三维地质建模软件有哪些

1. 三维地质建模

一、内容概述

随着世界各国对资源需求日益上升以及对地质环境问题的日益重视，各国研究机构都将提高资源保障能力、缓解环境压力的目光逐步转向了地球深部，这就需要对地下空间有更详细、更好地了解。正是这种社会需求的不断增长，以及地理信息系统（GIS）、数字制图、数据存储和分析、可视化技术上显著的技术进步，直接促使了从传统的二维向三维地质填图（也称为三维地质建模）的过渡成为必然。

三维地质图是传统的二维地质图向三维的延伸。这些地图可以描绘三维空间内地下层叠地层的深度、厚度和物质性质。输出的结果是通过地质解译，以及严格应用原始数据、地质知识和统计方法而创建的完全属性化和数字化的三维模型。

二维和三维输出结果都采用了相似的地质构造单元分类，并针对特定用途和相关机构的需要，按照一定的比例尺和分辨率加以呈现。三维填图完成的三维地质模型可以为需要解决地球科学问题的客户提供信息，因为：①完成的三维地质图，可以以可理解的格式、用多种地图视图解释和描绘复杂的地质情况；②当有新信息可用时，可以制作和更新各种衍生或解译图；③针对地球资源信息的特定需求，根据客户需要进行发布和定制（Berg et al.，2011）。

二、应用范围及应用实例

目前，美国地质调查局的科学家使用三维/四维工具来进行以下工作：①可视化和解释地质信息；②验证数据；③验证他们的解译和模型。三维地质填图的例子包括对面向资源评价的地下空间描述，如美国中部的含水层描述，以及作为过程模型的输入参数，如美国西部的地震。同时，USGS希望通过开发新的三维/四维工具和框架，以及通过对现有技术的提高和更有效的利用，扩大其三维/四维处理能力来监测、解译和分发自然资源信息。

加拿大地质调查局已经将三维地质填图融入了各项工作。然而，地下水研究对于三维地质填图的需求还没有从传统的地质调查上完全转变过来。盆地分析的概念是加拿大地质调查局开展三维地质填图的基础。在此框架下，工作重点放在了数据收集和了解盆地的地质历史。盆地分析在地下水研究项目中已经作为一种常见的三维研究方法。后续在GIS软件中的数据处理、插值、可视化仍然酌情根据地理和地质的复杂性、研究目标和需求而定。

英国地质调查局的三维地质模型名为LithoFrame。它代表了地质图从二维扩展到三维（表1）。LithoFrame概念的核心是不同分辨率的模型彼此对应，形成从一般的全国模型到详细的现场模型的无缝过渡。

表1 LithoFrame分辨率的主要特点

注：LithoFrame比例尺：1M为1∶100万；250为1∶25万；50为1∶5万；10为1∶1万。

法国地质调查局的三维建模主要涉及3个领域：公共服务、国际合作项目以及与许多合作伙伴和客户合作开展的科研活动：

1）公共服务：欧盟、法语国家、地区政府和城镇机关；

2）国际项目：私营公司和外国政府；

3）研究：实验室和合作大学。

法国地质调查局的三维建模活动的主要应用领域是地质调查、含水层的保护和管理、城市地质、地震风险评价、土木工程、碳捕获和存储研究、地热潜力、矿产资源开采和采后评价。

国外地质调查机构用于创建三维地质图和模型最常用的软件套件包括ArcGIS、Gocad、EarthVision、三维GeoModeller，GSI3 D、Multilayer-GDM和Isatis。这些软件中，GSI3 D、三维GeoModeller和Multilayer-GDM由地质调查机构自行开发，并根据其机构对地质填图和建模的需求进行定制。许多其他软件包也用在地质调查机构的部分建模工作流程中，其中包括GIS、统计学分析、地震深度转换、可视化和属性建模的软件。

