相關數據包括以下幾種：
1.地表數字高程模型（DEM）數據
地表數字高程模型數據用於生成三維地質結構模型頂面（地表面），此部分數據可以從測繪主管部門獲取或向國家測繪局基礎地理信息中心購買，從基礎地理信息中心購買的數據屬於標准數據，數據以ARCINFO數據格式存放。DEM數據比例尺有多種，其中，全國的1：25萬資料庫在空間上包含816幅地形圖數據，覆蓋整個國土范圍，國外部分沿國界外延25公里採集數據。地貌統一在TERLK層中存放，包括等高線、等深線、沖溝等，DEM等高線的等高距，在全國范圍內共分40m、50m、100m三種，使用時可參照等分布圖確定。對於標准數據，可以根據需要進行數據格式轉換、比例變換、投影變換等多種處理。
另外，如果不能獲取現成的DEM數據，也可以自己使用專門的地理信息系統軟體用地形圖生產。即把紙質地形圖數字化及幾何糾正校準，然後進行高程信息的提取——對等高線進行屏幕矢量跟蹤並對等高線標賦高程值，同時編輯、檢查、拼接以生成各種拓撲關系，最後用軟體進行內插值、裁剪生成DEM數據。
2.遙感影像數據
遙感影像是地球空間數據最直接、時效性最強的數據形式，模型的表面需要用影像數據進行貼圖，來表達真實的地表景觀。由於影像數據的容量大，為了能夠快速、高質量地進行顯示，需要根據顯示的范圍、顯示的比例選擇解析度最合適的影像進行紋理映射。一個模型可以有不同解析度的多套衛星/航測影像數據，某些影像數據有可能只局限於某個局部。因此，在顯示時，所有的影像數據都需要讀入內存，以實現多分辨顯示。這就需要在技術上做一些處理，比如圖像格式的轉換，根據顯示解析度和比例的不同，轉換為不同解析度的圖像如BMP、TIFF、GIF等圖像格式。
對遙感影像數據的處理主要包括對遙感影像的幾何精糾正和不同解析度影像數據的融合。一般使用遙感處理軟體ERDAS和ENVI軟體進行處理。遙感影像幾何精糾正的目的是對圖像地物象元進行坐標匹備，經過轉換運算和重采樣，使得遙感影像帶上地圖投影和地理坐標進行配准。遙感影像數據融合是將多波段低解析度影像數據的光譜信息與單波段高解析度影像數據的解析度信息進行融合，以獲取在盡量不減少光譜信息的基礎上，提高遙感影像的空間解析度。
一個地表衛星/航測影像數據是一幅圖像和一些坐標配准參數。對於具體的影像圖片，要根據高程數據和相關軟體進行集成融合，精度匹配，即解決投影變換、比例縮放、范圍裁減、坐標匹配等問題。為此，在專門的資料庫中應記錄不同解析度、不同區域的影像數據。
3.地表地理信息數據
地表地理信息數據，可以根據專業要求在三維模型的表面進行各種圖元的標注，不僅可以繪制點、線、區的圖元，而且可以標注文字及圖形圖像，來表達與模型地表幾何模型有關的屬性信息，如河流、鐵路、公路、湖泊、城市、政區、居民地、鐵路、公路、水系、土地覆蓋等信息，並且可以簡單管理這些信息。這些數據可以是野外採集而來，也可由專用GIS系統數據轉換而來。這些圖元信息要在模型頂面展現。
4.鑽孔數據
鑽孔數據是地質技術人員在野外鑽探現場記錄並整理的第一手技術資料，它對於模型的生成起直接或間接校正的作用，鑽孔數據一般在EXCEL表或ACCESS資料庫中存放。存放於EXCEL表的鑽孔數據，一般是區域數據，數據量不大，鑽孔信息分存於不同的表單中；存放於ACCESSS資料庫中的鑽孔數據，一般數據量大，為某一區域或區塊的鑽探數據。鑽孔數據從ACCESS資料庫中讀入後，並不是直接應用，還需要進行人工或系統按照一定規則進行概化處理，才能參與建模，在進行模型編輯生成時，還可以根據這些數據將鑽孔軌跡以圖形方式顯示在屏幕上。
不論是以EXCEL表還是ACCESS資料庫存儲的鑽孔數據信息，它必須包含以下幾種基本信息：鑽孔編號、地理位置、孔口標高、終孔深度、分層信息及岩性等。其中，鑽孔編號欄位類型為字元型，用於唯一標識一個鑽孔，方便鑽孔對象的查找和數據的訪問；地理位置信息是為了記錄鑽孔所處的空間位置，它包含兩個欄位類型，均為浮點型數據，若為經緯度形式的，則一個欄位記錄經度，另一欄位記錄緯度，若為大地坐標形式的，則一個欄位記錄X坐標，另一欄位記錄Y坐標；孔口標高用於記錄鑽孔起始位置，欄位類型為浮點型；終孔深度欄位類型為浮點型，用於記錄鑽孔在垂向上的長度；分層信息欄位類型為浮點型，用於記錄鑽孔所經過地層的分層情況（一般記錄各分層的頂界面標高）；岩性欄位類型為字元型，主要用於描述各個層位的岩性。
