基于三維剖面的復雜地質體顯式自動建模方法研究

張 源，朱俊鳳，劉 敬，陳浩權，肖艷云

廣東省地質調查院，廣東廣州 510080

當前主流的顯式地質體三維建模方法大體可以概括為基于控制性鉆孔的自動建模和基于三維剖面的半自動交互建模，前者建模速度快、效率高，不需要太多的人工干預（朱良峰等，2004；郭艷軍等，2009；林冰仙等，2013；王國光等，2022），但鉆孔數據不能很好地體現地下斷裂、褶皺、相變等較復雜地質構造的空間展布情況。此外，對于大范圍精細建模中常見的地層互層、倒轉等容易出現多解性的地質現象，進行計算機輔助地層標準化時通常會使問題復雜化，自動插值效果有時與地質認識不符甚至相悖（王丹，2012；程春，2017；冉祥金，2020）；三維剖面交互建模理論上可以解決任意復雜地質結構的構建問題，建模結果可以完全符合專業人員的地質認識，但建模過程，包括前期的數據準備和后續的建模操作，復雜繁瑣，當地質情況復雜、建模范圍較大時，需要大量的人力、物力投入，實際模型成果也非常依賴實施人員的地質認識、三維GIS知識和軟件操作能力，不利于后續模型更新維護（劉順昌等，2021；張源，2021；韓灑，2022；馬朝陽等，2022）。

為突破上述建模方法的局限性，在一定程度上兼顧自動建模的建模效率和剖面建模對復雜地質形態的表現能力，本文提出一種以三維剖面為主要數據源的自動建模方法，盡可能充分利用地質剖面圖所提供的地層產狀、構造信息，并結合DEM、地表平面地質圖、斷層平面分布等數據強約束，使建模結果盡可能趨近地質剖面所表達的地下地層形態特征，同時降低人機交互成本，盡可能避免三維空間的人機交互操作，提高復雜地質體的建模效率。

事實上，剖面線數據并不是非常良好的可用于空間插值的建模數據，想要以顯式插值實現剖面自動建模，需要剖面密度較高、分布均勻、剖面上地質構造情況相對比較簡單，地層接近水平層狀，并且剖面間地層對應情況良好（王波等，2021；王麗坤等，2022；王榮亮等，2022；鄭小杰等，2022；朱宇辰和李茜，2022）。此外，在此前的剖面自動建模探索中較少使用更多的約束數據參與模型構建（Tao Z G et al.，2021；賈娒和劉星，2022；曾敏等，2022）。為適應更普遍的建模需求，本文嘗試提升剖面表達的地層復雜度，增加對特定情況下的復雜斷層交錯、褶皺、侵入巖、火山通道等可造成水平向地層單元破碎、垂向多解和倒序地質構造的處理和支持，引入地質圖、平面斷層控制地層構造走向和平面分布，使建模結果盡可能貼合建模數據和專業人員的地質認識。

本文詳細介紹了該方法的建模過程，包括建模數據準備及處理、構建斷層分段面、構建框架（一級）地層模型、構建精細（二級）地層模型，并重點介紹了該建模方法解決的難點問題。以4 km 為間距布置北西向平行剖面，將廣東省陸域范圍分割成等寬不等長的條帶狀區域，然后應用該方法，以每個條帶狀區域為初始建模單元進行三維地質建模，最后將各條帶三維模型無縫拼接，得到整個廣東省1∶25 萬基巖三維模型。該方法能夠為大范圍復雜地質體快速建模提供借鑒。

1 建模過程

建模過程從操作上主要分為數據與預處理、模型構建兩大部分，從流程上可以劃分為建模數據準備及處理→地層分類→模型構建，模型構建又可細分為構建斷層分段面→構建框架（一級）地層模型→構建精細（二級）地層模型?；窘Ａ鞒倘鐖D1。