三、资料来源

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. 涉及地质地下三维建模用什么软件能实现

gocad和EVS，还有petrel最好用

3. 三维地质建模的简介

三维地质建模（Three-dimensionalgeological modeling ）是一个基于数据/ 信息分析，合成的学科，或者说是一个整合各种学科的学科。这样建立的地质模型汇总了各种信息和解释结果。所以是否了解各种输入数据/ 信息的优势和不足是合理整合这些数据的关键。我们的储层一般都会有多尺度上的非均质性和连续性，但是由于各种原因我们不可能直接测量到所有的这些细节。
那么借助于地质统计技术来生成比较真实的，代表我们对储层非均质性和连续性的认识的模型是一个比较有效的研究储层的手段。同一套数据可以生成很多相似的但是又不同的模型，这些模型就是随机（stochastic）的。
那么什么是地质模型呢？地质模型是一个三维网格体。这些网格建立在surface，断层和层位的基础之上。它决定了储层的构造和几何形态。网格中的每一个节点都有一系列属性，比如孔隙度，渗透率，含水饱和度等等。一般来说，节点的尺度为200英尺×200英尺×1英尺。不过具体的模型节点尺度要取决于油田的大小，要解决的关键地质问题的尺度以及模型的商业用途。不同情况下建立的地质模型节点尺度会有很大差别。地质模型的建立可以细分为三步：建立模型框架，建立岩相模型，建立岩石物性模型。

4. 三维地质建模方法

自20世纪80年代以来，研究人员提出了许多三维地质模型来模拟地质体，使这方面的研究有了长足的发展。通过对国内外大量的三维地质建模方面的文献和专业软件的研究分析，三维地质建模方法大体可归纳为三类：离散点源法、剖面框架法和多源数据耦合建模法。

1.2.3.1 离散点源法

在地质找矿中，经常需要根据少量的离散点采样数据(如地质测绘或钻孔资料)来获取地质体的形状，从而为进一步指导找矿起指导性的作用。因此，研究如何实现空间散乱点数据场可视化的方法具有一定的意义。

Carlson(1987)从地质学的角度提出了地下空间结构的三维概念模型，并提出用单纯复形模型(Simplicial Complex Model)来建立地质模型。Victor(1993)、Pilout(1994)则具体应用Delaunay四面体的三维矢量数据模型研究离散点地质建模问题。Lattuada(1995)对3DDT(3 Dimensional Delaunay Triangulation)在地质领域内的应用进行了研究，表明四面体格网能很好地用于地质体的三维建模，优点包括：四面体单元易于建立索引；模型易于手工编辑；可通过相邻关系导出拓扑结构；约束三角剖分易于实现面约束；四面体非常便于可视化，同时具有较高的表达精度；易于实现搜索和关系查询等。Courrioux et al.(2001)基于Voronoi图实现了地质对象实体的自动重构。Frank et al.(2007)采用隐函数法(implicit function)表达三维曲面，对离散点集进行三维重构(reconstruction)，用来模拟断层和盐丘(salt dome)。杨钦(2001，2005)利用离散点源信息构建地层与断层结构面，依此作为约束条件约束Delaunay剖分建立三维地质模型。