5.地質平面數據
地質平面數據即地質平面圖，它主要反映各地層在地表出露的情況，對於控制三維模型中地層在地表的分布狀況起著至關重要的作用。在各種GIS軟體中存放的數字形式的地質平面圖中，要求對於剝蝕線數據或地層出露線數據賦予高程屬性，否則無法在三維空間中定位這些線信息。
6.剖面數據
剖面是地質專業人員根據工作要求，依據鑽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情況的真實反映，但它包含著技術人員的推理和經驗，可以說是地層情況最接近真實的反映。
剖面圖的存放格式，由於各技術隊伍作圖採用軟體不同，圖形存放的文件格式也不盡相同，主要有MAPGIS圖形數據格式和AUTOCAD圖形數據格式，地下水三維地質建模系統的數據輸入可留出這兩種圖形文件數據介面。具體地說，若是MAPGIS圖形格式，採用把圖形數據轉換成MAPGIS明碼文件文本數據格式，再讀入系統進行復原即可；若是AU-TOCAD圖形數據格式，可把DWG圖形文件格式轉換成DXF標准圖形文件格式，讀入系統即可。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岩性顏色，即可在MAPGIS中調用剖面，做岩性顏色區文件，再輸出MAPGIS明碼文件，可很好地解決剖面圖剖面數據輸入問題。對於三維建模系統來說，這種方式可很好地解決地下各含水層的表達問題。
在剖面數據中必須包含橫向比例尺、縱向比例尺、圖例等信息，方便系統對不同來源的剖面數據進行轉換。
7.地層等值線數據
地層等值線數據是根據鑽孔資料、物探資料等，由專業技術人員繪制出的，反映地層界面在空間中的變化情況。由於鑽孔只能反映一個點上的信息，剖面只能反映一條線上的信息，而地層等值線數據可以表達一個面的信息，因此等值線數據對於精確建立各個地層面位置及幾何形態具有很大的幫助作用。
在GIS軟體存放地層等值線數據，需要在其屬性中賦上每條等值線代表的高程（或厚度、埋深等）數值。
8.斷層數據
斷層是地質構造的產物，表示地層的斷裂和錯動，它對於地質研究、地質資源勘探、地下水流場分布都有重要的意義，另外，斷層在地質建模中對於地質體的生成、工區邊界的確定起重要的作用，因此，逼真地刻畫斷層對於地質建模來說，是一項重要的工作。
斷層作為刻畫地下水系統模型空間面的一種數據類型，在建模過程中需要明確：斷層面的空間展布，斷層不同點的產狀，斷層的水理性質。
斷層數據主要是以圖形的方式輸入，然後用來建模的。平面上斷層的表達方法有兩種，一種是在平面圖上繪制斷層走向及標注傾角，如平面圖或地質圖；另一種是在剖面圖上繪制斷層線。結合這兩種圖件，斷層在空間的展布情況就會一目瞭然，斷層產狀可由系統讀取資料庫數據或人工給定。斷層的水理性質對於後期地下水模擬計算是必須的，可存放在資料庫中或直接存放於模型斷層屬性中。
9.物探數據
物探技術在地質勘探中具有重要作用，勘探方法主要有地震、電法、磁法、重力等，從物探數據中可得到：點位資料、層位劃分及其屬性。在地下水系統建模中，物探數據和鑽孔數據具有相同的作用，根據物性的差異提供含水層的劃分情況，表達地層具有相同的物理力學參數或位置，如地下含水層頂板、底板、地下水位等值線信息。使用這些等值線數據，建模系統可以插值擬和地層面或斷層面。
10.動態數據
動態數據是監測到的地下水位、水質、水溫等波動過程的信息，這種波動不同程度地反映了河流徑流在時空上分布的特徵。影響地下水變動的主要因素是河川徑流、蒸發蒸騰和人類的灌溉過程。隨著大批水利工程的建設和井灌的發展，人類活動對地下水動態過程的干擾逐漸加劇。因此，利用地下水位監測數據，或系統模擬分析某時刻的水位數據，生成指定含水層指定時刻的地下水流場圖。建立地下水水位變化模型，實現地下水移動的動態模擬。在地下水三維地質建模過程中，需建立專門的資料庫存放此類數據。
11.相關文檔資料
文檔資料為建模區的勘探、科研報告，包括各種項目匯報書、區域水文地質普查報告、專題研究報告等。這些資料為模型的建立具有重要的參考價值。
（二）數據概化預處理
