三維地質建模軟體有哪些

1. 三維地質建模

一、內容概述

隨著世界各國對資源需求日益上升以及對地質環境問題的日益重視，各國研究機構都將提高資源保障能力、緩解環境壓力的目光逐步轉向了地球深部，這就需要對地下空間有更詳細、更好地了解。正是這種社會需求的不斷增長，以及地理信息系統（GIS）、數字制圖、數據存儲和分析、可視化技術上顯著的技術進步，直接促使了從傳統的二維向三維地質填圖（也稱為三維地質建模）的過渡成為必然。

三維地質圖是傳統的二維地質圖向三維的延伸。這些地圖可以描繪三維空間內地下層疊地層的深度、厚度和物質性質。輸出的結果是通過地質解譯，以及嚴格應用原始數據、地質知識和統計方法而創建的完全屬性化和數字化的三維模型。

二維和三維輸出結果都採用了相似的地質構造單元分類，並針對特定用途和相關機構的需要，按照一定的比例尺和解析度加以呈現。三維填圖完成的三維地質模型可以為需要解決地球科學問題的客戶提供信息，因為：①完成的三維地質圖，可以以可理解的格式、用多種地圖視圖解釋和描繪復雜的地質情況；②當有新信息可用時，可以製作和更新各種衍生或解譯圖；③針對地球資源信息的特定需求，根據客戶需要進行發布和定製（Berg et al.，2011）。

二、應用范圍及應用實例

目前，美國地質調查局的科學家使用三維/四維工具來進行以下工作：①可視化和解釋地質信息；②驗證數據；③驗證他們的解譯和模型。三維地質填圖的例子包括對面向資源評價的地下空間描述，如美國中部的含水層描述，以及作為過程模型的輸入參數，如美國西部的地震。同時，USGS希望通過開發新的三維/四維工具和框架，以及通過對現有技術的提高和更有效的利用，擴大其三維/四維處理能力來監測、解譯和分發自然資源信息。

加拿大地質調查局已經將三維地質填圖融入了各項工作。然而，地下水研究對於三維地質填圖的需求還沒有從傳統的地質調查上完全轉變過來。盆地分析的概念是加拿大地質調查局開展三維地質填圖的基礎。在此框架下，工作重點放在了數據收集和了解盆地的地質歷史。盆地分析在地下水研究項目中已經作為一種常見的三維研究方法。後續在GIS軟體中的數據處理、插值、可視化仍然酌情根據地理和地質的復雜性、研究目標和需求而定。

英國地質調查局的三維地質模型名為LithoFrame。它代表了地質圖從二維擴展到三維（表1）。LithoFrame概念的核心是不同解析度的模型彼此對應，形成從一般的全國模型到詳細的現場模型的無縫過渡。

表1 LithoFrame解析度的主要特點

註：LithoFrame比例尺：1M為1∶100萬；250為1∶25萬；50為1∶5萬；10為1∶1萬。

法國地質調查局的三維建模主要涉及3個領域：公共服務、國際合作項目以及與許多合作夥伴和客戶合作開展的科研活動：

1）公共服務：歐盟、法語國家、地區政府和城鎮機關；

2）國際項目：私營公司和外國政府；

3）研究：實驗室和合作大學。

法國地質調查局的三維建模活動的主要應用領域是地質調查、含水層的保護和管理、城市地質、地震風險評價、土木工程、碳捕獲和存儲研究、地熱潛力、礦產資源開采和采後評價。

國外地質調查機構用於創建三維地質圖和模型最常用的軟體套件包括ArcGIS、Gocad、EarthVision、三維GeoModeller，GSI3 D、Multilayer-GDM和Isatis。這些軟體中，GSI3 D、三維GeoModeller和Multilayer-GDM由地質調查機構自行開發，並根據其機構對地質填圖和建模的需求進行定製。許多其他軟體包也用在地質調查機構的部分建模工作流程中，其中包括GIS、統計學分析、地震深度轉換、可視化和屬性建模的軟體。

三、資料來源

Berg R C，Mathers S J et al.2011.Synopsis of Current Three Dimensional Geological Mapping and Modeling in Geological Survey Organizations.Ilinois State Geological Survey Circular，104

