浅析三维地震地质模型构建方法及研究

摘要：计算机技术的快速发展，地震勘测技术也逐渐的走向了现代化、科学化的步伐。三维地震地质模型的构建可以收集到更多的数据，进行更为科学细致的勘测工作，同时，采用现代可视化技术可以根据三维空间的直接的分析和表达地震的信息。三维地震地质模型的构建极大的减轻了进行地震数据解释和分析的工作量。另外，由于地震地震数据模型的三维可视化表现方式，能够更好地对地震地质构造的主要形态记忆空间地理位置进行确定，进而对地层所含有的资源进行科学的推测。

关键词：地震地质；三维；模型；构建

以往传统的表达地震地质信息主要通过两大方式进行表达：一是通过剖面图和平面图表达，具体来说就是将地震地质环境中的地层以及现象通过投影到一个平面上来表达；二是对地震地质环境中的地层或者现象制出透视图，也可以投影到不同的平面上通过组合的方式表达。这些方法具有一定的优越性，但是却存在着失真以及信息丢失的问题，另外，制图的程序过于繁琐，一些有效的信息难以得到及时的更新。而三维地震地质模型的构建则有效的弥补了这一缺陷。三维地震勘测技术的主要特点就是采集的样本密度大、图形成像精度高。在进行煤炭、石油等勘探中得到了有效的推广。当前，随着可视化技术的快速发展，通过现代化技术对地学系统进行模拟俨然是主要形式之一，三维技术和地理信息系统的有效结合，可以更好地对地震地质进行科学的研究和分析。

一、三维地震地质模型的概述

目前进行三维地震地质模型构建，通过三维将地震数据显示出来，将地形中的等值线等在地震解释中发生的数据以立体的形式显示出来，再经过不同方式进行组合显示，这样就可以使地震解释人员以更加直观的观察去了解并分析地震地质构造的主要分布形态。从三维模型的可视化角度出发，将地震地质对象作为目标，结合点、线、面多种方式和数据体的多侧面，就可以全方位的系统的观察和分析地震数据体所具有的地质信息。

地震地质的勘测数据知识采集来的分散的点数据，只有完成插值，并选择出合适的模型才能构建出三维地质体，这样就可以详细而直观的将地下的地质体信息进行显示，再经过系统的分析就能对勘测数据进行综合的运用。建立三维地震地质数据模型以后，可以在计算机上将三维地质模拟出来的数据以可视化显示出来，进而完成三维模型的测试和验证。

二、三维地震地质模型的构建

三维地震地质模型的构建有以往地质信息表现方法所无可比拟的优越性：首先，三维地震地质模型通过动态的形式进行显示，效果更为逼真，这样地震解释工作人员就可以直观的认识和了解地质的空间关系；其次，三维地震地质模型巨大的可视化功能优势可以帮助地震工作人员更好地对复杂的地质环境进行科学的分析和判断，进而为开采工作的进行提供可靠的依据和解释。最后，构建出来的地震地质模型要能够真实并科学的反映出地质对象的种种特征和现象。地层作为地质现象中的主要部分，有些地层是以交叉的形式存在的，地层与地层之间是紧密相连的。而三维地层模型就可以将地层的空间形态以及空间走向现象进行真是且直观的显示，这样地震区的层位就可以真实的还原在地震解释员面前；另外，三维可视化技术的有效使用，有助于地震解释员从任何一个角度对三维数据库进行观测、研究并作出合理的解释，它不仅仅能够得出三维数据体的表面特征，同时还可以透过表面看内部，推理出三维数据体的内部构造。在三维立体图中，可以把水平面和垂直的剖面真实而详细的在三维立体坐标系中绘制出来。

1.三维地震地质数据模型构建的主要任务

构建三维地震地质模型的主要目的是为了减少勘测人员分析地质特征的工作量，节约勘测工作的时间，大大的提高工作的效率，同时还可以帮助工作人员在三维空间里深入的探究地震地质问题，为了有效的实现这一目标，要完成以下任务：

（1）对属性变量进行预测：地质变量主要是在三维空间上进行变化的，一般地质数据都是对分散点的地质特征的表达，所以，对属性变量进行三维的空间预测是十分重要的。

（2）对地层数据通过可视化表达出来：地层数据作为地震解释员对地质解释进行科学推测和判别的基础，所以要对其进行三维的可视化表达。那些分散的点在进行空间插值实现网格化以后，以网格为基本面组成地表，另外，等值线也是进行可视化表达的重要部分。以网格为基础建立起地层模型，通过连接构成三维立体模型。

