基于ArcGIS的太原断陷盆地第四系三维地质建模
- 格式:pdf
- 大小:479.64 KB
- 文档页数:6
应用MAPGIS数字高程模型制作第四系地层厚度等值线图摘要利用MAPGIS数字高程模型绘制第四系地层厚度(指第四系地层底板最大埋深与第四系顶板零厚度的差值)变化图,从数据来源,分析武汉市第四系地层底板埋深数据,结合工作区第四系厚度特征,提出了数据预处理方法,通过四种不同的网格化方法制图对比,相关参数设置,论述了采用Kring泛克立格法网格化模型绘制第四系厚度等值线图效果较好,方法简单、快速,能真实的反映工作区第四系厚度变化特征。
关键词数字高程模型;第四系地层厚度;等值线第四系地层厚度等值线图是重要的基础地质图件,用等值线法反映区域第四系厚度变化的图件,适用于新构造沉降—堆积区,据此可推算第四纪沉降的速率,编制方法与地形图、构造等值线图等相同。
如果能用计算机软件自动绘制第四系厚度变化等值线图,且构建具有内部数据属性的图形文件,为后续分析应用提供基础,MAPGIS软件能满足此方面的需求。
MAPGIS是武汉中地数码研制的大型基础地理信息系统软件平台,是一个集先进的图形制作、图像处理、数字测图、遥感处理、矢量分析、栅格分析、网络分析、属性统计汇总、三维建模等功能于一体的大型软件系统。
从外部数据录入到数据库建设,从数据库转换到了数据库编辑,再到维护与建立拓扑关系,具自动绘制等值线等多种图形及空间分析为一体的空间信息系统。
1 获取原始数据1)充分获取某一区域大量的第四系厚度及边界约束数据是图件编制的基础条件。
边界约束条件既包括平面上分布范围的数据又包括第四系底界的数据。
一般在工作中,第四系平面分布的约束数据可依据地质图和第四系地质调查获取。
第四系底界及厚度数据的获取需大量搜集前人钻探、物探、民井、地基开挖等相关资料,进行综合分析、对比分层,对于无可利用资料控制的空白区,必要时应布置一定的综合物探和第四系钻孔,以确保图件编制基础数据的真实可靠;2)工作区域的选取及特征,以武汉岩溶塌陷调查项目2012年度工作图幅(武昌H-50-49-D)为工作区域,位于江汉平原东部边缘隆起地带,总的地势是西南、东北高,中部及西北低,以波状起伏垄岗地形为主,最高点位于调查区南西部的八分山,标高272.3m 。
基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的三维地质建模方法研究宋仁波;王细元;王月香;李文慧【摘要】现有三维地质建模方法的操作过程十分烦琐、复杂.为降低作业人员的劳动强度,并提高建模的直观性和模型结果的准确性,提出一种基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的三维地质建模方法.在介绍了GIS结合AutoCAD和GoogleSketchUp构建三维地层模型的基本原理和工作流程之后,阐述了地质数据的处理和三维地质场景的构建过程,并重点阐述了地层表面的绘制、地层三维体模型的构建和可视化关键技术.最后利用C#吾言基于SceneControl组件开发了三维地层模型可视化系统,并对构建的地层模型进行了展示.系列实验结果表明,该建模方法具有简单易学、可操作性强和流程化的特点,是一种非常实用的三维地质建模方法.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2013(021)005【总页数】7页(P709-715)【关键词】三维地质建模;GIS;AutoCAD;SketchUp;钻孔数据【作者】宋仁波;王细元;王月香;李文慧【作者单位】淮阴师范学院城市与环境学院淮安223300;淮阴师范学院城市与环境学院淮安223300;淮阴师范学院城市与环境学院淮安223300;淮阴师范学院城市与环境学院淮安223300【正文语种】中文【中图分类】P642;P2081 引言近年来,三维地质建模成为了地质、采矿、GIS、测绘和岩土工程等领域的研究热点[1~6]。
所谓三维地质建模,就是运用现代空间信息理论来研究地层及其环境的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达,并运用科学可视化技术来对其进行真三维再现和可视化交互的科学与技术[7,8]。
相对于传统的二维表格和剖面图表达地质数据,三维地质模型能够更加直观地展示地下岩层的形态和空间分布,可广泛用于矿山生产、地质研究、工程应用、科普宣传及教育等领域,因此非常有必要对其进行深入研究。