圖1 基本建模流程圖Fig.1 Basic modeling flow chart

模型構建的總體思路是通過研究、總結剖面和地質圖上地層形態結構特征，結合單元格交互建模對于廣域建模分而治之的操作方案（雷傳揚等，2022），以及自動建模多級地層分級約束的思路（許國等，2022），篩選相鄰剖面上的斷層線和貫穿整個剖面的地質界線，結合平面斷層線和地質圖上地質界線，按照線傾向自動生成垂向的分段曲面，將建模區域劃分為類似單元格的分塊，再在分塊內使用接近水平走向和接近垂直走向的地質體的地層界線逐級細分，按照上下疊覆關系依序構建，直至所有地質塊體生成完畢。

1.1 建模數據準備及處理

建模數據的準備主要是對參與建模的地質剖面圖、地質圖、斷層線、DEM 等數據進行標準化和一致性處理，解決各個數據內部和不同數據之間的邏輯沖突、坐標差異和空間拓撲錯誤，并借助Map-GIS三維數據生產工具進行三維化，為之后的建模做準備。

1.1.1 數據標準化處理

參與建模的空間數據，包括地質圖、斷層線、地表地形數據以及地質剖面圖等，需轉換為矢量數據并具有統一坐標系和投影參數。因此對于不滿足要求的數據，需進行坐標系轉換、投影變換、空間校正和比例尺統一等，以保證各個數據所描述的空間位置相同。

平面地質圖、地質剖面圖等，需按照最新的區域地質背景建立標準地層，并將地層屬性掛接到數據屬性中。平面地質圖的最小地質單元要滿足精度需求，且數據為最新數據，如沒有現成數據，還需考慮重新編圖。如本次三維地質建模實踐中，廣東省沒有已編制好的全省1∶25萬地質圖，因此部署了1∶25萬地質圖更新編圖，最小地質單元到組。地質剖面圖為圖切剖面，根據地質圖上剖面線位置，參考已有鉆孔數據、地質圖上產狀信息、斷層信息等，繪制地質剖面圖。

此外，為滿足后續數據三維化的需要，需對地質剖面圖補充鉆孔中心線和地層線圖層，其中鉆孔中心線需包含正確的三維坐標信息，地層線應包含邊界線類型的說明。鉆孔中心線是指剖面首尾兩端的垂直線，鉆孔中心線位置與地層線中邊界線重合且不能超出地表線及基底線，坐標值必須與圖面切線兩個端點坐標一致，標高與實際高程一致，以保證后續計算的比例尺正確，每根鉆孔中心線只保留兩個端點共兩行數據。表1、表2分別為剖面地層線和鉆孔中心線的屬性結構及要求。

表1 剖面地層線屬性結構說明Table 1 Description of profile stratigraphy attribute structure

表2 剖面鉆孔中心線屬性結構說明Table 2 Description of attribute structure of section drilling center line

1.1.2 數據三維化

在后續建模中，將使用三維數據進行插值，因此，數據準備完成后，使用MapGIS 提供的數據三維化工具進行三維數據的生成。二維剖面根據剖面起點、終點的橫縱坐標和海拔高程，系統自動導入三維場景生成三維剖面；地表平面數據，包括平面地質圖、地表地形數據、斷層平面分布數據，可根據地表高程數據插值生成三維數據。圖2為廣東省三維剖面和DEM數據疊加顯示效果圖。

圖2 廣東省三維剖面和DEM數據疊加顯示效果圖Fig.2 Superimposed display effect of 3D profile and DEM data in Guangdong Province

為簡化上述數據生產過程，提高數據生產效率，結合地質專業人員在實際數據生產中軟件使用習慣，在項目實踐中開發了一系列小工具用于輔助上述數據的生產，包括用于剖面框架生成的圖切剖面工具；用于剖面必要圖層生成、屬性標準化、邊界識別提取、斷層屬性關聯的剖面預處理工具組；用于斷層交錯關系自動判斷和排序的斷層排序工具；用于控制三維數據在空間中移動和縮放的數據移動和比例變換工具；用于實現二維、三維剖面互轉以便于剖面編輯的剖面轉換工具等。在這些輔助工具的幫助下能更方便地進行建模所需數據的生產，數據結果也更加標準規范。