建立地下水三維可視化模型所需要的數據資料既有原始數據資料，又有模型所生成的次生數據。原始數據可分為地表數據和地下數據。地表數據主要為衛星影像和地表地理信息數據，地下數據有鑽孔、剖面等反映地質結構的圖文數據。由模型生成的次生數據或圖形主要有地層、斷層、地層體區塊等。
如此多的數據，直接用來建模，不但會使計算機內存負荷過大，同時也使得對象的空間拓撲關系難以建立，因此有必要進行數據概化處理。需要概化處理的數據有鑽孔數據、剖面數據等，對這些數據按一定的規則進行概化，使得這些反映垂向結構的數據逐步變得有序化，為進一步自動生成地下水系統三維結構奠定基礎。
1.地層概化的原則
由於地質結構的復雜性，幾何特徵千變萬化，規則的幾何現狀不可能描述現實的地質體形狀，但地質體的變化又不是完全毫無規律可尋，因此，按一定的原則進行地質體的概化處理符合地質行業習慣，又滿足地質建模的要求。
一般的地層概化由地質人員按一定的地質要求對地質體進行歸類合並處理，如按同一地質時代，或地質體的物理力學性質進行概化處理。
與技術人員直接指定地層方法對應的是由計算機自動進行地層概化處理，即按一定的尺度判別地質體的分層方法，給出一定的尺度，當某層的最大層厚小於標准尺度時，不考慮該層，並將該層合並到它的上層或下層；當某層的最大層厚大於標准尺度時，考慮該層，然後按概化分層標准計算機自動進行分層處理，並提供按顏色、紋理、顯示概化的地層。
上述的方法固然簡單，但對於不同的地質專業，建模則具有各自專業的要求和特點，有些層對於模型的規模來說可能是很小的，可以忽略的層，但從專業角度來講具有顯著的影響，必須考慮該層的存在。如在石油地質建模中，需要對含油構造的細小砂層進行詳細的刻畫與描述；在工程地質建模中，需注重軟弱夾層和軟弱下卧層及結構面的描述；在水文地質建模中，需要描述含水地層的地質結構，即含水層頂板、底板、地層透鏡體等與地下水有關的地質結構的描述。這就必然要考慮到這些關鍵層的概化要求。
2.鑽孔概化預處理
原始鑽孔數據給出了鑽孔上各個點的岩性，相鄰的點之間是鑽孔的一個小段。對鑽孔數據預處理的目的是要將岩性相同或相近的小段合並，將一個鑽孔中的許多小段概括為幾個大的段，每個大段對應一個地質體，每個地質體中的岩性基本相同。這個過程稱為鑽孔概化。
在鑽孔概化處理時，採用人工處理方式，需要注意：
（1）鑽孔原始屬性（岩性）數據在鑽孔上的分布情況。
（2）已經完成的分層情況。
（3）相鄰鑽孔分層點之間的對應情況。
（4）鑽孔分層對地質結構模型的影響。
概化完成後的鑽孔數據段與段之間具有對應關系——屬於同一個地質體的段之間具有對應關系。為了生成三維地質模型，可以對每個地質體進行命名，並將地質體名稱記錄在段中。這樣，就可以描述出不同鑽孔的段與段之間的對應關系了。
3.剖面與斷層的概化處理
剖面是地質技術人員對地質構造的直觀解釋，它對水文地質建模建模起著舉足輕重的作用。大區域內的少量鑽孔只能起到輔助建模的作用，建模中更多的是使用剖面。因此，就必須對剖面進行深入地分析。圖3—3插入兩張剖面用作對比分析。
圖3—3 原始剖面與建模剖面
從圖3—3（a）中可看出，剖面上地質結構復雜，層與層關系不清晰，斷層過多過細，透鏡體小而多，局部地層出現犬牙交錯的狀態，這種剖面對地質構造的精細刻畫對於地質專業人員來說，比較能夠很好地理解。但對於地質建模來說，它突出的是整體性，大尺度、規率性的模型，過度的精細與專業化反而使技術人員無所適從。因此，需要對原有的剖面進行概化處理。
在概化過程中，需要明確大的地層關系，如時代岩組、一定量厚的地層等，細小的地層或透鏡體歸類到大地層當中，細小的斷層可忽略不計，對犬牙交錯的地層進行概化或模糊性處理。經過這樣概化處理的剖面地層主輔突出、斷層清晰明確、既反映了地質構造、又注重細節的刻畫，適合於建模工作的開展。如圖3—3（b）所示。
對剖面的處理，不光要概化處理地層與斷層情況，還要注意剖面的縱橫比例，從全局來考慮，要使模型的范圍大小與地層深度達到一個合適的比值，如果模型太扁平，則需要修改剖面的縱向比例，使剖面在深度方向上更長一些，從而使構建的模型相對美觀一些。
『叄』 什麼是三維地質建模，而在三維軟體里哪一款在地質建模里運用的最好急！！！
三維地質建模概念：
三維地質建模就是將地質，測井，地球物理資料和各種解釋結果或者概念模型綜合在一起生成三維定量隨機模型。