钻孔数据也属于一种点源信息。它实质上是将原始的点、线数据进行有效的分层，根据各层面标高应用曲面构造法来生成各个层面或实体。围绕钻孔数据进行三维地质建模已有许多学者进行了研究，其中较早利用钻孔数据进行三维地质模拟的是加拿大学者Houlding(1994，2000)，利用钻孔孔口点位信息进行 Delaunay三角剖分，作为“主 TIN(Primary TIN)”，其他地层面则通过高程映射实现。张煜等(2001)对其建模方法进行了深入研究与发展，在垂直钻孔的理想状态下，采用三棱柱(Tri-prism，TP)数据模型建立三维地质模型，并给出了相关的剖切算法。Lemon et al.(2003)采用“地层层位法”建立三维地层模型，并采用自定义剖面(user-defined cross-sections)的方法对地质模型进行局部交互修正。吴江斌(2003)、朱合华等(2003)提出一种基于钻孔数据的二分拓扑数据结构的建模算法，尝试采用基于钻孔数据的四面体体元模型构建地下三维地质模型；四面体结构在表达复杂结构上则较灵活，但是使用四面体表示空间实体会产生大量的冗余，且生成四面体的算法比较复杂。张芳(2005)采用Delaunay三角构网技术，利用钻孔数据构建三维地层层面模型，同时引入“界面分片”思想，以适应于海量数据模型的可视化表达，但缺少对地质体属性信息的表达。在三棱柱模型的基础上，针对钻孔存在偏斜问题，类三棱柱(Analogical Tri-prism，ATP)(齐安文等，2002)、广义三棱柱(Generalized Tri-prism，GTP)(Wu，2004)方法先后被提出，用来进行三维地质建模，已被证明广泛适应于矿山、石油等深部地质问题建模；同时，似三棱柱(Similar Triprism，STP)(Gong et al.，2004)也被提出用于解决钻孔倾斜问题，如郑蔚等(2005)基于钻孔数据采用STP建立三维地质模型对地下空间进行虚拟漫游。STP与GTP本质上是相同的。基于钻孔数据建立三维地质建模，这一看似简单的数据模型方法，经历了10多年的发展历程：从初期的TP数据模型，适用于钻孔垂直成层、地层等厚的理想情况，发展到STP、GTP适用于钻孔不垂直且地层不等厚的常见情况。

1.2.3.2 剖面框架法

剖面框架法就是在收集整理原始地质勘探资料的基础上，建立分类数据库，人工交互生成大量的二维地质剖面，然后应用曲面构造法生成各层位面表达三维地质模型，或者利用体元表示法直接进行地质体建模(Chae et al.，1999)。

利用地质剖面表达研究区域三维地质现象的初级形式是序列地质剖面法(朱小弟等，2001)。序列地质剖面构模技术实质是传统地质制图方法的计算机实现，即通过平面图或剖面图来描述地质构造，记录地质信息，如图1.2所示。其特点是将3D问题2D化，在空间上采用若干平行或近似平行的地质剖面来表达研究区域的地质分布特征，但它在空间表达上是不完整的，它把剖面之间的地层或构造分布情况留给工程设计人员去“想象”。这种构模方法难以完整表达3D矿床及其内部构造。

基于剖面信息建立真三维模型具有很大的发展空间，对于复杂地质构造区域具有很好的适应性，成为当前地质建模的主要方法之一。然而，基于剖面进行三维重构得到完善发展的是在医学领域，后来迅速扩展到其他领域。在医学领域里，通过电脑断层扫描(CAT)或者核磁共振(MRI)等技术，可以获得一系列相互平行的人体切片图像，通过提取对象的边界，基于轮廓线算法，生成三维人体模型。地质剖面信息同医学切片信息一样，都是反映研究对象的某一特定断面上的构造分布，可以借助医学三维人体建模技术来构造三维地质模型。较早将医学领域的切面三维建模引入地学领域的是在考古学方面的应用(Tipper，1976，1977；Herbert et al.，1995)，主要应用在古生物的三维重构方面，而应用在三维地质建模方面的文献并不很多。

图1.2 序列地质剖面构模实例

公认的剖面三维重构的代表之作是Keppel的文章(Meyres et al.，1992；Herbert et al.，1995，2001；Xu et al.，2003；屈红刚等，2003)。在Keppel的研究基础上，Meyres(1992)将剖面建模方法分为4个子问题：对应问题(correspondence problem)、构网问题(tiling problem)、分支问题(branching problem)和光滑问题(fitting problem)：①对应问题解决相邻剖面之间的轮廓线匹配问题；②构网问题主要解决轮廓线之间的三角形构网问题，考虑满足某个准则，例如最大体积法(Keppel，1975)、最小面积法(Fuchsetal.，1977)等；③分支问题是解决同一对象在不同剖面上的组成部分的个数不同的问题；④光滑问题主要解决将初始生成的三角网进行插值，从而得到更加光滑的三角网。