2. 涉及地質地下三維建模用什麼軟體能實現

gocad和EVS，還有petrel最好用

3. 三維地質建模的簡介

三維地質建模（Three-dimensionalgeological modeling ）是一個基於數據/ 信息分析，合成的學科，或者說是一個整合各種學科的學科。這樣建立的地質模型匯總了各種信息和解釋結果。所以是否了解各種輸入數據/ 信息的優勢和不足是合理整合這些數據的關鍵。我們的儲層一般都會有多尺度上的非均質性和連續性，但是由於各種原因我們不可能直接測量到所有的這些細節。
那麼藉助於地質統計技術來生成比較真實的，代表我們對儲層非均質性和連續性的認識的模型是一個比較有效的研究儲層的手段。同一套數據可以生成很多相似的但是又不同的模型，這些模型就是隨機（stochastic）的。
那麼什麼是地質模型呢？地質模型是一個三維網格體。這些網格建立在surface，斷層和層位的基礎之上。它決定了儲層的構造和幾何形態。網格中的每一個節點都有一系列屬性，比如孔隙度，滲透率，含水飽和度等等。一般來說，節點的尺度為200英尺×200英尺×1英尺。不過具體的模型節點尺度要取決於油田的大小，要解決的關鍵地質問題的尺度以及模型的商業用途。不同情況下建立的地質模型節點尺度會有很大差別。地質模型的建立可以細分為三步：建立模型框架，建立岩相模型，建立岩石物性模型。

4. 三維地質建模方法

自20世紀80年代以來，研究人員提出了許多三維地質模型來模擬地質體，使這方面的研究有了長足的發展。通過對國內外大量的三維地質建模方面的文獻和專業軟體的研究分析，三維地質建模方法大體可歸納為三類：離散點源法、剖面框架法和多源數據耦合建模法。

1.2.3.1 離散點源法

在地質找礦中，經常需要根據少量的離散點采樣數據(如地質測繪或鑽孔資料)來獲取地質體的形狀，從而為進一步指導找礦起指導性的作用。因此，研究如何實現空間散亂點數據場可視化的方法具有一定的意義。

Carlson(1987)從地質學的角度提出了地下空間結構的三維概念模型，並提出用單純復形模型(Simplicial Complex Model)來建立地質模型。Victor(1993)、Pilout(1994)則具體應用Delaunay四面體的三維矢量數據模型研究離散點地質建模問題。Lattuada(1995)對3DDT(3 Dimensional Delaunay Triangulation)在地質領域內的應用進行了研究，表明四面體格網能很好地用於地質體的三維建模，優點包括：四面體單元易於建立索引；模型易於手工編輯；可通過相鄰關系導出拓撲結構；約束三角剖分易於實現面約束；四面體非常便於可視化，同時具有較高的表達精度；易於實現搜索和關系查詢等。Courrioux et al.(2001)基於Voronoi圖實現了地質對象實體的自動重構。Frank et al.(2007)採用隱函數法(implicit function)表達三維曲面，對離散點集進行三維重構(reconstruction)，用來模擬斷層和鹽丘(salt dome)。楊欽(2001，2005)利用離散點源信息構建地層與斷層結構面，依此作為約束條件約束Delaunay剖分建立三維地質模型。