三維地質建模（Three-dimensionalgeological modeling）的概念最早是由加拿大SimonWHoulding 於1993年提出的。所謂三維地質建模, 就是運用計算機技術, 在三維環境下, 將空間信息管理、地質解譯、空間分析和預測、地學統計、實體內容分析以及圖形可視化等工具結合起來，用於地質研究的一門技術。
比較好用的軟體有：
suffer
3D-Mine
MICROMINE
UG
『肆』 城市地質三維建模的數據需求與數據組織
城市地下地質空間勘探研究不僅包括淺部的工程建設層，還應包括中部、深部地層。相對於其他地質勘察項目而言，城市地質勘察尤其是中心城區的地質勘察程度較高、資料較豐富，既有大量可精確描述地層的鑽孔數據，又有大量根據鑽孔和物探數據解釋得到的剖面圖、地層平面分布圖、地質構造圖等人工解釋數據，這些數據表達地質空間信息各有特點，又都不同程度地存在表達三維信息的局限性和不完整性，如何充分利用各種數據的特點，通過數據耦合的方式建立城市地下地質空間三維地質模型是建設城市地下地質空間信息系統建設的關鍵。
（一）基礎地理空間數據
這類數據主要包括地理底圖（地形圖）和遙感影像，地理底圖主要用於鑽孔點位、三維模型和基礎地理空間信息的疊加定位，遙感影像則作為地表紋理數據疊加在地形模型上。地理底圖類數據要求為GIS矢量數據格式（如MAPGIS *.wt，*.wl，*.wp文件），這類數據一般按照水平分幅、垂向分圖層的方式進行組織，如圖3—1所示。遙感影像數據一般為JPG、TIFF格式，需要包含用於校正的控制點信息。
圖3—1 海量底圖邏輯結構圖
（二）鑽孔類數據
城市三維地質建模中最常見的一類建模數據就是鑽孔數據。工程鑽探法是獲取地下三維空間信息的重要方法，通過鑽孔可以直接獲取詳細的岩土層分布狀況，取得的岩芯（土樣）還可以進行相應的室內試驗獲得其物理力學指標。鑽孔資料因其直觀、准確、詳細的特性在三維地層模擬中具有至關重要的意義，根據鑽孔數據構建三維地層實體模型一直是國內外三維地質建模領域研究的熱點，並取得了一定的研究成果。
鑽孔基本資料表，鑽孔土層描述表，整體（標准）地層描述表是基於鑽孔進行三維地質建模所必需的幾個核心表，三個表所含有的建模必要欄位、名稱可以不與下述表的欄位名稱相同，但所代表的意義一定要相同。
1.鑽孔的基本資料表（表3—6）
表3—6 鑽孔基本資料表
說明：①日期型數據要統一格式；②孔口標高X，Y最好為國家坐標系；③其中1，6，9，10，11 項為三維建模必需項。
2.鑽孔的土層描述表（表3—7）
表3—7 鑽孔土層描述表
說明：①分層序號為同一鑽孔內不同土層的順序號；②其中1，2，3，4，7項為三維建模必需項。
3.全局地層描述表（表3—8）
表3—8 全局地層描述表
說明：①1，2，11欄位為三維建模必需項；②說明欄位「地層名稱」和其他表中的欄位「土質類型」是一致的。
全局地層描述表實際上就是一個「基本地層層序表」，其形成規則是：按照地層沉積順序和形成年代，結合岩土體物理力學指標數據，自上而下按照由新至老的順序進行排列。在形成此基本層序表的過程中，可能會出現地層順序無法排列的情況，這需要結合工程勘察人員的經驗，按照地層疊覆律進行確定。簡單地說，地層層序要求建模區域內所有的地層都被自上而下的排序，並且在各個鑽孔中的順序都不變。
事實上，地層層序並不見得對所有的鑽孔都合適。由於地層尖滅，透鏡體等存在於局部區域，特定的地層可能只在一部分區域連續，而在其他地方被另外的地層切割。採用「全局地層層序」的概念能夠容易的表達這些復雜的地質現象。
下面是關於「全局地層層序」必須滿足的一些基本規則：
（1）如果在一個鑽孔中，地層A在地層B的上面，則在「全局地層層序」中，A在B的上面。
（2）如果在鑽孔1中地層A在地層B的上面，而在鑽孔2中地層B又在地層A的上面，則：
①在地層層序中至少有3個地層；
②必須使用其他的鑽孔來確定地層層序。
（3）「全局地層層序」中地層的數目不少於：
各個鑽孔的地層數目的最大值+在該鑽孔（即具有最大鑽孔數目的鑽孔）中不存在的所有地層的數目。
4.其他數據表
包括土試數據表等不是三維地質（結構）建模所必須，在此省略。
（三）平面地質圖類數據
1.一般格式
