11.7.1 一般岩性界线的定义
在工程地质专业中，常常用“面”来表述某种地质现象，例如风化界面、地质结构面（包括断层面、岩性界线面）、地下水位面等。在二维制图中，只能用等值线来表示，缺乏直观性。在三维地质模型中，可以制作成真正的三维面，这样当有几组面在三维空间绘制好以后，其位置和相互关系能很好地表现出来，更便于进行地质分析。三维地质界面的表述，采用不规则三角网模型是合适的，简称tin模型。它是一种根据有限个点将区域按一定规则划分而成的相连三角形网格，其原理就是根据离散点进行三角剖分，每个三角形表示空间的一个面，这些面的交线就是三角形的公共边，区域内所有的三角形连结成的就是三角网，由三角网可以转换为三维面。在AutoCAD中，最好使用PFACE三维面，因为它的区域可以具有不规则的边界线，而且若干三角形组成的面是一个AutoCAD实体，便于编辑修改，由三维PFACE面可以向上或向下生成三维实体。
在该系统中，层状岩层和地质构造一样，可以按照地质结构面来处理。而第四系松散沉积层和基岩分界线、第四系松散内沉积层之间的分界线较不规则，除静水沉积或经水流搬运距离并经分选形成的，如湖相、阶地等具层次性。一般情况下，它表示的是随着不同深度变化的堆积在一个区域，三维界面构成是不规则的曲面体，该系统是按照一般地层界线来处理的。
在平面图上绘制的一般地层界线，附带有地层代号和图例中标注岩性名称的属性，它只是不同比例尺填图地层单位的分层界线，而界线内三维形态未能表述。在制作三维地质模型时，我们的思路是：要根据现有数据情况，采用不同的方法来解决，由点到面，由面到三维实体。区域内如果有足够数量的勘探点是最为理想的，可以根据勘探点直接生成三维网格面，而一般情况下，实际勘探点的数量都不能满足绘制三维面的需求，那么，就需要地质人员根据勘探资料和经验进行推测，在界线区域内增加“勘探点”作为生成三维面的离散点。具体又细分为三种办法：
（1）最简单和直接的方法是点取一点，输入该点高程或深度。
（2）自动生成等深线，即输入区域内质心点最深度值，系统自动添加若干等深度线。
（3）利用剖面法，切制若干剖面，如果有钻孔或探槽的勘探数据就更好了，在剖面上绘制地层界线，以地层分界线上的各点坐标作为离散点，将各剖面的离散点数据进行集合，储存在一个文件中，来进行网格化。
顺便说一下，为了制作三维地质模型，地质人员在布置勘探点时，应考虑到建立三维地质模型的需要，直接勘探到的地质结构面界限总比作图法更符合实际。
11.7.2 离散点生成三维面
由离散点生成三维面的一般步骤是：一是建立离散点数据文件；二是进入Surfer软件进行网格化，进而生成DAT数据文件；三是进入AutoCAD，绘制三维表面和三维实体。
原始数据是由若干离散点坐标（X，Y，Z）组成的，三角形的顶点信息决定了三角网空间结构特征，因此为了绘制满意的三维面，需要有足够多的离散点数据。以下是在不同情况下获得离散点数据的方法。
钻孔数据：系统对钻孔资料的原始数据实现了数据共享，用户建立了一个工程钻孔原始资料数据以后，除了直接绘制钻孔柱状图、钻孔汇总表、钻孔数据统计计算以外，在平面图、剖面图和三维地质模型都可以直接读取同一个数据绘制钻孔。钻孔的数据包括钻孔编号、孔深、孔口高程、坐标、柱状剖面、获得率、RQD、地下水位、风化程度、岩性描述、取样位置及编号、压水试验等。由钻孔数据可以获得如下离散点数据：钻孔孔口地面离散点数据、风化界面离散点数据、地下水位离散点数据、大层层序离散点数据等，如图11-40所示。
11.7.3 直接生成三维面
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图11-40 钻孔数据转成离散点数据界面
以在平面图上的一条一般地层界线（闭合曲线）为例，说明制作三维表面和三维实体的几种方法。
（1）以三维地形DAT数据为基础，点取任意一条封闭的地层界线，系统自动生成三维面的BSN和TXT数据，运行“三维功能”→“三维面”→“覆盖层三维面”，系统提示选择地层界线，提示输入覆盖层深度，然后自动根据三维地形DAT数据，计算出地层界限之内的各点坐标，生成一个类似“锅底状”的地层三维面，并存入用户指定的BSN和TXT数据文件，使用BSN数据文件可以绘制三维面，生成三维实体，也可以切制剖面图和平切图，如图11-41所示。也可以使用TXT文件作为离散点数据文件，进入surfer进行网格化。
图11-41 地层界线的三维面
（a）闭合的岩性界线；（b）输入深度；（c）绘制的三维面
三维网格面生成BSN数据文件以后，可将其向上拉伸作为三维实体，与地形实体求交集，形成一般岩性界线所围成的三维实体。
（2）给定一个深度，直接在三维地质实体上生成某一区域的实体。将平面图上绘制的岩性界线复制并粘贴到三维实体地质图上，选择“平面图”→“三维功能”→“三维实体”→“覆盖层着色（给定深度）”，选择岩性界线，输入深度以后，系统自动从三维地质实体模型上挖出一个三维实体。该功能也可以用在开挖体的体积计算上，首先绘制好开挖轮廓线，然后输入开挖深度，就可以实现在三维地形地质模型上的开挖了，用开挖出来的实体计算体积（开挖工程量），非常方便和快捷，如图11-42所示。
在平面图上绘制的岩性界线是轻便多义线，一般应绘制成闭合曲线，选择“线段转成离散点数据”一项，将岩性界线（二维线段）转成三维数据点，并存入用户指定的一个txt数据文件中，作为离散点数据文件。只有岩性界线的三维点还不够，需要补充界限内的三维点，如果有勘探点，可将勘探点坐标直接加入到岩性界线的txt数据文件中，如果勘探点数量不足，可以采用剖面法来补充勘探点。
图11-42 地层界线三维实体
河道覆盖层的三维建模：一是在资料比较多的情况下，应该利用勘探资料绘制河道覆盖层的等高线图，进而生成三维表面和三维实体；二是如果资料较少，可以利用剖面法，程序设计思路是：选择河道两侧边界线，输入一个总体深度，系统自动计算出河道中心线，以河道中心线为轴线切制若干剖面，河道中覆盖层的深度按照用户输入的总体深度，系统自动绘制出各个剖面的地形线和覆盖层分界线，通过手工对剖面的编辑修改，利用剖面数据来生成三维面和三维实体；三是可以按照一个大概的深度来做，选择河道两侧边界线，输入一个总体深度，选择河道覆盖层是“V”和“U”，就可以自动内插若干离散点，并贮存在一个文件中，使用Surfer进行网格化，生成三维表面和三维实体，如彩图11-5所示。
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