鑽孔數據也屬於一種點源信息。它實質上是將原始的點、線數據進行有效的分層，根據各層面標高應用曲面構造法來生成各個層面或實體。圍繞鑽孔數據進行三維地質建模已有許多學者進行了研究，其中較早利用鑽孔數據進行三維地質模擬的是加拿大學者Houlding(1994，2000)，利用鑽孔孔口點位信息進行 Delaunay三角剖分，作為「主 TIN(Primary TIN)」，其他地層面則通過高程映射實現。張煜等(2001)對其建模方法進行了深入研究與發展，在垂直鑽孔的理想狀態下，採用三稜柱(Tri-prism，TP)數據模型建立三維地質模型，並給出了相關的剖切演算法。Lemon et al.(2003)採用「地層層位法」建立三維地層模型，並採用自定義剖面(user-defined cross-sections)的方法對地質模型進行局部交互修正。吳江斌(2003)、朱合華等(2003)提出一種基於鑽孔數據的二分拓撲數據結構的建模演算法，嘗試採用基於鑽孔數據的四面體體元模型構建地下三維地質模型；四面體結構在表達復雜結構上則較靈活，但是使用四面體表示空間實體會產生大量的冗餘，且生成四面體的演算法比較復雜。張芳(2005)採用Delaunay三角構網技術，利用鑽孔數據構建三維地層層面模型，同時引入「界面分片」思想，以適應於海量數據模型的可視化表達，但缺少對地質體屬性信息的表達。在三稜柱模型的基礎上，針對鑽孔存在偏斜問題，類三稜柱(Analogical Tri-prism，ATP)(齊安文等，2002)、廣義三稜柱(Generalized Tri-prism，GTP)(Wu，2004)方法先後被提出，用來進行三維地質建模，已被證明廣泛適應於礦山、石油等深部地質問題建模；同時，似三稜柱(Similar Triprism，STP)(Gong et al.，2004)也被提出用於解決鑽孔傾斜問題，如鄭蔚等(2005)基於鑽孔數據採用STP建立三維地質模型對地下空間進行虛擬漫遊。STP與GTP本質上是相同的。基於鑽孔數據建立三維地質建模，這一看似簡單的數據模型方法，經歷了10多年的發展歷程：從初期的TP數據模型，適用於鑽孔垂直成層、地層等厚的理想情況，發展到STP、GTP適用於鑽孔不垂直且地層不等厚的常見情況。

1.2.3.2 剖面框架法

剖面框架法就是在收集整理原始地質勘探資料的基礎上，建立分類資料庫，人工交互生成大量的二維地質剖面，然後應用曲面構造法生成各層位面表達三維地質模型，或者利用體元表示法直接進行地質體建模(Chae et al.，1999)。

利用地質剖面表達研究區域三維地質現象的初級形式是序列地質剖面法(朱小弟等，2001)。序列地質剖面構模技術實質是傳統地質制圖方法的計算機實現，即通過平面圖或剖面圖來描述地質構造，記錄地質信息，如圖1.2所示。其特點是將3D問題2D化，在空間上採用若干平行或近似平行的地質剖面來表達研究區域的地質分布特徵，但它在空間表達上是不完整的，它把剖面之間的地層或構造分布情況留給工程設計人員去「想像」。這種構模方法難以完整表達3D礦床及其內部構造。

基於剖面信息建立真三維模型具有很大的發展空間，對於復雜地質構造區域具有很好的適應性，成為當前地質建模的主要方法之一。然而，基於剖面進行三維重構得到完善發展的是在醫學領域，後來迅速擴展到其他領域。在醫學領域里，通過電腦斷層掃描(CAT)或者核磁共振(MRI)等技術，可以獲得一系列相互平行的人體切片圖像，通過提取對象的邊界，基於輪廓線演算法，生成三維人體模型。地質剖面信息同醫學切片信息一樣，都是反映研究對象的某一特定斷面上的構造分布，可以藉助醫學三維人體建模技術來構造三維地質模型。較早將醫學領域的切面三維建模引入地學領域的是在考古學方面的應用(Tipper，1976，1977；Herbert et al.，1995)，主要應用在古生物的三維重構方面，而應用在三維地質建模方面的文獻並不很多。

圖1.2 序列地質剖面構模實例

公認的剖面三維重構的代表之作是Keppel的文章(Meyres et al.，1992；Herbert et al.，1995，2001；Xu et al.，2003；屈紅剛等，2003)。在Keppel的研究基礎上，Meyres(1992)將剖面建模方法分為4個子問題：對應問題(correspondence problem)、構網問題(tiling problem)、分支問題(branching problem)和光滑問題(fitting problem)：①對應問題解決相鄰剖面之間的輪廓線匹配問題；②構網問題主要解決輪廓線之間的三角形構網問題，考慮滿足某個准則，例如最大體積法(Keppel，1975)、最小面積法(Fuchsetal.，1977)等；③分支問題是解決同一對象在不同剖面上的組成部分的個數不同的問題；④光滑問題主要解決將初始生成的三角網進行插值，從而得到更加光滑的三角網。