要充分利用平面地質圖所蘊涵的地質構造信息來建立三維地質結構模型，需要首先將現有的紙質圖件數字化為電子圖件或者將原有的電子圖件轉化為建模系統能夠識別的電子圖件格式，如下：
（1）平面地質圖採用GIS圖形數據格式（如MAPGIS *.wt，*.wl，*.wp文件）進行存儲，可利用GIS圖形編輯模塊進行查看、編輯、修改等操作。
（2）一個地質平面圖可用一個工程文件（如MAPGIS *.mpj）來存儲。這個工程文件須記錄完整的平面圖信息，如坐標系類型、投影參數、比例尺等。
（3）每一個工程文件（如MAPGIS*.mpj）由以下文件組成（其中第一個是必須有的）：
①區文件記錄原地質平面圖中的地質單元分區信息。主要屬性欄位有：ID，面積，周長，區域類型，地層編號，備注。
②弧段屬性結構，記錄地質單元分區中的線屬性。主要屬性欄位有：ID，長度，弧段類型，斷層編號，盤類型等。
③*.wt：圖上必要的標注信息。
④另外，如果有其他內容需要記錄下來，可另在工程文件中附加其他點、線、面文件。
2.等值線格式
有些平面地質圖含有等高線信息（如地層埋深等值線），這些等值線對建模有同樣的重要意義，需要將等值線信息進行標准化，記錄下等高線類型、數值等信息。
等值線數據可採用GIS工程文件格式（如MAPGIS *.Mpj）組織，也可以採用單獨的點、線文件格式（如MAPGIS *.wt、*.wl）組織。但無論採用何種組織方式其包含的三維地質建模基本信息如下表所示：
（1）頂、底板埋深等值線文件（結構建模）格式。地層頂、底板埋深等值線文件屬性結構如表3—9所示。
表3—9 地層頂、底板埋深等值線文件屬性結構
（2）等厚度線文件（結構建模）。地層等厚度線文件屬性結構如表3—10所示。
表3—10 地層等厚度線文件屬性結構
（3）高程點文件（結構建模）。高程點文件屬性結構如表3—11所示。
表3—11 高程點文件屬性結構
（四）地質剖面類數據
每個地質剖面採用一個GIS工程文件（如MAPGIS *.mpj）來存儲，地質剖面數據採用GIS圖形數據格式（如MAPGIS*.wt，*.wl，*.wp）分圖層進行存儲，可利用基於GIS圖形編輯功能開發的「地質剖面編輯器」查看、編輯、修改剖面圖。
在地質剖面輸入與標准化處理時，採用以剖面起始點、終止點、拐點為地質剖面空間形態表示核心數據，輪廓區域作為三維地質結構建模核心數據。對於每個剖面工程文件，主要記錄以下圖形和屬性信息：
1.定位點文件（必備）
剖面定位點文件要在剖面上標識出剖面起點（X0，Y0）、終點（Xn-1，Yn-1）剖面所經過的中間點（Xi，Yi）。由於剖面圖在垂直方向上沒有轉折，另外用戶還要輸入兩個以上高程式控制制點Hj和Hj+1，這樣系統就可以自動計算剖面的水平、垂直比例尺及剖面實際空間位置，如圖3—2所示。
圖3—2 剖面定位點標識示意圖
定位點屬性結構如表3—12所示。
表3—12 定位點屬性結構
2.地層區文件（結構建模）
地層區文件中既要定義每個區的屬性結構還要定義構成區的弧段的屬性結構（表3—13，表3—14）。
表3—13 地層區文件區屬性結構
表3—14 地層區文件弧段屬性結構
3.地層線文件（結構建模）
地層線文件屬性結構同地層區弧段屬性結構。
4.鑽孔線文件（鑽孔建模必備）
鑽孔線文件屬性結構如表3—15所示。
表3—15 鑽孔線文件屬性結構
5.斷層線文件（斷層建模必備）
斷層線文件是進行基於剖面的斷層建模所必需的數據，其屬性結構如表3—16所示。
表3—16 鑽孔線文件屬性結構
（五）地質空間數據的規范化和歸一化
城市地質空間基礎數據，數據層面多，來源不同，採集於不同時期，數據類型亦不同（地理底圖、遙感影像、地質圖、鑽孔等），即是都是地圖數據，其投影方式、坐標體系、地圖單位等參數也不一定完全一致，進行三維地質建模前除按照上述數據需求准備數據外，按照一定的標准對系統數據進行規范化處理是非常有必要的。所謂數據的規范化處理是指按照國家標准、行業標准、地方標准或系統建設標准對數字化後的地質資料分類進行數據的預處理、概括處理等。
1.數據預處理
坐標配准：將各層次數據的空間坐標體系都轉換成統一的坐標系（如城市坐標），地圖單位也要統一（如以米為單位）；投影規一化：用GIS的投影轉換功能把各數據層轉換成統一的投影方式；遙感影像矢量化：遙感數據必須經過矢量處理、加註屬性、建立空間拓撲關系後使用；確定統一邊界：對研究區域確定統一的標准邊界，用疊加和切邊操作使各數據層的邊界完全一致。
