在当今煤炭资源开采中，煤田地质勘查工作十分重要，但在实际勘察工作中，无论是勘察方法、勘察对象还是信息处理，在空间上都是三维的，科学运用三维立体技术进行管理和优化效果突出，非常适合地质勘查工作的开展。在工作中，三维地质建模技术是通过适当的数据结构技术在计算机中构建出能够反应地质构造的各种计算机模型，并且及时的将形态、要素以及物理化学属性的分布利用数学模型表现出来，从而达到了解煤田地质构造特征的目的。这种技术的应用有效解决了传统地质信息无法有效表达的缺陷，通过计算机可视化技术在三维空间的角度有效表达了地质构成和内部组成，大大提高了工作效率和质量。
一、三维地质建模技术概述
三维地质模型是一种综合的计算机技术，其应用中包含了概念模型、物理模型、统计学模型和可视化模型等不同的内容，在应用中通过数据处理和模型构建构造出一个完整的计算机应用系统，这一技术最早出现在上个世纪八十年代，在本世纪得到大力的推广和应用。三维地质建模技术主要指的是以计算机技术为基础，寻找适当的数据结构建立地址特征的数学模型技术，采用计算机数学将地质信息以3D真实感图像表现出来。在煤田地质构造勘察中，三维地质建模技术的应用可以实现三维空间中最完整的地质构造解释，即便地质构成再复杂，也能够反应其真实要点，描述地质构造和属性，同时通过仿真技术以及可视化等功能实现复杂地质构造的最真实反应，从而实现了煤田地质构造的三维资料解释、三维地质解释和地质构造仿真模拟等高级需求。
二、三维地质建模技术及其在煤田地质构造中的应用
在煤田地质构造工程中，利用三维地质建模技术能够直观的对地面、地下的地质构成进行分析和研究，采用资料信息通化处理或者集成处理措施，给相关工作人员提供科学有效的地下信息参数。在煤田地质勘探工作中，整个工作要点在于显示三维立体性、直观性、科学性和有效性，让地质构造的断层在三维环境下形成一个整体平面，工作人员通过计算机技术能够直观地了解到地质构成，真实反映出地层、断层之间的切割关系，有效弥补了传统二位剖面图中的不足。同时，由于地质勘探工作研究对象本身是一个三维图形，在勘测的时候必须要综合采用各种先进技术方法，深入调查矿床储存条件和开采条件。
1、煤田地质勘查中三维地质建模分类
按照煤田地质勘查工作的要求，提前分析煤田地质勘查工作是否与三维地质建模工作同时进行，按照这种标准可将三维地质建模技术分为同步开展和分类开展两方面。首先，煤田地质勘探工作中，提前利用钻孔得到的数据制定出三维地质原型，进而形成煤炭层底板等剖面图、高线图的草图，提供给地质工程师再次加工，建立更精确细致的地质模型；第二类是勘查煤炭地质以后，根据已完成的煤层地板的剖面图、高线图等主要数据信息，建立更精确细致的地质模型。更精细的地质模型可以用来设计煤矿或是建设数字矿山。
2.三维地质建模的数据源
勘探煤田过程中，会涉及航空遥感资料、航天遥感信息、地面采样资料、地震剖面图及钻孔资料信息等基础数据资料。所以，煤田地质勘探的原始数据具有数据类型异构、数据源种类繁多、三维空间分布重要等特征，非常适于运用三维地理信息系统管理。要研究煤田构造，必须先对比勘探区域和钻孔里的岩层及煤层，再重点研究地形面、断层面及地层界面等地质曲面的分布规律、空间几何形态、构造历史。
3.煤田勘探里三维地质建模的主要工作程序
3.1用于勘探过程中的地质建模流程
利用钻孔资源建立原型系统过程中，要先合并钻孔分层，分为几个全区能够进行比较的界面，再用界面钻孔点作为样点，建立三维曲面。通过三角剖分钻孔形成的地质界面样点，建立界面基本三角网，再把三角网细分、加密，建立高次曲面三角网，利用三角网插值进行跟踪形成曲面等高线，最后将曲面三维可视化。利用相同方法可以构建松散层底面、地面、煤底面、煤顶面等，在此期间，工程师可以二次加工原始剖面图，结合钻孔地层缺失、地面露头等资料信息，在剖面上适当增加断层，修改煤层顶线、地层界线等，最终形成勘探线剖面图、煤存量计算图、煤层底板等高线。
3.2用于勘探后的地质建模流程
地质工程师通过观察勘探线剖面图、煤层底板等高线图形成对勘查区域的整体形态认识。因为有些勘探队伍中的制图工程师用AutoCAD、MapGIS等绘图软件制作地质图件过程中，可能出现未考虑图件电子版会用于建立三维地质模型，所以，制图工程师所绘制的图形和地质工程师草图相似，并没有运用等高线图做出三维地质模型的特别要求。尽管等高线是表达曲面的一种基本形式，但它和曲面有一定区别，必须用三角剖分等高线，通过连接不规则小三角平面才能形成曲面。制作煤层底板曲面主要分为三步：
首先，连接断面交线和制图员前期打断的需要连接的等高线，重新做断面交线和底板等高线的采样，因为原有的断面交线型值点稠密不均匀，不利于三维曲面的构建，重新采样的点间距要和等高线间距相等；其次，赋予各条等高线高程值，用断面交线和等高线作为限定线限定三角剖分，建立断面交线、等高线限定三角网；最后，用三角网提取地性线，把地性线加到限定线里，再次形成三角网，利用下煤层底板和上煤层底板断面交线形成断层面。
4.三维地质建模对煤田构造的重要作用
4.1使构造要素表达具有立体性和直观性
以往传统剖面图、平面图表达方式里，断层通常只能表示成一条断层线。然而在三维地质建模的三维环境里，断层不仅可以表示成一个面，还能够清楚的看到断层和断层间、地层和断层间的互相切割关系，所以，三维地质建模使煤田构造要素的表达具有直观性和立体性。
4.2同化和集成多类型数据与多源数据
由于煤田地质勘探工作关系到很多种原始数据，怎样管理好和利用好这些数据对地质勘探工作具有重要意义。三维地理信息系统因为具有三维地质建模的各项功能，可以对钻探、地面及物探等手段得到的各种探测资料进行同化或集成处理，进而提升信息一致性。
三.结束语
虽然三维地质建模技术不能替代地质工程师做出判断分析，然而它可以帮助地质工程师更好的分析、表达和理解各种复杂的地质构造现象，并制作求交、虚拟切割等具有精准要求的图形或计算，使地质工程师将更多的精力与时间置于煤田构造规律的研究工作中。
参考文献
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