GIS系统中三维地形的建模与实现⼀、系统综述信息产业已经越来越受到⼈们的重视,在这场⾰命中,越来越多的技术领域,包括边缘科学和应⽤技术,正在迅速的崛起。
地理信息系统(GIS)作为集成了计算机技术,地理学,测绘遥感学,管理学等多门科学技术的新兴边缘学科⽽正在崛起。
它是通过研究计算机技术和空间地理分布数据的结合,通过⼀系列的空间操作和分析⽅法,为地球科学和企业管理等提供决策管理的有⽤信息,迅速有效的解决问题。
GIS 结合了图形,图象数据,⽐单纯的数据库管理和CAD系统功能更加完善和实⽤,作为管理⾃动化技术的⼀种,GIS正成为越来越重要的OA⼯具之⼀。
GIS主要由以下四个部分组成:①信息获取与输⼊;②数据储存与管理;③数据转换与分析;④成果⽣成与输出。
它的实现是通过使⽤数据库平台,图形⽀持系统和卫星通信等多种不同技术的结合,本⽂主要阐述GIS系统中的电⼦沙盘地图的制作及其浏览的实现。
电⼦地图的数据格式有许多种,基本的有栅格模型数据和⽮量模型数据两种。
栅格(Raster)空间模型中地图被分割成有规则的⽹格,⽹格的基本单元通常是固定⼤⼩的正⽅形,空间事物就按其在⽹格中什么⾏,什么列,去什么值来表⽰。
因此栅格模型也可以成为⽹格(tessellation)模型。
这种模型中基本单元的⼤⼩代表了地图的分辨率。
⽮量空间数据模型中的基本要素是坐标点,⼀个点有⼀对坐标(x,y)表⽰,线由⼀串有序点组成,⾯则是线围起来的不规则多边形。
⽮量模型的分辨率通常⽐栅格模型⾼的多,但也受到存储的限制。
通常,原始的地图是通过多种⽅法实现的,野外实地测量是传统的⽅法,进年来,航拍已经成为制作地图的普遍⽅法,⽽遥感测绘也逐渐发展了起来。
地图数据的输⼊可以通过数字化仪或扫描输⼊计算机中,其多数采取的过程是:1) 原始地图扫描转化成栅格⽂件。
2) 栅格数据进⾏⾃动⽮量化转化成⽮量⽂件。
3) 在进⾏了⽮量编辑和⽂件转化后,数据输⼊到GIS数据库中。
基于GIS的太原市活断层三维建模周艳萍;张敏;张瑾瑾【摘要】针对目前三维地质建模技术不能真实反映实际地层与复杂结构面相互交切关系的综合三维特征信息,本文提出了一种在ArcGIS环境下了利用浅层地震探测资料构建三维地层和断层模型的新方法,该方法通过对浅层地震探测深度剖面进行“微分”,设计构建了三维地质模型的算法,利用AOVBA开发方式进行了程序的开发,对太原市活断层探测区域第四纪地层剖面和断层断面进行了三维地质可视化建模.【期刊名称】《矿产勘查》【年(卷),期】2019(010)004【总页数】6页(P984-989)【关键词】三维地质建模;ArcGIS;活断层;地层【作者】周艳萍;张敏;张瑾瑾【作者单位】榆林学院能源工程学院,榆林719000;北京市地质矿产勘查开发总公司,北京100000;榆林学院能源工程学院,榆林719000【正文语种】中文【中图分类】P694引言三维地质模型使人们对复杂地质构造有了更为直观精确的认识,为地质学家进一步分析地下复杂情况提供了一种新的途径。
目前地学系统的三维数据空间建模已成为3D GIS(Geographic Information System)和3D GMS(Geosciences Modeling System)的研究热点和难点(Gong et al.,2004;Ugalde et al.,2006;Wu 2004)。
当前的三维地质建模技术大都着重于对简单地质实体的表示,对含断层、褶皱等复杂构造的地质实体建模工作重视不够,不能反映实际地下构造的分布和地层与复杂结构面相互交切关系的综合三维特征信息(罗智勇和杨武年,2008;山西省地震局内部资料,2006;向中林等,2009;张兵等,2010)。
断层作为一种典型的地质体要素,由于其受多种地质因素的控制和影响,形状在地表和深部都具有不规则性和不连续性,造成整块地层的错动和地层岩性的不连续。
受勘探手段的限制,无法用肉眼观察到地下深处的真实现象,所以对地下地层和断层三维模型的研究有一定的现实意义。