屈紅剛等(2003)提出基於含拓撲剖面地質建模方法來實現復雜地質的三維建模的對應問題，鄧飛等(2007)則對一般意義上的剖面地質建模進行了討論。

1.2.3.3 多源數據耦合建模法

隨著計算機性能的提高，具備了對海量數據的處理能力，人們對建立的地質模型要求也不斷提高，希望能夠建立高精度和高復雜度的地質模型(Turner，2003，2006；Calcagno et al.，2006；Kaufmann et al.，2008)。提高模型的精度可以通過插值的方法來實現，但更好的方法是通過增加約束信息來對初始地質模型進行細化，這就涉及耦合多源數據來建立地質模型的問題。

早在1993年，Houlding提出三維地學建模概念的時候就強調地質解釋信息具備對模型的修正(revision)功能。並且指出礦業工程有地質勘探數據、人工繪制數據及施工數據，還有不確定性的需要通過地質統計學進行估計的數據(Houlding，2000)，最終的地質模型需要綜合考慮這些種類不同的數據。

McInerney et al.(2005a，b)認為三維地質建模只能部分上是一個數字地質采樣過程，更重要的是地質學家的人工解釋過程。並且尖銳地指出，不要指望一些計算機軟體能夠自動並成功地「建模」! 讓一個有經驗的地質學家輸入解釋性的信息進行建模，是現實和必要的；而軟體只是建模過程中提供便利的一個工具(There is no expectation that some computer software will successfully and automatically「builda model」! The reality is that interpretative input from a skilled geologist is essential to build a model；the software is simply a tool to facilitate the model-building process)。其要求實際上是，地質建模不僅要考慮地質勘探所獲取的確定性數據，還應加入地質工程人員對地質構造的解釋性數據，這就構成多源地質建模的基本思想。

Mallet(2002)針對地質體建模的特殊性和復雜性，以點、線數據為主要數據源，建立以三角形為基本單元的三維曲面，採用離散光滑插值技術(Discrete Smooth Interploate，DSI)使曲面的粗糙度最小，並作為GOCAD的核心技術，得到了許多地球物理公司和石油公司的支持。

相比較國外以石油、礦業工程為主要應用領域的三維地質建模，鍾登華等(2006)則從水利水電工程地質領域，研究多源地質數據建立壩區的三維地質模型。Wu et al.(2005)提出一種逐步細分的多源數據集成地質建模方法，考慮到地質數據大多比較稀疏和低采樣率的特徵，採用逐步細化的方法對初始地質模型不斷修正。

地質構造的復雜性和認識的階段性，使多源地質建模引起越來越多的研究興趣。32屆國際地質大會(International Geological Conference，IGC)於2004年在義大利佛羅倫薩召開，在「地質的復興(The Renaissance of Geology)」(Zanchi et al.，2007)議題上，多名國際知名的地學建模專家共同提到了多源地質建模問題。其中，Zanchi et al.(2008)藉助商業軟體對義大利境內阿爾卑斯山(Alps)利用多源地質建模問題進行研究，並應用於滑坡穩定性分析。西方發達國家主要將地質建模應用於能源與環境領域，這是為數不多的在工程建設領域開辟蹊徑的研究。無獨有偶，Kaufmann et al.(2008)嘗試採用多源地質建模，研究在廢棄煤礦巷道內進行天然氣儲存問題。

總體來看，三維地質建模技術是一個從簡單地層模擬到復雜地質構造模擬的發展過程。從最初基於單一數據建立簡單層狀三維地質模型，到綜合利用多源數據建立復雜地質模型，能夠反映地質構造的空間特徵。