2.三維建模數據的概化處理
在所有的數據規范化處理工作中最關鍵的也是最具挑戰性的工作是地層、鑽孔、剖面、構造地質圖等三維地質資料的概化解釋工作。也就是要建立三維地質模型，再通過必要的渲染和可視化表達分析手段模擬城市地下地質空間的狀況。城市三維地質建模主要使用兩類數據：一類是反映地表變化情況的基礎地理數據，如地理底圖、DEM數據、遙感影像數據，這類數據對三維地質模型只起空間定位、地形約束、修飾作用；另一類是映地下地質結構變化情況的地質勘探解釋數據，如鑽孔、剖面、地質圖等，進行三維地質建模時需要使用這類數據精確確定地層、斷層等點狀、線狀、面狀及體狀的地質構造信息，這類數據是進行三維地質建模的關鍵數據。由於三維地質模型的確定性和拓撲嚴格性，相應地也要求這類數據必須具有嚴格的、確定的幾何和拓撲一致性。
考慮到項目搜集到的鑽孔數據多來自於不同時期、不同項目的成果，由於當時勘探目標、所依賴的標准不同，甚至因不同人的認識不一樣，導致對同一區域或相近區域地質現象解釋的詳細程度和劃分結果不一樣，甚至差別非常大或是自相矛盾，這對於強調全市范圍內應用的城市地質調查成果表達和三維地質建模來說是無法接受的。基於不同勘探資料解釋得到的剖面圖、地質圖也存在同樣的問題，且由於編制這些圖的原始目的主要是進行成果的表現，制圖人員多是從制圖的角度考慮如何修飾、如何好看，並沒有過多考慮圖面上地質元素的拓撲、幾何的嚴格和一致性，而這些都是進行三維地質建模所必需的。
鑒於上述原因，系統建設過程中需要結合三維地質建模對數據精度和一致性的要求，按一定的規則對原始鑽孔、剖面、地質圖進行概化處理，使得這些反映垂向地質結構的數據逐步變得有序化，為進一步自動或半自動生成三維地質模型奠定基礎。
上述工作主要藉助現成的GIS工具（如MAPGIS等）軟體或其他工具軟體完成結合專業人員知識經驗完成。
『伍』 三維地形資料庫建模的介紹
三維地形資料庫建模，Creator Terrain Studio，簡稱CTS，是處理大地形數據的先進工具。它可以對地形進行柵格化處理，具有強大的工作流管理工具，尤其在處理大地形方面具有很強的能力。
『陸』 三維地形資料庫建模的簡介
Creator Terrain Studio是一個獨特的3D場景，幾何體，材質製作工具。它和Creator的地形建模模塊(Terrain Pro)相比它的最大特點就是對各類GIS系統的格式支持較好(如SHP、MIF等格式)!而在Creator地形建模中對於文化特徵數據其只支持DFD 、DFAD，對於高程數據只支持DED、USGM DEM等，因而在地形建模時獲得原始數據有一定的困難。
『柒』 MAPGIS三維地質建模軟體的主要特點
通過示範區建模試驗及對上述系統和應用案例分析，表明MAPGIS三維地質建模軟體（系列）具有如下一些功能特點：
1.支持多種運行模式
支持基於Windows 2000/XP操作系統的單機、區域網、廣域網運行環境，其中單機環境採用MAPGIS文件方式進行數據管理，區域網環境採用「大型資料庫+客戶端」運行模式（C/S模式），廣域網環境採用「大型資料庫+WebGIS+瀏覽器」運行模式（B/S模式）。
2.基礎數據管理
（1）支持文件、大型資料庫（Oracle）兩種數據管理方式。
（2）二維GIS平台與三維地質建模平台在底層相結合。
（3）空間數據全部採用MAPGIS格式。
（4）支持海量地圖數據、影像數據的管理。
（5）鑽孔等屬性數據管理：導入、導出、查詢。
（6）圖件等空間數據管理：導入、導出、查詢。
（7）地質資料管理：導入、導出、查詢。
（8）矢量數據轉換。
（9）地質符號庫。
（10）圖形數據編輯。
3.圖件生成與編輯
（1）鑽孔柱狀圖生成與編輯製作。
（2）鑽孔剖面圖生成與編輯製作。
（3）地層等值圖線生成與編輯製作。
4.三維建模
（1）統一的三維空間數據管理，支持文件、網路資料庫方式三維數據管理。
（2）基於鑽孔的半自動動態三維建模。
（3）基於平面地質圖的互動式三維建模。
（4）基於剖面的互動式三維建模。
（5）三維地質結構模型修正：虛擬鑽孔修正、地質剖面圖修正。