浅覆盖区第四系三维地质结构模型快速构建--以运漕幅为例陈忠良;童劲松;包海玲【摘要】During geological survey in a shallow overburden area,drilling and geophysical methods are usually used for unveiling 3D spatial distribution of a geological body. This paper,by aid of 3D visualization method,based on drilling data and interpreted geological maps,quickly builds 3D geo-structure model of the Quaternary system in the Yuncao map area to display the macro stratigraphic framework of the study area. The data source and process for model build-ing are described in detail in this paper. Finally,with the virtual exploration line profile result model as a reference,a try was made to display regional stratigraphic distribution in the form of 3D. The constructed Quaternary system model can be seen as a 3D geological map,the value of which is to visually show the spatial extension of a geological body.% 在浅覆盖区地质调查中,钻探和物探等方法常用于揭示地质体三维空间分布。
基于ArcGIS软件的三维地质建模及资源量预测刘家良(山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队,山东 威海 264209)摘 要:ArcGIS软件平台是集绘图、数据处理以及三维建模于一体的现代化技术,尤其是矿产资源估算中具有良好的应用效果。
本文以ArcGIS软件平台为基础,以某热液脉型铅锌矿为例,分析了该矿床外围和深部资源潜力,为进一步深部探矿工程的布设和外围找矿靶区的选择提供了最直接的依据;同时,根据三维地质模型建设和资源量预测,结果表明该矿点外围和深部Pb资源潜力可达52t,找矿潜力巨大。
关键词:ArcGIS软件;三维地质建模;资源量预测中图分类号:P628 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)20-0231-23DGeological Modeling and Resource Volume Prediction Based on ArcGISLIU Jia-liang(The Sixth Geological Brigade of Shandong Bureau of Geology and mineral resources exploration and development,Weihai 264209,China)Abstract: ArcGIS platform is a modern technology integrating drawing, data processing and 3D modeling. Especially, it has a good application effect in mineral resource estimation.Based on ArcGIS software platform and taking a hydrothermal vein type pb-Zn deposit as an example, this paper analyzes the resource potential of the deposit's periphery and deep, which provides the most direct basis for the further arrangement of deep prospecting projects and the selection of peripheral prospecting targets.At the same time, according to the construction of three-dimensional geological model and resource quantity prediction, the results show that the peripheral and deep Pb resource potential of the ore site can reach 52T, and the prospecting potential is huge.Keywords: ArcGIS;Three-dimensional geological modeling;Resource volume forecast金属资源量预测是矿山找矿勘查的基础,合理的资源量预测模型等有助于深部资源勘查,尤其是隐伏型金属矿产。
