地质体三维可视化技术优化方案

随着计算机技术的飞速发展和计算机图形学理论的日渐完善，对于三维地质体的研究已成为当前数学地质、采矿工程、石油勘探、岩土工程与科学计算可视化领域的研究与应用热点之一。这里所谈的地质体主要包括断层、褶皱、节理等复杂地质构造，其三维建模和可视化这一概念最早是由加拿大Simon W.Houlding提出的，其目的是满足地质、地球物理和油藏工程的三维模拟与辅助设计的需要。

随着计算机运算速度的提高和网络技术的发展，所开发的系统运行环境已从原来基于UNIX操作系统和工作站环境发展到Windows操作系统和微机环境，并出现了一批基于Windows NT环境和支持网络共享的系统。例如，N.M.Sirakov等开发的三维地下目标重构与可视化系统，Alan Witten利用Matlab开发了一个用于地质数据显示的三维浏览器，美国阿拉巴马州大学信息技术和系统中心[72]基于XML语言开发了一种地球科学标识语言ESML，为地球科学家提供了一种更便捷的数据分析和可视化工具。还有，Masahiro Takatsuka等提出了一种可视化的编程环境Geo VISTA Studio，R.Marschallinger利用IDL开发了地质数据三维重构和可视化程序等。

在国内，中国科学院武汉岩土力学研究所开发了三维地层信息系统，建立了数字化地图，采用DEM建立了三维层状地层模型，并采用柱体构模方法建立了基于三棱柱体体元的层状地层模型[73-75]；北京航空航天大学提出由缝合相邻地层层面、相邻断线分别形成的地质体边界面和断层三角形环状曲面以及顶地层三角网格层面，共同围成三维地质立体模型[76]；四川大学采用三维拟合的方法实现岩体结构及结构面的三维可视化[77，78]；中国矿业大学提出了一种GTP体元模型，是专门针对实际地质钻孔出现偏斜而提出的一种可以不受三棱柱棱边平行限制的体元构模方法，把地质构造三维可视化模型的典型方法概括为三维规则网格法、不规则三角网（Triangulated Irregular Networks，TIN）表面法、四面体法及综合法，并针对地质构造模型中断层处理的特殊性，提出了基于TIN表面法和局部法两种处理技术[79-81]；武汉大学采用了相邻钻孔分层数据构成不规则五面体模型的方法[82]。(www.xing528.com)

事实上，国内外在地质体三维可视化方面的研究十分广泛，主要集中在三维地质模型的数据模型研究、可视化处理研究、三维拓扑关系研究等方面。三维地质模型的数据模型是研究三维地质模型可视化的基础和核心，虽然许多专家在这方面己经进行了大量的研究，但其理论与技术还不成熟，仍然需要在实践中不断地探索。