（3）对地质体进行可视化表达：传统的地质对象表达方式一般都是二维的，因此无法对地质体进行三维空间特征的分析，进而了解数据体的内部构造。

三、对三维地震地质模型实验系统构建的研究

1.三维地震地质模型实验系统构设计原则

构建三维地震地质模型试验系统不是一蹴而就的，而是一个结合专业性、复杂性以及综合性为主的系统的软件系统，在设计的过程中，不仅要注意遵照软件工程的理论，同时还要注意为系统的扩展做好准备工作。因此，在设计的过程中要注意遵循以下原则：

（1）面向目标原则

面向目标的方法是当前最为系统、应用最为广泛的软件研发方法之一，它一般是对实体进行大致的归类，进而把实体属性与操作方式进行整理形成类。

（2）模块化原则

模块化原则主要是指将软件工程中的原型化和结构化二者合二为一的方法，要先对系统工程的功能进行分解、将模块进行科学划分，选择定义结构比较清晰的类和算法，最后，再对类和算法之间进行有效的协调。

（3）系统界面设计原则

系统界面主要是作为让系统和用户二者进行信息沟通的平台，它不仅能影响到软件系统的使用效果，同时系统是否被用户所接受也有它所决定。由于三维地震地质模型的构建需要很强的专业性，所以这就给模型的构建带来了巨大的挑战，首先这系统的界面要使用方便，直观友好，在色彩搭配以及属性布局上力求简单明了，另外，还要注意把那些用户经常用到的功能属性设置在较为明显的位置。最后，对于每一个操作，都要以最简单的方式输入参数，然后系统做出最科学及时的变换。

2.三维地震地质模型功能模块的设计

三维地震地质模型的模块主要有四大块：数据管理、三维地质模型构成、三维地层模型、以及其他辅佐功能。数据管理模块采取将文本文件进行直接加载进行数据的读取，在对数据库进行网格化后以三维的立体形式进行显示。三维地层模型要经过对模型数据进行保存、数据网格化、生成等值线、构成等值线模型、最后构成地层层面模型。三维地震地质模型的构成主要在上述基础上，将已有的模块通过连接的方式形成立体模型。其他辅佐功能主要是指一些简单的绘制三维图形的工具，比如直线、圆柱等。

3.三维地震地质模型功能的实现

（1）将地震地质数据进行网格化

根据数据库的信息，将所测地区利用不同的颜色来表现不同位置的地层信息。利用三维地层模型将区域内的煤层通过层面的方式进行显示，这样就可以对区域内能源的分布进行大致的了解。

（2）绘制等值线图

等值线能很好地分析地质信息，它不仅能够反映出不同的地层构造，还能反映出平面的变化，在格网数据上绘制出地层的等值线，并生成一定的数据，最后，对三维等值线图进行效果显示，用颜色的深浅来表示地层的起伏变化，可以对地形有一目了然的认识。

（3）三维地震地质模型的生成

在上述步骤完成以后，为了对三维数据库进行全面的观测，需要对这个立体模型进行切剖，可以在垂直或者平面方向上进行切剖。垂直方向的切剖有助于了解地质在深度方向上的变化，而水平切剖则有助于了解地层在某一深处的分布。通过三维地震地质模型的构成，则可以快速的了解到研究区域内的所有地质构造，提高工作效率。

结语

三维地震地质模型的构建对于地形的勘探和研究时极其有力的，但是目前我国的三维模型构建依然有很多问题需要解决，因此，为了更好地进行地震地质的研究，要不断的结合现代技术研发出更多的系统，完善和提高我国的三维模型构建技术。

参考文献：

[1]叶思源；吴树仁；欧阳永龙.地址三维可视化建模极其剖面自动制图应用研究[J]地质与勘探；2011年03期.

[2]程建远，王寿全，宋国龙.地震勘探技术的新进展与前景展望[J].煤田地质与勘探，2009，37（2）：55～58.

[3]陈国良；刘修国；盛谦；张勇慧.一种基于交叉剖面的地质模型构建方法[J].岩土力学；2011年08期.

[4]洪源.三维地震数据可视化研究[D].成都：成都理工大学，2007