基于ArcGIS的三维地质建模方法研究摘要:随着计算机技术、空间信息科学等相关学科的发展,地理信息系统(GIS)已成为解决资源环境领域问题不可或缺的工具。
在矿产勘探中,传统的二维剖面图难以满足对地下情况进行分析评价的需求,而三维地质模型可以更加直观地反映出地下情况,为矿产勘探提供了新的思路与手段。
因此,建立准确可靠的三维地质模型是十分必要且具有重要意义的。
本文重点研究基于ArcGIS的三维地质建模方法,不仅有助于提高矿山企业的生产效率,还可为后续的矿产资源量计算、储量管理等工作奠定良好的基础。
关键词:ArcGIS;三维地质;建模方法;前景前言:在城市规划、工程建设等领域中,需要对地下空间进行准确的三维地质建模工作,为工程设计提供可靠的基础数据支撑。
传统的二维地质建模方法已经不能满足现代化建设需求,因此开展三维地质建模技术研究具有重要意义。
一、基于ArcGIS的三维地质建模概述(一)三维地质建模定义在地理信息系统中,三维空间数据模型是对现实世界进行抽象和描述的一种有效手段。
它将地理对象(如山体、建筑物等)表示为一个由若干个平面组成的集合,每个平面上可以有属性值并且可以与其他平面相交或不交。
通过这种方式,人们能够更加直观地了解和认识这些地理实体以及其之间的相互关系。
三维地质建模就是以三维空间数据库为基础,利用计算机图形学原理及算法实现对地下各种地质现象及其相关因素进行模拟、预测和分析的过程。
具体来说,三维地质建模主要包括以下几个方面:①建立三维地层格架;②构建三维岩性体系;③建立三维构造框架;④建立地下水流场和溶质运移模型。
其中,建立三维地层格架是非常重要的一步,因为它直接影响到后续工作的开展。
目前常用的三维地质建模方法主要包括有限元法、离散单元法、边界积分方程法等。
这些方法各有优缺点,需要根据实际情况选择合适的方法来完成建模任务。
同时,不同的建模区域可能存在多种建模方法可供选择,因此如何综合运用不同的建模方法也成为了一个值得探讨的问题。
基于ArcGIS 的太原断陷盆地第四系三维地质建模1张 敏1) 李自红2) 刘鸿福1) 杨 瑛1)1)太原理工大学矿业工程学院,太原 0300242)山西省地震局,太原 030002摘要 本文在收集并整理太原断陷盆地钻孔资料的基础上,对钻孔进行了地层分层,建立了钻孔分层空间数据库;利用空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及三维图形可视化等工具结合起来的三维地质建模技术,对太原断陷盆地进行了第四纪地层三维地质可视化建模;最终基于ArcGIS 平台实现了由钻孔柱状图到地层垂直剖面和地层表面TIN 的三维可视化。
对进一步分析太原断陷盆地地层、断层分布及其活动性奠定了基础。
关键词:ArcGIS 太原断陷盆地 三维地质建模 钻孔 可视化引言三维地质建模,是指运用计算机技术,在三维环境下,将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及三维图形可视化等工具结合起来,并用于地质分析的技术(李奕纲,2005)。
在全球高新技术迅猛发展的今天,城市地震灾害所造成的人类生命财产损失日趋加大,对社会安全也造成很大的冲击。
位于城市之下的活断层突然快速错动所导致的直下型地震会引起巨大的城市地震灾害。
同时城市附近的地震也可诱发城区内活断层的活动,加重活断层附近建筑物的破坏,引起地面灾害。
开展城市活断层探测,了解活断层的分布及其危害,实施有针对性的防震减灾措施,可以大大减少地震对人身安全和财产所造成的损失。
本文利用ArcGIS 9强大的三维显示功能,通过整理和分析钻孔及地质资料,建立了第四纪三维地层模型,以期为进一步分析与评价太原断陷盆地的地层、断层的空间展布及断层活动性提供参考。