屈红刚等(2003)提出基于含拓扑剖面地质建模方法来实现复杂地质的三维建模的对应问题，邓飞等(2007)则对一般意义上的剖面地质建模进行了讨论。

1.2.3.3 多源数据耦合建模法

随着计算机性能的提高，具备了对海量数据的处理能力，人们对建立的地质模型要求也不断提高，希望能够建立高精度和高复杂度的地质模型(Turner，2003，2006；Calcagno et al.，2006；Kaufmann et al.，2008)。提高模型的精度可以通过插值的方法来实现，但更好的方法是通过增加约束信息来对初始地质模型进行细化，这就涉及耦合多源数据来建立地质模型的问题。

早在1993年，Houlding提出三维地学建模概念的时候就强调地质解释信息具备对模型的修正(revision)功能。并且指出矿业工程有地质勘探数据、人工绘制数据及施工数据，还有不确定性的需要通过地质统计学进行估计的数据(Houlding，2000)，最终的地质模型需要综合考虑这些种类不同的数据。

McInerney et al.(2005a，b)认为三维地质建模只能部分上是一个数字地质采样过程，更重要的是地质学家的人工解释过程。并且尖锐地指出，不要指望一些计算机软件能够自动并成功地“建模”! 让一个有经验的地质学家输入解释性的信息进行建模，是现实和必要的；而软件只是建模过程中提供便利的一个工具(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)。其要求实际上是，地质建模不仅要考虑地质勘探所获取的确定性数据，还应加入地质工程人员对地质构造的解释性数据，这就构成多源地质建模的基本思想。

Mallet(2002)针对地质体建模的特殊性和复杂性，以点、线数据为主要数据源，建立以三角形为基本单元的三维曲面，采用离散光滑插值技术(Discrete Smooth Interploate，DSI)使曲面的粗糙度最小，并作为GOCAD的核心技术，得到了许多地球物理公司和石油公司的支持。

相比较国外以石油、矿业工程为主要应用领域的三维地质建模，钟登华等(2006)则从水利水电工程地质领域，研究多源地质数据建立坝区的三维地质模型。Wu et al.(2005)提出一种逐步细分的多源数据集成地质建模方法，考虑到地质数据大多比较稀疏和低采样率的特征，采用逐步细化的方法对初始地质模型不断修正。

地质构造的复杂性和认识的阶段性，使多源地质建模引起越来越多的研究兴趣。32届国际地质大会(International Geological Conference，IGC)于2004年在意大利佛罗伦萨召开，在“地质的复兴(The Renaissance of Geology)”(Zanchi et al.，2007)议题上，多名国际知名的地学建模专家共同提到了多源地质建模问题。其中，Zanchi et al.(2008)借助商业软件对意大利境内阿尔卑斯山(Alps)利用多源地质建模问题进行研究，并应用于滑坡稳定性分析。西方发达国家主要将地质建模应用于能源与环境领域，这是为数不多的在工程建设领域开辟蹊径的研究。无独有偶，Kaufmann et al.(2008)尝试采用多源地质建模，研究在废弃煤矿巷道内进行天然气储存问题。

总体来看，三维地质建模技术是一个从简单地层模拟到复杂地质构造模拟的发展过程。从最初基于单一数据建立简单层状三维地质模型，到综合利用多源数据建立复杂地质模型，能够反映地质构造的空间特征。