（6）支持地質體數據建模，包括等值面追蹤、體繪制等。
（7）大規模地形建模。
（8）矢量、影像、DTM數據的配准、疊加顯示。
（9）工程實體三維建模：樁基、承台等。
5.三維模型顯示
（1）三維圖形渲染：如光照、顏色、紋理等放大、縮小、旋轉、平移等。
（2）三維場景操作：放大、縮小、旋轉、平移等。
（3）三維場景實時漫遊：支持鍵盤漫遊。
（4）地理底圖、遙感影像與模型疊加顯示。
（5）樁基等工程實體與地質模型疊加顯示。
（6）三維場景輸出：輸出高解析度場景影像、漫遊動畫（AVI、MPEG）。
6.三維地質分析
（1）鑽孔、工程實體模型三維查詢。
（2）三維環境下的樁基承載力計算。
（3）三維模型剖切：平面剖切、折面剖切。
（4）隧道模擬。
（5）三維交互定位屬性查詢。
7.三維模型Web發布
採用ActiveX控制項技術實現了三維地質模型的Web顯示、瀏覽、查詢、切割等功能。
『捌』 礦區三維地質建模的技術流程
通過具體軟體（包括Micromine與Surpac）對普朗礦區的三維地質建模示範研究，總結出礦區三維地質建模的技術流程主要包括資料收集整理、資料庫建立、輪廓線生成、實體模型構建、塊體模型構建、估算資源量與模型應用等方面（圖3—4），在建模過程中質量控制貫穿始終。
（一）資料收集整理與地質資料庫的建立
資料的收集整理非常重要，根據礦體建模的需求，至少需要收集如下資料：
（1）探礦工程相關的成果數據；
（2）礦區地形地質圖；
圖3—4 礦區三維地質建模流程
（3）勘探線剖面圖；
（4）其他相關數據，如工業指標、體重、斷層、礦相分界線等。
將這些數據進行整理，使之符合礦區三維地質建模的數據組織要求，在三維建模軟體支持下建立地質資料庫。根據探礦工程、采樣數據等建立工程坐標表、測斜數據表、岩性數據表與化驗數據表的工作量大，也容易出錯，這4個表的數據正確與否，直接關繫到地質模型的正確與否。因此，在整理生成這些表時，應雙份錄入與校對，以保證原始數據的正確性。
一旦地質資料庫建立，就可以在三維空間中操作顯示地質數據，包括鑽孔的軌跡線、品位值、岩性及其代碼、岩層走向等，總之，幾乎所有的地質信息都可以以字元、圖表、圖案等方式顯示。
（二）輪廓線生成
所謂輪廓線就是指在一個地質剖面圖中，所圈定的地質現象的邊界線，如岩石邊界線、礦體邊界線、儲量級別界線等等。因地質體或礦體的復雜性與不確定性，為了建立實用的地質體或礦體的三維模型，需要採用互動式的建模方法。生成輪廓線有兩種方法：一是根據原始探礦工程數據如鑽孔數據，在三維建模軟體支持下，按工業指標和礦石類型在鑽孔剖面上互動式連礦體輪廓線，或根據岩石類型互動式連岩體輪廓線；二是在已有地質剖面圖的情況下，通過建模軟體進行轉換，並提取岩石或礦體等的輪廓線。
互動式解譯輪廓線流程簡單，但工作量大，並且對於不同類型的地質現象要分別進行解譯。若有斷層，需要分別對斷層的不同盤的地質現象分開進行解譯。
對於礦區三維建模來說，應專注於圈定礦體。圈定礦體時，應遵循如下原則：
（1）應根據《中華人民共和國地質礦產行業標准》進行；
（2）對於雙指標或多指標的礦體圈定，可設置任意多元素之間的條件組合，來確定是否為礦體；
（3）夾石剔除原則：根據回採工藝，確定夾石的剔除厚度；
（4）手工確定原則：軟體只提供工具，至於礦體在鑽孔之外的形態，是根據地質師對礦體的認識，人為圈定的。
總之，對於如何圈定礦體的問題，在更大程度上屬於地質專業范疇，其處理方案應以滿足地質工作的要求為原則，應用三維建模軟體時也應以此為准。在具體操作時，考慮到軟體功能的實際情況，建議盡可能採用單指標圈連礦體。
對於一個新礦區，可根據地質工程資料，互動式建立地質體或礦體的輪廓線。而實際上，目前有大量的地質剖面圖。針對該情形，首先將紙質剖面圖通過掃描矢量化而生成數字化形式的剖面圖，然後通過文件轉換方式轉為DXF文件格式，最後在三維建模軟體中導入，並進行轉換即可。主要分為兩大步驟，首先將二維形式的地質剖面圖轉換為具有真實三維坐標的地質剖面圖；然後按照三維建模軟體的要求，提取輪廓線。
將所有勘探線剖面圖轉換與提取完，即完成了輪廓線創建工作。該項工作非常重要，當然也很繁瑣，工作量較大。為了保證轉換與提取的正確性，需要將轉換結果與勘探線、鑽孔等信息在三維空間中顯示，並與原圖進行比較。