1 平台介绍及资料收集ArcGIS 9是一个统一的地理信息系统平台,可以便捷的管理元数据,对地图进行一体化1 本文由国家“十五”重点项目太原市活动断层探测与地震危险性评价项目资助。
[收稿日期] 2007-07-30[作者简介] 张敏,女,生于1982年。
硕士研究生。
研究方向为空间信息技术。
E-mail: zm-min@第2卷 第3期2007年9月 震灾防御技术 Technology for Earthquake Disaster Prevention V ol. 2, No. 3Sep. , 2007张敏,李自红,刘鸿福,杨瑛,2007. 基于ArcGIS 的太原断陷盆地第四系三维地质建模. 震灾防御技术,2(3):243—248.震灾防御技术 2卷 244 编辑,同时还可以灵活的进行定制与开发(ESRI ,2004)。
由于其强大的功能及灵活的开发方式备受人们青睐,因此本项目选取ArcGIS 9 作为管理大量数据及进行三维分析的GIS 平台。
本文通过对已收集的300多个钻孔资料的整理,重点对穿透太原断陷盆地第四纪地层的210张钻孔柱状图进行了数据建模处理。
首先进行的是钻孔岩性概化,其原则如下:①将复杂的岩性描述简单化,仅保留描述中的主要岩性及关键文字;②保留关键的岩性层,而对非关键的岩性层可按照厚度加权的原则,将一定厚度内的地层概化为同一岩性(郭清海,2005)。
按照上述原则我们将钻孔岩性进行了概化,共得到粘土、粉质粘土、砾石、亚砂土、粗砂、中砂、细砂、粉砂、粉土等9种岩性。
2 太原断陷盆地钻孔层序分层2.1 太原断陷盆地标准钻孔地层划分标准钻孔年代地层单元的划分主要依据孢粉带并参考岩相特征和光释光、14C 年龄划分标准,有关测年数据来源于太原市活动断层探测与地震危险性评价项目。
2.1.1 光释光、14C 年龄样品测试标准钻孔共测试光释光、14C 年龄样品10个,见表1。
2.1.2 标准钻孔孢粉分析 为了对标准钻孔第四纪地层进行准确划分,笔者进一步做了第四纪孢粉样的分析。
太原市城市活断层探测的标准钻孔终孔深256.7m ,基岩顶面埋深250.42m 。
钻孔岩芯的孢粉分析表明,基岩之上的沉积都属第四纪。
孢粉分析的结果自下而上可划分为7个孢粉带(Ⅰ–Ⅶ)。
各孢粉带的埋深分别是:Ⅰ带226.0—248.1m ;Ⅱ带204.0—225.1m ;Ⅲ带189.0—202.1m ;Ⅳ带142.0—187.1m ;Ⅴ带101.0—138.2m ;Ⅵ带18.0—100.0m ;Ⅶ带0—16.1m 。
孢粉带的时代划分结果是:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带为早更新世;Ⅳ、Ⅴ带为中更新世;Ⅵ带为晚更新世;Ⅶ带为全新世。
孢粉地层的划分结果是:早更新统(Q 1)189.01—248.1m或187.0—250.4m ;中更新统(Q 2)101.0—189.1m 或88.0—187.0m ,且趋向于后者;晚更新统(Q 3)18.0—101.0m 或16.0—88.0m ,且趋向于后者;全新统(Q 4)0.0—18.0m 或0.0—16.0m ,且趋向于后者。
2.1.3 标准钻孔第四纪地层的划分结果综合标准钻孔样品光释光、14C 年龄测试结果以及孢粉带分析,确定太原断陷盆地标准钻孔第四纪地层的划分结果为:全新统(Q 4)0—23m ;上更新统(Q 3)23.0—95.5m ;中更新统(Q 2)95.5—186.16m ;下更新统(Q 1)186.16—250.42m ;第四系之下为三叠系紫红色砂岩。
表1 标准钻孔光释光、14C 样品年龄Table 1 Sample ages from TL and 14C datingtechnique in the standard bore hole 序号 样品编号 样品埋深(m ) 岩性 样品年代(ka ) 1 14C-1 3.85—4.0 粉土 2.770±0.182 14C-2 24.15—24.30 粉土 9.58±0.2453 14C-4 37.10—37.25 粉土 9.770±0.2554 14C-5 38.15—38.30 粉粘 13.140±0.275 TL-39 42.1—42.15 粉粘 54.8±10.16 TL-43 46.1—46.15 细砂 44.1±8.87 TL-48 54.1—54.15 粉土 >908 TL-55 62.1—62.15 粉粘 >80 9 TL-62 70.1—70.15 粉土 >110 10 TL-69 76.1—76.15 粉土 >1203期 张敏等:基于ArcGIS 的太原断陷盆地第四系三维地质建模 2452.2 太原断陷盆地钻孔地层划分结果太原断陷盆地内第四纪地层总体厚度变化不大,岩性、岩相序列和结构基本一致,能进行良好的层序组段对比,但是不同钻孔柱状图地表至基岩的总厚度、各组段厚度有一定变化,因此,本文根据层序地层和年代学对比确定的第四纪地层,在太原断陷盆地进行了等时地层单元对比。