5. MAPGIS三维地质建模软件组成

1.三维处理基础平台MAPGIS-TDE

MAPGIS-TDE三维处理平台是中地公司在MAPGIS7.0中推出的一套真三维空间数据处理开发平台，该平台是中地公司三维地学产品和应用项目开发的基础模块。该平台本着“面向专业领域，开发主题型三维应用系统”的设计原则，同时为适应地学三维应用正在朝地表、地下信息集成，强调表达的真实感及实时性以及多维、网络化等方向发展，在MAPGIS7.0内核模块基础上，全面整合GIS、DEM、三维景观建模、三维地质构模、体视化、三维模型显示、虚拟现实、数据库、网络通信等多方面的技术，采用先进的三维空间数据模型、构模算法、三维可视化技术及框架加插件的软件体系结构，是一个研制开发的技术起点高、算法新颖、易于扩展、可满足不同层次用户需求的三维空间信息存储、管理及应用、开发的平台。目前，在平台所提供的基本框架、三维空间数据管理和渲染引擎基础上，中地公司开发了景观建模及可视化、地质建模及可视化、体数据建模及可视化、虚拟仿真显示驱动等面向具体应用领域的三维建模和可视化支撑工具，用户可根据需要自行选择配置或自己开发插件扩展平台功能。MAPGIS-TDE开发应用体系结构框架如图6-1所示，综合来讲该平台具有如下特点：

图6—1 MAPGIS-TDE框架结构

（1）高效的三维空间数据管理。MAPGIS-TDE的三维空间数据库采用先进的顾及拓扑、面向实体的三维空间数据模型，可实现多种三维矢量模型和栅格模型空间数据和属性数据的一体化存储管理。通过三维空间数据引擎G3D SDE，支持基于文件的本地化存储和基于大型数据库的网络化存储两种三维空间数据存储管理方式。

（2）统一的三维空间数据渲染引擎。三维处理平台提供统一的三维空间绘制引擎接口，同时支持OPENGL和DIRECT 3 D三维渲染引擎，提供多种显示接口及特效。平台的三维空间绘制引擎提供针对系统存储管理的三维空间数据的直接渲染和漫游控制，包括键盘与鼠标驱动、路径漫游等多种三维场景操作方式，这一设计极大简化应用系统开发的工作量，减轻了应用系统开发人员在不同三维渲染引擎上的花费，提高开发效率。

（3）高效的地表、地下景观建模。针对地表地形、地物、地下洞室等地下建构（筑）物、地下管线三维建模应用，MAPGIS-TDE在构建平台提供了与之相应的一系列模型建模（导入）、编辑、可视化及分析工具，支持快速建立大规模地上、地下景观集成的三维场景。

（4）高效的地质体三维建模工具。针对岩土工程、区域三维地质、矿产储量估算等领域工作的应用需求，MAPGIS-TDE在构建平台中提供了特定的地质体结构建模、地质体模型可视化及地质体剖切分析等专业应用工具。支持基于多源地质数据（地表高程数据、地质图、构造图、地层等值线、钻孔数据、地质剖面等）耦合建模，可建立包含断层的复杂地质结构模型。

（5）体数据建模及可视化。针对地质体内物化属性等体数据在区域地质信息三维可视化分析领域中的应用，平台提供了相应的地质参数体数据插值、可视化及分析工具。

（6）多通道虚拟仿真显示驱动。针对虚拟现实系统中立体投影系统多通道场景同步显示的需要，MAPGIS-TDE中开发了多通道被动（主动）立体显示驱动程序，可用于景观模型、地质模型、体数据模型等模型在多通道立体投影环境下的立体展示引擎。

（7）三维模型集成及分析。支持将地表以上的景观模型、地表地形、地质体模型、地下建（构）筑物和地下管线模型等三维空间信息进行集成，构建多层次的区域三维模型场景，并支持模型空间查询、任意截面剖切、任意方位实时动态剖切、隧道开挖模拟及体积、面积量算等分析计算功能。

2.三维可视化工程勘察信息系统

MAPGIS三维可视化工程勘察信息系统是一个运行在Windows2000/XP环境下，集工程地质数据管理、专业分析应用及三维可视化表达于一体的专业工具软件。系统基于GIS实现对工程勘察项目或区域地质调查涉及的图形、图像、表格、文字报告等形式的钻孔、专题图件等地质资料以及地理底图、遥感影像等基础地理数据的一体化组织管理，在此基础上用户可以进行钻孔柱状图、剖面图等工程地质专业图表生成及桩基分析等分析计算，可利用钻孔及剖面数据动态建立区域三维地层模型，并可在三维环境下进行空间查询、剖切、隧道模拟、虚拟钻探、桩基模拟等分析功能，借助三维可视化技术直观、形象地表达研究区域内地层单元的空间展布特征。系统框架如图6-2所示。