1.1.3 數據一致性檢查校正

由于數據編制時間、編制方法、測量精度、插值精度等數據生產、編輯過程不可避免地會造成數據誤差，因此需對數據一致性進行檢查校驗。數據一致性校驗包括空間范圍的一致性檢查、必要屬性結構及其屬性值的完備性以及數據間關聯屬性的一致性檢查、地質圖上地質界線及其地層屬性與剖面圖上對應地層的一致性檢查、地表地形面與三維剖面地表線形態一致性檢查、剖面底部高程誤差檢查等?？臻g范圍一致性要求所有參與建模的數據坐標系一致并正確。必要屬性結構及其屬性值的完備性是指重要數據，如剖面地質區、地質線、斷層線、軌跡線、斷層平面分布線等數據的屬性結構是否符合要求，屬性項有無缺漏或錯誤。對于不符合要求的數據，要修改直到符合要求。數據間關聯屬性的一致性檢查是指關聯數據的屬性是否匹配問題，如剖面地表部分的地層分區要與地質圖保持一致，剖面的地表高程要與建模區內地表高程數據保持一致。地質圖上地質界線及其地層屬性與剖面圖上對應地層的一致性檢查是指兩者之間地層屬性要保持一致。地表地形面與三維剖面地表線形態一致性檢查是指兩者是否在地表面上完全重合。剖面底部高程誤差檢查是指剖面底部高程是否為建模深度。

根據需求在項目實踐中開發了相應的自動檢查工具，可輸出相應的檢查報告，輔助數據生產人員了解數據問題并進行針對性修正。

1.1.4 人工干預屬性處理

在實際建模過程中，為了在一定程度上引入專家經驗和地質專業認識，在軟件自動判斷不夠準確時能實現人工干預，在功能實現上，將剖面地質界線的傾向及其交錯、接續關系的參數放開并可作為剖面線屬性填充到建模數據中。該屬性可按照地層在剖面上的大致走向分為垂直向和水平向，而垂直向又可分為回旋向和斷塊向。由此，在實際建模過程中，建模人員可根據地質專業認識判斷地層發展形態，并為剖面地質界線添加相應的分類屬性，以控制地層線的使用順序并選擇地層面構建算法，在一定程度上實現人工干預的建模過程。

1.2 構建斷層分段面

斷層在地質模型中常用地層分界面進行表達，是影響其他地層面生成的重要約束數據。因此，對于有斷層體現的建模區域，會在構建地層面前將斷層面先構建出來。實際建模時，通過剖面斷層線提供的傾向、傾角、埋深和影響地層以及平面斷層反映的斷層平面長度、走向和相互關系等，可以自動構建出三維斷層面。同時，在這些斷層面中，篩選出將建模區域整體截斷的斷層面作為區域分段面，使建模區域沿斷層構造走向細分塊段，降低單個建模塊段內的地層構造復雜度，為之后的地層面構建奠定基礎。同理，使用數據分段工具，建模人員可以在數據中任意指定位置生成分段線，切分沒有自然分段線的復雜數據，優化建模操作。圖3 為基于斷層面和剖面對建模區域分段的示意圖，圖中5條剖面線和一個斷層面將建模區域分成8個塊段。

圖3 基于斷層面和剖面對建模區域分段的示意圖Fig.3 Schematic diagram of modeling area segmentation based on fault plane and profile

1.3 構建框架（一級）地層模型

斷層分段面構建完成后，即可進行地層面的構建。首先判斷剖面上總體的地層傾向分布趨勢，按照水平走向和垂直走向的劃分，從剖面和地質圖上提取框架地層分界線，按照地層線形態、剖面間地層對應情況、地質圖上地層界線形態，參照剖面線屬性，選擇插值或產狀推斷等對應的構面算法構建框架地層分界面，并通過求交迭代和曲面外推方式處理面拓撲一致性，最后按照三維空間關系分組合并，封閉成體，保證地質體的空間拓撲正確。