将概化后的岩性与标准钻孔对比,在对太原断陷盆地第四纪地层的认识基础上,重点对210个钻孔进行了第四纪地层层序划分。
3 三维地质模型的设计本文通过对钻孔资料的整理和分析,建立了基于Geodatabase 的二维和三维数据模型,利用ArcObjects 开发了二维数据模型到三维数据模型的转换,最后利用所开发的三维地质模型实现了太原断陷盆地第四纪地层地下结构的三维可视化。
定义数据模型结构与内容的过程称为数据建模(Data Modeling )。
数据库设计的目的是确定在数据管理系统中存储数据的基本结构和检索数据的基本方法(刘光,2003)。
ArcGIS 9支持2种空间数据模型:一种是传统的地理相关模型(Georelational Mode ),如带属性的Coverage ;另一种是全新的面向对象为空间数据类型地理数据库Geodatabase 。
本文使用的Geodatabase 地理数据库是按照一定模型和规则组合起来的地理要素数据集(Feature Datasets ),目的是为了更好的管理和使用地理要素数据,如图1所示。
其中,要素类Feature Class 类型的bore 表中存放的是钻孔编号(zkbh )和钻孔点的三维坐标(X 、Y 、Z )。
而要素Feature 类型的boredepth 表中存放的是钻孔柱状图中的其他属性信息,有钻孔编号(zkbh )、地层厚度(ch )、每个钻孔不同地层的分层序号(cxh )、地层颜色(color )等。
对象之间的关系通过属性值或关键字段控制,关系类可以有属性,并且有一对外关键字(zkbh ),关键字引用关系类的源类和目标类。
4 三维地质模型的实现4.1 三维钻孔柱状图的设计三维钻孔柱状图显示功能的实现不仅是钻孔数据本身的成果展示,也是地下垂直三维剖面分层显示的重要基础。
在设计钻孔柱状图生成的算法时,考虑到钻孔的不同属性信息,将分别从bore 表和boredepth 表中读取,数据分散且数据量不定,笔者采用了动态一维数组套用动态一维数组的二维数组方法,自定义数组为BoreType 类型,其中包括zkbh (钻孔编号),X 、Y 坐标值和Init Z (Z 坐标的初始值),cn (层数),z (数组)(用于存放根据Init Z 坐标和层厚计算所得的每层的Z 坐标值)。
图1 三维地层建模结构框图 Fig. 1 Framework of 3D strata modeling246震灾防御技术2卷程序采用循环结构,利用二维动态数组存储钻孔信息,钻孔地层的底面Z坐标值根据每层层厚动态计算并保存到数组相应字段。
画线主程序的实现采用多层循环结构,从二维动态数组中读取所需数据执行算法后分节绘制钻孔三维线,如图2所示。
图2 部分钻孔柱状图三维显示Fig. 2 Partial display from 3D model technique图4 太原断陷盆地第四系三维地质模型Fig. 4 3D strata model of Taiyuan graben basin in the Quaternary period4.2三维地层垂直剖面的生成在进行垂直剖面图(见图3)程序设计时,需要将相同年代地层连接为剖面,在连面过程中,判断其是否存在地层不连续情况,如发现当前钻孔地层后面钻孔不再有相同地层,则程序自动识别并反向画线回到画线原点,形成闭合环路,生成垂直剖面。
但在画面过程中可能出现不规则图形,为保证连出来的多边形为simple,必须对选定点进行排序。
对点排好序后,需要继续计算每个钻孔每层上顶面的z坐标值(lzs)和下底面的z坐标值(lzx),这段算法使用循环结构,循环计算每层lzs和lzx的同时循环钻孔,这样就保证了每个钻孔的每一层z值都被计算一遍。
当前层为第一层时,lzs就是初始的z值(钻孔高程值),这层的lzx为z值与当前层层厚的差,而当当前层不是第一层时,若地层没有缺失,lzs就是上一层的lzx,而lzx就是此层的lzs与当前层厚的差;反之,若地层出现缺失,lzs就是有层的那一层岩层的lzx,而lzx就是当前层的lzs与当前层厚的差。