5. MAPGIS三維地質建模軟體組成

1.三維處理基礎平台MAPGIS-TDE

MAPGIS-TDE三維處理平台是中地公司在MAPGIS7.0中推出的一套真三維空間數據處理開發平台，該平台是中地公司三維地學產品和應用項目開發的基礎模塊。該平台本著「面向專業領域，開發主題型三維應用系統」的設計原則，同時為適應地學三維應用正在朝地表、地下信息集成，強調表達的真實感及實時性以及多維、網路化等方向發展，在MAPGIS7.0內核模塊基礎上，全面整合GIS、DEM、三維景觀建模、三維地質構模、體視化、三維模型顯示、虛擬現實、資料庫、網路通信等多方面的技術，採用先進的三維空間數據模型、構模演算法、三維可視化技術及框架加插件的軟體體系結構，是一個研製開發的技術起點高、演算法新穎、易於擴展、可滿足不同層次用戶需求的三維空間信息存儲、管理及應用、開發的平台。目前，在平台所提供的基本框架、三維空間數據管理和渲染引擎基礎上，中地公司開發了景觀建模及可視化、地質建模及可視化、體數據建模及可視化、虛擬模擬顯示驅動等面向具體應用領域的三維建模和可視化支撐工具，用戶可根據需要自行選擇配置或自己開發插件擴展平台功能。MAPGIS-TDE開發應用體系結構框架如圖6-1所示，綜合來講該平台具有如下特點：

圖6—1 MAPGIS-TDE框架結構

（1）高效的三維空間數據管理。MAPGIS-TDE的三維空間資料庫採用先進的顧及拓撲、面向實體的三維空間數據模型，可實現多種三維矢量模型和柵格模型空間數據和屬性數據的一體化存儲管理。通過三維空間數據引擎G3D SDE，支持基於文件的本地化存儲和基於大型資料庫的網路化存儲兩種三維空間數據存儲管理方式。

（2）統一的三維空間數據渲染引擎。三維處理平台提供統一的三維空間繪制引擎介面，同時支持OPENGL和DIRECT 3 D三維渲染引擎，提供多種顯示介面及特效。平台的三維空間繪制引擎提供針對系統存儲管理的三維空間數據的直接渲染和漫遊控制，包括鍵盤與滑鼠驅動、路徑漫遊等多種三維場景操作方式，這一設計極大簡化應用系統開發的工作量，減輕了應用系統開發人員在不同三維渲染引擎上的花費，提高開發效率。

（3）高效的地表、地下景觀建模。針對地表地形、地物、地下洞室等地下建構（築）物、地下管線三維建模應用，MAPGIS-TDE在構建平台提供了與之相應的一系列模型建模（導入）、編輯、可視化及分析工具，支持快速建立大規模地上、地下景觀集成的三維場景。

（4）高效的地質體三維建模工具。針對岩土工程、區域三維地質、礦產儲量估算等領域工作的應用需求，MAPGIS-TDE在構建平台中提供了特定的地質體結構建模、地質體模型可視化及地質體剖切分析等專業應用工具。支持基於多源地質數據（地表高程數據、地質圖、構造圖、地層等值線、鑽孔數據、地質剖面等）耦合建模，可建立包含斷層的復雜地質結構模型。

（5）體數據建模及可視化。針對地質體內物化屬性等體數據在區域地質信息三維可視化分析領域中的應用，平台提供了相應的地質參數體數據插值、可視化及分析工具。

（6）多通道虛擬模擬顯示驅動。針對虛擬現實系統中立體投影系統多通道場景同步顯示的需要，MAPGIS-TDE中開發了多通道被動（主動）立體顯示驅動程序，可用於景觀模型、地質模型、體數據模型等模型在多通道立體投影環境下的立體展示引擎。

（7）三維模型集成及分析。支持將地表以上的景觀模型、地表地形、地質體模型、地下建（構）築物和地下管線模型等三維空間信息進行集成，構建多層次的區域三維模型場景，並支持模型空間查詢、任意截面剖切、任意方位實時動態剖切、隧道開挖模擬及體積、面積量算等分析計算功能。