1.4 構建精細（二級）地層模型

在構建的框架（一級）地層基礎上，分別在水平方向和垂直方向框架地層內進行精細地層構建。在水平向地層內，按照地層疊覆關系和地層順序，逐層提取地層線插值構建；在豎直向地層內，按照地層與剖面、地質圖的鄰接關系確定構建順序，補全區段內地層線，并根據補全的地層線形態選擇相應的算法進行地層曲面構建，通過不斷迭代判斷修正，消除曲面自相交等拓撲錯誤后，封閉生成地質體，并根據剖面、地質圖與地質體的空間關系賦予相應的地層屬性，最終得到完整地質體模型。

2 建模難點

2.1 地層間拓撲問題處理

傳統的地層顯式建模方法是按照地層順序從上至下或從下至上，受限于插值方法，此種建模方式要求地層滿足水平方向分布，構建出層層疊加的模型效果。而隱式建模會將整個建?？臻g細分，通過離散網格追蹤出地層面或地層屬性在空間中的分布，再轉變成地層結構模型，但這種方法難以在剖面和地質圖部分實現強約束（Guo J T et al.，2021）。

復雜地質圖建模中，由于同時存在水平向和垂直向分布的地層，為保證地層拓撲關系上盡可能正確，在算法上首先判斷地層總體的傾向分布趨勢，按照水平向和垂直向的劃分構建一級地層，保證一級地層整體的拓撲正確后，在一級地層內按照相同的分類進行持續迭代細分，直至建模完成。

在水平向地層內部構建時，按照層狀地質體疊覆關系從上至下逐層構建。在豎直向地層內部構建時，參照標準地層順序，優先構建剖面和地質圖同時約束的塊體，然后構建只有地質圖約束的塊體，最后構建只有剖面約束的塊體。在構建豎直向地層間的接觸面時，為解決不同地層參與建模的數據不同而導致的產狀計算偏差，需要在構建地層時向外延展一段距離，并在構建層面時與已構建的地層面持續進行相交判斷，確保接觸面間沒有空隙，同時不穿過其他未構建的地層范圍。以此保證建模結果能充滿整個建?？臻g，不出現重疊、漏洞、自相交等錯誤。

2.2 不連續、不對應地層線自動補全

在區域分段內進行建模時，會將地層整體作為一個對象進行處理，由于地層沉積或地質運動影響，在一個建模單元內，同一個地層分布并不連續、相鄰剖面上相同地層線長短不一、產狀不同甚至相反，為保證建模結果的地質規律正確，需要將斷開的地層線延長或補充完整。首先按照地層接續關系將地層線直接相連，再與建模地層剖面逐個進行相交判斷，如果相交則需要將連接線段進行拉伸，保證線段不穿過未建地層（包括當前地層本身）的空間范圍。圖4 為剖面不連續地層補全示意圖，該處地層建模順序為A-B-C，因為A 地層已構建，則圖中紅色加粗地層線已被使用，不能作為地層B 的邊界線，按照模型拓撲要求和建模順序，則B 的地層線為藍色細線，補充時，先將兩條線直線相連，則會穿過還未構建的地層C，則需要將地層線向上拉伸，確保不穿過未建的B 和C地層，最終得到的連續曲線就是該剖面上B 地層的建模邊界線。

圖4 剖面不連續地層補全示意圖Fig.4 Schematic diagram of section discontinuous formation completion

2.3 不規則曲面構建

本文建模方法以三維地質剖面和地質圖作為主要建模數據，僅通過地層曲面的外輪廓進行曲面構建，且在剖面對應情況較差的區域輪廓邊界并不完整，因此，現有的顯式插值方法都不太適用，容易出現不合理的尖滅或形態突變，特別是對于波浪形曲線表示的不整合、造成垂向多解的侵入巖、平臥褶皺和火山通道等，通過外輪廓插值難以實現這些曲面的形態表達。