3.城市三维地质信息系统

该系统本着实现城市地质调查成果“数字化、可视化、立体化、智能化”的设计原则，以实现综合地学数据的一体化组织与管理及建立面向专业研究的基础平台、面向政府的三维可视化决策平台、面向社会公众的地质信息服务为目标，在MAPGIS基础地理信息平台（含TDE平台）基础上，综合运用先进的数据库、GIS、地质分析、三维可视化与网络技术，开发的一套针对城市地质调查特点集城市综合地学资料管理、专业分析应用、三维地质建模及信息发布于一体的大型网络化数字地质集成信息系统，包括城市地质数据管理与维护子系统、城市地质数据分析评价子系统、城市地质信息Web发布与服务子系统等三个子系统，可分别运行于局域网（C/S）和互联网（B/S）环境下，实现基础地质、工程地质、水文地质、地球物理、地球化学、地质灾害、地下空间开发利用、地质资源等地质专业资料及地形图、遥感影像等基础地理信息的一体化存储管理、查询统计、专业图表生成及针对有关专业数据的三维建模及分析功能。考虑到不同用户不同层次的地质信息处理需求，系统通过框架加插件的体系结构实现了高度模块化和可扩展性，同时推出了普及版（桌面版）、标准版、专业版、大型企业版等不同版本，允许根据不同的需求进行软件配置，真正做到既满足了用户应用需求，又避免了不必要的过度配置，造成资源浪费。该系统建立在工作流之上，以地质应用的内在规律和程序为基本框架，提供了柱状图生成、剖面图生成、等值线图生成等一系列实用专业分析工具及钻孔、剖面、地质图等多源数据三维地质建模、三维可视化、三维分析等高级功能，除可应用于城市地质信息管理、分析之外，该系统还可应用于其他任何类似形式的地质信息处理（图6-3）。

图6—2 三维可视化工程勘察信息系统框架

图6—3 上海城市三维地质信息系统（C/S）主界面

6. 地质三维建模一般用什么软件

我们单位用的是理正勘察三维地质软件，您可以了解，我们用钻孔、纵断面图、剖面图来做三维工程地质模型。而且可以从工程地质勘察软件直接导入地质数据。

7. 什么是三维地质建模，而在三维软件里哪一款在地质建模里运用的最好急！！！

• 三维地质建模概念：

三维地质建模就是将地质，测井，地球物理资料和各种解内释结果或者概念模型综容合在一起生成三维定量随机模型。

三维地质建模（Three-dimensionalgeological modeling）的概念最早是由加拿大SimonWHoulding 于1993年提出的。所谓三维地质建模, 就是运用计算机技术, 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、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，用于地质研究的一门技术。

• 比较好用的软件有：

suffer
3D-Mine
MICROMINE

UG

8. 三维地质可视化模型需要什么软件

据我所知，MAPGIS可以成三维地质模型，但效果不是很好,论坛里有教程，你可以搜索一下！ARCGIS我就不清楚了！

9. 三维地质建模

是两种不同的概抄念，但也有联袭系。
狭义来讲，三维地质建模是利用可靠的地质资料，运用空间插值、几何重建、计算机图形图像等技术方法，还原地质对象实体或属性的空间分布特征的技术方法和工作过程。
地质数据三维可视化是指利用三维可视化技术，展示地质数据本身的时空特征。
从字面上来看，三维地质建模强调了推测，重视推理和分析，重视地质专家的经验和知识的参与，三维模型只是分析结果的展示手段；而地质数据三维可视化，强调的的利用三维可视化方法，还原地质对象原本的三维空间特征。
广义来讲，三维地质建模是地质数据三维可视化的一种手段。国内，这两个概念没有人搞清楚，就算是地质行业的专家也是模棱两可。科研领域对三维地质建模的研究或局限在网格构建算法方面，或局限在地质构造的几何结构描述方面，三维可视化普遍被认为是没有技术含量的软件方法而已。