2.三維可視化工程勘察信息系統

MAPGIS三維可視化工程勘察信息系統是一個運行在Windows2000/XP環境下，集工程地質數據管理、專業分析應用及三維可視化表達於一體的專業工具軟體。系統基於GIS實現對工程勘察項目或區域地質調查涉及的圖形、圖像、表格、文字報告等形式的鑽孔、專題圖件等地質資料以及地理底圖、遙感影像等基礎地理數據的一體化組織管理，在此基礎上用戶可以進行鑽孔柱狀圖、剖面圖等工程地質專業圖表生成及樁基分析等分析計算，可利用鑽孔及剖面數據動態建立區域三維地層模型，並可在三維環境下進行空間查詢、剖切、隧道模擬、虛擬鑽探、樁基模擬等分析功能，藉助三維可視化技術直觀、形象地表達研究區域內地層單元的空間展布特徵。系統框架如圖6-2所示。

3.城市三維地質信息系統

該系統本著實現城市地質調查成果「數字化、可視化、立體化、智能化」的設計原則，以實現綜合地學數據的一體化組織與管理及建立面向專業研究的基礎平台、面向政府的三維可視化決策平台、面向社會公眾的地質信息服務為目標，在MAPGIS基礎地理信息平台（含TDE平台）基礎上，綜合運用先進的資料庫、GIS、地質分析、三維可視化與網路技術，開發的一套針對城市地質調查特點集城市綜合地學資料管理、專業分析應用、三維地質建模及信息發布於一體的大型網路化數字地質集成信息系統，包括城市地質數據管理與維護子系統、城市地質數據分析評價子系統、城市地質信息Web發布與服務子系統等三個子系統，可分別運行於區域網（C/S）和互聯網（B/S）環境下，實現基礎地質、工程地質、水文地質、地球物理、地球化學、地質災害、地下空間開發利用、地質資源等地質專業資料及地形圖、遙感影像等基礎地理信息的一體化存儲管理、查詢統計、專業圖表生成及針對有關專業數據的三維建模及分析功能。考慮到不同用戶不同層次的地質信息處理需求，系統通過框架加插件的體系結構實現了高度模塊化和可擴展性，同時推出了普及版（桌面版）、標准版、專業版、大型企業版等不同版本，允許根據不同的需求進行軟體配置，真正做到既滿足了用戶應用需求，又避免了不必要的過度配置，造成資源浪費。該系統建立在工作流之上，以地質應用的內在規律和程序為基本框架，提供了柱狀圖生成、剖面圖生成、等值線圖生成等一系列實用專業分析工具及鑽孔、剖面、地質圖等多源數據三維地質建模、三維可視化、三維分析等高級功能，除可應用於城市地質信息管理、分析之外，該系統還可應用於其他任何類似形式的地質信息處理（圖6-3）。

圖6—2 三維可視化工程勘察信息系統框架

圖6—3 上海城市三維地質信息系統（C/S）主界面

6. 地質三維建模一般用什麼軟體

我們單位用的是理正勘察三維地質軟體，您可以了解，我們用鑽孔、縱斷面圖、剖面圖來做三維工程地質模型。而且可以從工程地質勘察軟體直接導入地質數據。

7. 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內釋結果或者概念模型綜容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

8. 三維地質可視化模型需要什麼軟體

據我所知，MAPGIS可以成三維地質模型，但效果不是很好,論壇里有教程，你可以搜索一下！ARCGIS我就不清楚了！

9. 三維地質建模

是兩種不同的概抄念，但也有聯襲系。
狹義來講，三維地質建模是利用可靠的地質資料，運用空間插值、幾何重建、計算機圖形圖像等技術方法，還原地質對象實體或屬性的空間分布特徵的技術方法和工作過程。
地質數據三維可視化是指利用三維可視化技術，展示地質數據本身的時空特徵。
從字面上來看，三維地質建模強調了推測，重視推理和分析，重視地質專家的經驗和知識的參與，三維模型只是分析結果的展示手段；而地質數據三維可視化，強調的的利用三維可視化方法，還原地質對象原本的三維空間特徵。
廣義來講，三維地質建模是地質數據三維可視化的一種手段。國內，這兩個概念沒有人搞清楚，就算是地質行業的專家也是模稜兩可。科研領域對三維地質建模的研究或局限在網格構建演算法方面，或局限在地質構造的幾何結構描述方面，三維可視化普遍被認為是沒有技術含量的軟體方法而已。