為此，本文建模算法借鑒了morphing 變形算法（肖巍峰等，2015；許珂和徐亞杏，2018；潘卓等，2020），采用自動化交互建模的思路，模擬地質人員進行交互建模時對這些不規則曲面的處理方法，采用地層線自動補全算法將地層線補充完整后，對地質圖邊界和剖面地層線進行細分，將所有線段離散成等距的點，然后根據地質圖上地質界線的形態和剖面地層線的傾向自動推斷各個位置的產狀，根據產狀連接依序構建分段面，并與已有分段面和地層面進行相交判斷，若相交則在局部進行進一步細分，調整曲面形態和產狀，規避分段間的自相交現象，將所有分段面合并后即可得到完整的地層曲面。圖5 為不規則曲面構建示意圖，圖中為兩條剖面和對應地質圖的地層界線，將三段地層線細分后根據剖面線段的產狀和地質圖地層界線的彎曲形態計算第一段面的產狀，進而推斷地質圖界線上點在第一段的位置，連接構成第一段曲面，而后以此類推逐段構建，直至地層面構建完成。

圖5 不規則曲面構建示意圖Fig.5 Schematic diagram of irregular surface construction

此外，對于僅在單條剖面存在的豎直向地層輪廓線，算法會根據地質圖上地質邊界形態和剖面地層線產狀構建回旋式的產狀曲面，并通過機器學習內插的方式確定地層面的下沿范圍，避免生成的地質體與相鄰剖面相交，如圖6。

圖6 回旋式曲面構建示意圖Fig.6 Schematic diagram of convoluted surface construction

3 應用實踐

應用本文建模方法，以三維平行地質剖面為基礎數據，結合地表地形數據（DEM）、平面斷層、平面地質圖等數據，快速、自動構建了廣東省1∶25萬基巖三維模型，模型深度2.5 km，最小地質單元到組。采用的建模軟件是以MapGIS10三維地學建模模塊為基礎，自主研發的工具軟件。為了降低大面積三維地質建模的難度以及提高建模效率，采用平行剖面分割建模區域的方法，將廣東省全省陸域范圍分割成條帶狀區域，然后以每個條帶狀區域為初始建模單元進行三維地質建模，最后進行模型的無縫拼接，得到整個區域的三維地質模型。平行剖面繪制采用圖切剖面法，平面地質圖為更新的廣東省1∶25萬地質圖。

第四系層狀模型采用基于地質分區圖的地質體快速建模，建模數據為鉆孔數據和地質圖數據。第四系模型和基巖模型采用基巖面進行約束控制。本文只介紹基巖三維模型的構建。

3.1 廣東省地質背景

廣東省地層發育，自中—新元古界至第四系均有出露，地層出露面積占陸地總面積的65%，沉積建造類型復雜，賦存各類沉積礦產。

廣東省地處東南沿海大陸邊緣，為環太平洋中新生代巨型構造—巖漿帶之陸緣活動帶的一部分，地質構造復雜多樣。在漫長的地質發展歷史中，經歷了多次強烈的地殼運動和斷裂構造運動。各主要構造期均伴有規模不等的巖漿侵入活動，形成了遍布全省的不同類型、大小不一的侵入體，分布面積達60000 km2，尤以粵中及粵東沿海最為集中，組成巨大的東西向及北東向復式巖帶。在規模上，以燕山期最為宏大，出露面積最廣，幾乎遍及全省，次為晉寧期及加里東期，喜山期活動規模最小，零星分布。

廣東省火山巖發育，自中元古代至第四紀均有火山活動，共有51個含火山巖的地層?；鹕交顒泳哂卸嗥谛院投嘈匦?，根據火山地層建造、火山作用等特征，結合地殼運動用構造旋回可劃分為晉寧、加里東、華力西—印支、燕山及喜馬拉雅等5個構造巖漿旋回。

