GOCAD三维地质建模的应用

1、GOCAD三维地质建模的应用摘 要GOCAD是以工作流程为核心的新一代地质建 模软件，达到了半智能化建模的世界最高水平，具有强大的 三维建模、可视化、地质解释和分析的功能。 既可以进行 表面建模， 也可以进行实体建模 ; 既可以设计空间几何对象， 也可以表现空间属性分布。本文主要介绍了GOCAD三维地质建模的背景、方法、流程、效果四个方面。关键词 GOCAD 三维 可视化 地质建模1 建模背景 目前，对于地质勘测所获得的大量二维和静态的地质信 息资料，地质专业人员只是依照经验推断出地下岩层和构造 的走向、分布，进而预测其变化规律。近年来，计算机软硬件技术的发展为地质勘测资料在计 算机上建立三维

2、地质模型创造了条件。目前，在地质学领域 中，岩体的三维可视化模拟已成为人们广泛关注的热点。本模型建立主要针对某煤矿主采煤层进行三维地层可 视化工作。基本思想是以煤层底板等高线和地质柱状图为建 模基础信息，采用三维可视化技术，将二维抽象的等高线信 息以三维可视化的图形效果直观形象地表达出来，为开采决 策提供依据。2 建模方法 三维地层可视化建模的思想，是通过利用各种地质勘测 资料，借助GOCAD内部的离散平滑内插运算方法，将离散 数据转化为连续曲面，进而建立地层的三维模型，处理岩层 界面与结构面的组合关系，逼真地反映地质体的全貌。3 三维地质模型构建流程3.1 数据的选择及录入利用GOCAD进行

3、三位地质建模采用的基本数据大致分 为点数据及线数据两种，在煤矿建模中，点数据一般指钻孔 柱状图信息，而线数据则通常指煤层底板等高线。利用钻孔 柱状图选取构建三维地质模型点数据的优势在于能精确选 择同一钻孔中不同高程的多个具备代表性的点，例如某一钻 孔中的地表、煤层顶、底板以及岩层等点数据。同时，这些 点数据也能很好地描述所代表地质信息的精确方位和坐标。 而煤层底板等高线数据相对于钻孔数据而言，在三维地质建 模过程中的优势则在于能形象突出地描述该地质区域的整 体地貌，在三维地质模型中具体面的整体表现上更为突出。在我们这次关于某煤矿的三维地质建模过程中，采用的 是依据钻孔柱状图信息生成模型的方法。

4、 我们利用已知的 42 组某煤矿钻孔柱状图信息，获取钻孔的实际坐标（x，y），并计算出地表、 3#煤顶底板、 9#煤顶底板以及 15#煤顶底板的 高程坐标（z）。从而生成三维地质建模中需要的三维点数据(x, y, z)。因GOCAD软件可以载入txt文本格式的点数据 信息，故通过记事本进行点数据的整理。3.2 利用点数据生成三维模型中的界面模型 生成三维模型中的地层界面模型大致流程如下： 点线面利用GOCAD软件的点数据列加载方式对采集的 txt格式 的点坐标信息进行加载。依据此方法分别载入地表、3#煤等地质层的点数据,载入后的效果。因生成三维模型中的界面 需确定每个界面的外围边界,在本次建模

5、过程中,利用钻孔 点数据生成外围边界线,生成后的效果。此时通过依据点与 线结合的方式自动生成界面,其中界面的高低起伏通过同一 地质面中各个钻孔点的高程差来确定。界面的精细程度可通 过生成过程中预设的三角网格密度来调整。三角网格密度越 高,生成的图形则越精细。通过每个面的属性设置可为界面 命名,也可以变化界面的颜色及选择三角网格的显现与否。在界面生成之后,为生成更为形象的三维地质模型,可 为任意两个界面匹配生成相对应的侧面。 例如 3#煤层的顶底 板之间生成侧面,通过两个表面及侧面的组合可生成一个密 闭的立体图形, 同时可以此立体图形来精确代表 3#煤。生成 侧面的方式采用的是剪切法,该方法的原

6、理是利用两个平面 的外围边界线生成相对应的侧面,并利用外围边界线对侧面 进行精细的剪切,致使生成的侧面与两个表面完全封闭,不 存在缝隙，从而更好地生成立体图形。3.3 三维地质体的生成 在生成多个界面后，为了考虑一些特殊用途及使用效果， 可生成立体实体模型。通过将煤层顶底板界面及侧面进行合 并，生成一个封闭曲面并进行填充即可生成简易的立体模型。 我们将地表、岩层、 3#煤、 9#煤、 15#煤以及参考面综合在 一起，生成了最终的某煤矿三维地质模型。为表示该地质模 型的由来，我们将 42 个钻孔点信息加载于模型中，可明确 对应生成的地质模型中的点坐标，使该模型更为形象。4 模型效果展示通过井田三维整体效果图（图 1），宏观上，我们可以从 各个角度看到某井田范围内各主采煤层的赋存特征及走向、 倾向信息 ; 微观上， 可以缩放观测任一煤岩层， 并通过在任意 两点做剖面，科学分析测量剖面图，得