（三）實體模型構建
這里的實體模型確切地講應為線框模型。線框建模（wireframe modeling）技術實質是把目標空間輪廓上兩兩相鄰的采樣點或特徵點用直線連接起來，形成一系列多邊形；然後把這些多邊形面拼接起來形成一個多邊形網格來模擬地質邊界或開挖邊界。許多系統則以TIN來填充線框表面。它的優點是可以精確描述礦體邊界，沒有邊界誤差，輸出的圖形是「線條圖」，符合工程習慣；其缺點是無法有效地管理礦石質量信息。也就是說，線框模型解決礦體或地質體的形狀問題。
鑒於地質體或礦體的復雜性與不確定性，根據地質規律、地質知識、已有輪廓線互動式建立地質體或礦體的實體模型（或稱為線框模型）具有實用性。也就是說，在礦區三維地質建模中，採用根據輪廓線互動式的技術來建立礦體或地質體的三維模型。
（四）塊體模型的構建
線框模型只能解決礦體或地質體的三維形狀問題，而塊體模型能處理礦岩質量信息。塊體（block）建模技術的研究和應用始於20世紀60年代初，是一種傳統的地質建模方法。60年代和70年代開發的一些地質體模擬系統採用這種建模技術。這類建模技術是把要建模的空間分割成3D立方網格，稱為Block，每個塊體在計算機中的存儲地址與其在自然礦床中的位置相對應，每個塊體被視為均質同性體，由克立格法、距離加權平均法或其他方法確定其品位或岩性參數值。該模型用於屬性漸變的3D空間（如侵染狀金屬礦體）建模很有效，對於有邊界約束的沉積地層、地質構造和開挖空間的建模則必須不斷降低單元尺寸，從而引起數據急速膨脹。解決方式是只在邊界區域進行局部的單元細化。
在建立塊體模型時，會遇到組合樣品長度的確定、特高品位的處理、礦塊、次分塊規格（長×寬×高）確定以及搜索橢球體各參數確定等方面的問題。下面根據建模經驗以及軟體公司的建議，提供處理問題的一般原則。
對於組合樣品長度的確定來說，樣品組合的目的是，按等間距的原則給樣品加權插值，確保今後在給礦塊插值時符合地質統計學的要求。樣品組合長度的確定，應根據實際中大多數樣品的取樣間距來確定。如：在實際中，90%的樣品的取樣距離為1.5m，可以將1.5m作為樣品組合長度。
對於特高品位的處理來說，首先對組合樣進行基本數學統計分析，如方差、均值、頻率分布、峰度等，分析品位分布規律；然後地質師根據統計分析結果，確定特高品位值：
（1）取平均品位的6～8倍。
（2）百分比原則：例如把累積頻率為98%處的樣品值作為特高品位值。
（3）數學模型法：如果發現品位分布符合某個數學模型（如正態分布），則擬合成該數學方程式，再用以上方法確定特高品位。
對於礦塊、次分塊規格（長×寬×高）確定來說，可根據勘探線的網度、礦體的大小、礦體邊界的復雜度以及采礦設計的要求來確定。一般礦塊大小取勘探線間距的1/5～1/10，或礦塊大小可以設置為采礦時的一個礦塊大小（如一個台階）等。
對於搜索橢球體各參數確定來講。不同軟體其設置不盡相同。
對於Micromine軟體來講：
（1）半徑一般設置為勘探線平均間距的1.25～1.5倍；
（2）方位角是礦體的走向，以正北為起點，順時針為方向，在0～360度間；
（3）傾伏角是礦體沿走向上的傾斜角度，正值，在0～90度間；
（4）方位角因子一般設置為1，它乘以半徑反映橢球體的長軸；
（5）傾角為礦體傾斜方向與水平面的夾角，值在-90～90度之間；
（6）傾角因子和厚度因子設置在0～1之間，它們乘以半徑反映橢球體的短軸和傾向上的尺寸。
對於Surpac軟體來講（以下參數可自動計算）：
（1）長軸長度：變程長度，同時保證塊體在該半徑內能搜索到樣品點；
（2）長軸方位：在該方向具有最好的變異函數連續性；
（3）次軸方位：垂直於長軸面內，在該方向具有最好的變異函數連續性；
（4）長軸/次軸：長軸方向變程/次軸方向變程；
（5）長軸/短軸：長軸方向變程/短軸方向變程。
（五）估算資源量
資源量估算時，首先地質師根據地質可靠程度和經濟意義對儲量進行分級，建立每個儲量級別的實體模型，然後根據塊體模型，按儲量級別的實體模型進行約束或賦值即可獲得各級別的資源量。在估算資源量時，應採用多種方法（如距離反比加權法、克里格法）進行計算，並對結果進行比較，以保證計算的可靠性。
（六）模型應用
模型建立後，可進行多種應用，如進行剖面分析、采礦設計、進度計劃與生產管理等。