全省在地質歷史時期經歷過多次劇烈的地殼運動，形成了一系列規模不一、性質不同的斷裂，尤其是規模大、切割深及反復活動的深、大斷裂，不僅控制了山川地勢的展布、地層與巖石的分布、中—新生代斷陷盆地的形成與發展，而且控制著地下水的分布與出露。據查明，全省斷裂構造骨架主要由區域性主干斷裂帶和區域性斷裂帶構成（圖7）。

區域性主干斷裂帶一般是構造單元或造山帶的邊界。這種斷裂帶規模大，長達百千米以上，寬數千米至數十千米；斷裂切割深，一般切穿硅鋁層或硅鎂層，局部切入上地幔；具有多旋回、繼承性和長期活動特征，對盆地沉積、巖漿活動、變質作用及成礦作用等均有明顯控制作用。這類斷裂帶有3 條：吳川—四會斷裂帶、河源斷裂帶、蓮花山斷裂帶（莊文明等，2017）。

區域性斷裂帶具以下特征：規模較大，延伸可達數百公里，寬幾至幾十公里；切割較深，至少切穿結晶基底；對沉積、巖漿、成礦等有明顯控制作用，具長期活動特征，常為廣東省次級構造單元邊界。這一級別的斷裂帶主要有北北東—北東向、北西向及近東西向三組，另外還有一組弧形斷裂帶。

3.2 平行剖面線布置

廣東省地質構造走向以北東向為主，北西向為輔，廣東全省平行剖面線布置采用垂直于主構造走向的方向，即北西向。同時結合模型精度（1∶25萬）要求，以4 km（1∶25 萬區域地質調查路線布置密度）為間距布置，以盡可能反映地貌及地質構造走向的垂向截面形態，并減少剖面間一致性處理的難度和工作量。通過咨詢地質專家意見，首先確定第一條主干剖面位置，然后依次以4 km 為間距布置北西向剖面，剖面總計240條。

對于北西向及東西向斷層，本文建模方法也能很好地兼容。與北東向斷層類似，北西向或東西向斷層在建模時也可作為構建斷層分段面的依據，將建模區域細分，降低單個建模塊段內的地層構造復雜度。如圖8，紅色斷層為近似北西向斷層，三維模型構建時以該斷層為分段面，將建模區域分為兩塊，然后再在區塊內根據三維剖面形態構建三維模型。

3.3 三維模型構建

3.3.1 主要建模數據來源

本次建模主要數據源包括廣東省1∶25萬地質圖、240 條平行剖面、廣東省1∶25 萬DEM 數據、平面斷層分布圖（從基礎地質圖提?。?。圖9展示了主要建模數據。

圖9 平行剖面線布置、地質圖和斷層線以及平行剖面圖Fig.9 Layout of parallel profile lines,geological map,fault line and parallel profile

1、廣東省1∶25萬地質圖

已有數據中，沒有編制好的廣東省1∶25 萬地質圖，且考慮到近二十年來廣東省在編圖和區域地質調查成果上取得的新進展，因此，部署了廣東省1∶25萬地質圖更新編制。

在系統收集和綜合分析已有資料的基礎上，以《廣東省重要礦產資源潛力評價》（楊大歡等，2013）、《廣東省及香港、澳門特別行政區區域地質志》（簡稱“新版《廣東省地質志》”）（莊文明等，2017）成果為基礎，利用2010年以來完成的55幅1∶5萬區域地質調查成果，分幅更新全省1∶25 萬基礎地質圖，并完成接邊和拼接，得到全省1∶25萬地質圖。

2、平行剖面

平行剖面繪制采用圖切剖面方法，以更新后的廣東省1∶25 萬基礎地質圖為底圖，按照剖面布置線，以橫、縱向比例尺1∶250000進行繪制，繪制深度為黃海高程0米標高以下2.5 km。圖切剖面只完成不同地質界線、地質體標識和屬性填充，不進行花紋填充。不表達巖脈（特殊意義的巖脈除外）和第四系。每條剖面經內審后都經過地質專家評審并按照專家意見修改，以盡可能最大限度的與專家的認知一致。

