三维地质建模技术研究进展综述

三维地质建模作为数字矿山建设的重点核心内容之一，近年来已经成为研究热点。随着计算机技术的不断发展，三维地质建模技术也在不断更新。文章梳理了目前三维建模技术的研究进展，包括三维地质建模的空间数据模型、建模方法和目前常用的国内外主流地质建模软件三个方面，并探讨三维地质建模的未来发展趋势。

自1993 年加拿大Simon W. Houlding 首次提出三维地质建模的概念以来， 三维地质建模技术的研究、开发与应用已成为计算机科学、岩土工程、地质学等多学科交叉领域的研究热点。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新技术。严格地讲，三维地质建模已经不能算是很新的技术，在国外，三维地质建模已经发展了近三十年，中国自上世纪80 年代末开始引入EarthVision 以来，也已经发展了快二十年。目前，国内外众多研究者在三维地质建模技术上取得了许多进展和成果， George Panagopoulos 等[1]提出了一种利用井数据和地球物理数据建立三维地质模型的方法；Olierook Hugo K.H.等[2]提出利用地表地质观测与物探数据相结合的方法， 可以得到合理的地表和地下不确定区域较窄的三维地质模型，对地下矿产勘查和三维地质模型的开发具有重要意义。在国内，朱瑞等[3]利用物探解译成果结合少量钻孔资料快速实现三维地质BIM 精细化建模，为精细三维地质BIM 建模提供了一种新思路。苏学斌等[4]提出一种地层/岩性混合的三维地质建模方法明显提高建模精度，可用于刻画含铀砂层非连续发育的砂岩型铀矿床的复杂地质结构。

三维地质建模是二维地质向三维地质的延伸，与二维地质模型相比， 三维地质模型具有独特的优势。

相对于传统平面地质图表达的方式，三维地质模型拥有真三维的立体场景，可以直观表达三维地质要素(例如矿层被断层切割)间的复杂关系；高速、精确计算矿床储量；进行强大的三维空间分析与模拟[5]。

三维地质模型对空间地质体的表达将更加直观、准确和完整，信息量将更加丰富、真实可靠，地质分析将更加方便，同时为地质师、油藏工程师、钻井师提供了一个交流的平台，提高他们对油藏的认识。三维地质建模首先在油气勘探领域得到应用，然后扩展到水文地质、工程地质、环境地质等凡是与地下探测、地下工程、地下空间管理有关的行业与领域，极大提升了各学科领域的科学技术能力。三维地质建模存在若干技术难点和不确定性，因此，三维地质建模技术具有较高的研究价值和重要意义[6]。

2. 空间数据模型 空间数据模型是构建三维地质模型的基础，也是空间设计与分析的基础。常见的空间数据模型大致可分为面模型、体模型和混合模型三类。具体内容见表1。

2.1. 基于面模型(Facial Model) 面模型主要介绍不规则三角网(TIN)、格网模型(Grid)和边界表示模型(B-Rep)。不规则三角网(TIN)可以根据不同测点或结点的位置和密度形成连续的三角面，能够充分利用地貌的特征点、线，较好地表示复杂地形；格网模型(Grid)适合地形表面及层状矿床建模；边界表示模型(B-Rep)是形体的位置和形状通过面、环、边、点来定义的一种模型，是一个用通过分级表示实体的方法的模型。