3.3.2 全省三維地質模型（基巖部分）

由于全省面積大，三維地質模型數據量過大，整體展示受版面影響清晰度不夠，因此采用分塊方式（圖10）進行展示，全省模型分四塊進行展示。

圖10 廣東省基巖三維模型效果圖Fig.10 Rendering of bedrock 3D model of Guangdong Province

3.3.3 典型區域三維地質模型

3.3.3.1 層狀地層

圖11為層狀地層區域三維地質模型與三維平行剖面對比圖。該處根據地層線或斷層線進一步細分為3 段進行建模，每段可以看作是層狀地層，構建的三維模型和三維剖面完全吻合，地層接觸關系正確，曲面平滑，沒有空洞或三角面等，空間拓撲關系完全正確，本文建模方法對層狀地層區域能夠很好地表達。

圖11 層狀地層三維地質模型和剖面對比圖Fig.11 Comparison diagram of 3D geological model and profile of layered stratum

3.3.3.2 侵入巖

圖12 為侵入巖構造區域三維地質模型與三維平行剖面對比圖。該區位于粵東潮州地區，巖漿侵入活動強烈，形成了巖株、巖基等不同類型、大小不一的侵入體。構建的三維模型和剖面完全吻合，模型內部很好地表達了侵入巖和地層的接觸關系、巖漿侵入的時間先后關系等，空間拓撲關系正確。

圖12 侵入巖三維地質模型和剖面對比圖Fig.12 Comparison of 3D geological model and profile of intrusive rock

3.3.3.3 褶皺構造

圖13為褶皺地質構造三維模型和三維剖面對比圖。該區斷裂活動強烈，形成明顯的褶皺地質構造。構建三維地質模型時，以斷裂線進一步將建模區域細分，然后再構建每個細分單元，最后進行模型的拼接。構建的三維地質模型與剖面完全對應，很好地表達了褶皺等造成水平地層單元破碎的地質構造。

圖13 褶皺構造三維地質模型和剖面對比圖Fig.13 Comparison of 3D geological model and profile of fold structure

4 結語及展望

4.1 結語

（1）以三維地質剖面為基礎的自動建模方法實現了地質剖面直接參與，地形、地質圖、斷層等數據強約束下的顯式三維地質自動建模過程。

（2）應用該建模方法，使用240 條平行剖面分割建模區域，然后以每個條帶狀區域為初始建模單元進行三維地質建模，最后進行模型無縫拼接，首次完成了廣東省全省陸域范圍1∶25 萬基巖三維建模。

（3）針對建模區域內多種復雜地質現象，在大尺度上，通過地層總體形態走向分類分級處理，著力保證模型塊體間的拓撲正確性；在小尺度精細建模中一定程度上實現了斷層交錯、褶皺、侵入巖、火山通道等形態變化快、產狀突變、垂向多解、難以插值的地層面的自動構建。

（4）對局部不符合總體規律的特殊形態地質體進行針對性開發，解決僅有剖面約束的地層向下收斂插值、同區段同地層不相鄰且總體產狀相反等現象的自動構建；并結合數據處理要求開發了一系列數據生產、檢查、編輯和輔助建模工具。

（5）該方法改善了復雜地質體建模只能通過人機交互實現的現狀，提高了建模效率,可以為大范圍復雜地質體快速建模提供借鑒。

4.2 展望

由于廣東省地質條件復雜、建模面積大，該方法還存在一定局限性。在地層形態表達上，算法沒有考慮不同地質地貌單元間的形態特征與差異并做適配和調整；算法也沒能兼容所有復雜地質構造情況，特別是在多種地質構造組合影響下的地層形態，水平方向分布的縱向回旋狀地層，以及剖面間地層及其形態完全不對應、產狀倒轉等。此外，在當前難以處理的地質構造處，容易出現地層面破碎、懸掛三角面等拓撲錯誤。針對這些問題，將進一步深入研究，提升算法的兼容性，提高模型精度。