به سوی مدل‌سازی زمین‌شناسی منطقه‌ای سه‌بعدی خودکار و سازگار از نظر توپولوژیکی از مرزها و نگرش‌ها

خلاصه

مدل‌های زمین‌شناسی سه‌بعدی، نمایش‌های مهمی از نتایج بررسی‌های زمین‌شناسی منطقه‌ای هستند. با این حال، فرآیند ساخت مدل‌های زمین‌شناسی سه‌بعدی از عناصر زمین‌شناسی دوبعدی (2 بعدی) دشوار است و لزوماً قوی نیست. این مقاله روشی را برای مهاجرت از عناصر دو بعدی به مدل های سه بعدی پیشنهاد می کند. ابتدا، رابط های زمین شناسی با استفاده از تابع پایه شعاعی هرمیت (HRBF) برای درونیابی مرزها و داده های نگرش ساخته شدند. سپس اجسام زمین شناسی زیرسطحی از محدوده نقشه فضایی با استفاده از روش بولی بین سطح HRBF و جسم بنیادی استخراج شدند. در نهایت، سطوح بالای اجسام زمین‌شناسی با جفت کردن مرزهای زمین‌شناسی به مدل‌های ارتفاعی رقومی ساخته شدند. بر اساس این گردش کار، یک سیستم نمونه توسعه داده شد، و ساختارهای زمین شناسی معمولی (مانند چین خوردگی ها، گسل ها و طبقات) شبیه سازی شدند. حالت های زمین شناسی از طریق این گردش کار بر اساس داده های بررسی زمین شناسی واقع بینانه منطقه ای ساخته شد. فرآیند ساخت مدل سریع بود و مدل های حاصل با محدودیت های داده های اصلی مطابقت داشتند. این روش می تواند در سایر زمینه های مطالعاتی از جمله زمین شناسی معدنی و بررسی های ژئوتکنیک شهری نیز مورد استفاده قرار گیرد.

کلید واژه ها:

نقشه زمین شناسی ; HRBF ; رابط زمین شناسی ؛ بولی ؛ استخراج

1. معرفی

بررسی زمین شناسی منطقه ای بررسی سیستماتیک وضعیت زمین شناسی و معدن در منطقه مورد نظر است. مأموریت اصلی بررسی زمین شناسی، بررسی و تشریح نگرش ها، توزیع، اجزا، سن و روابط متقابل بدنه های زمین شناسی (طبقه ها و سنگ ها)، ایجاد پایگاه های اطلاعاتی نقشه های زمین شناسی منطقه ای و ارائه داده های اساسی برای ساخت زیرساخت از طریق تئوری های زمین شناسی است. به عنوان مثال، زمین شناسی، ژئوفیزیک، و ژئوشیمی) و همچنین فناوری نقشه برداری دیجیتال. نقشه های زمین شناسی و نقشه های مقطعی روش های سنتی بیان نتایج بررسی زمین شناسی هستند. با این حال، تصور و درک توسعه زیرزمینی اجسام زمین شناسی از طریق نقشه های زمین شناسی دو بعدی بسیار دشوار است. با توسعه گرافیک کامپیوتری و فناوری مدل سازی سه بعدی،1 ، فرانسه [ 2 ]، انگلستان [ 3 ] و آلمان [ 4 ]. نتایج مدل سازی برای ارزیابی خطر لرزه ای [ 5 ]، تجزیه و تحلیل آماری زمین شناسی [ 6 ]، ارزیابی آب های زیرزمینی [ 7 ]، مدل سازی وارونگی ژئوفیزیکی [ 8 ] و اکتشافات زمین گرمایی [ 9 ] اعمال شد . برخی از کشورها نتایج را در اینترنت منتشر کرده اند. متأسفانه، تبدیل نقشه‌های دو بعدی به مدل‌های سه بعدی دشوار و زمان‌بر است.

ساخت‌وسازهای زمین‌شناسی سه‌بعدی سنتی عمدتاً مدل‌سازی دستی مبتنی بر سوراخ‌های حفاری [ 10 ، 11 ، 12 ] و مقطع [ 13 ، 14 ] با بسیاری از فعل و انفعالات دستی است. حجم کار زیاد و راندمان پایین مرتبط با کار با مناطق و مجموعه داده های بزرگ مطالعه معمولاً برای کارکنان زمین شناسی مشکل ساز است. بر اساس تجربه سازمان زمین شناسی بریتانیا (BGS) در تولید نقشه های زمین شناسی سه بعدی در مقیاس 1:50000 در نرم افزار GSI3D با ادغام نقشه های توپوگرافی، داده های حفاری، نقشه های زمین شناسی و سایر داده ها، راندمان مدل سازی سه بعدی می تواند کمتر از دو باشد. کیلومتر مربع در روز [ 3]. امروزه بررسی‌های زمین‌شناسی منطقه‌ای 1:50000 در سراسر کشور در چین انجام می‌شود. داده‌های مدل‌سازی که می‌توان به‌طور کلی به دست آورد، نقشه‌های زمین‌شناسی دوبعدی شامل نگرش‌ها، مرزها و بخش‌های مسیر است. این مقاله بر روی این موضوع تمرکز دارد که چگونه می توان مدل زمین شناسی منطقه ای سه بعدی را بر اساس این داده ها برای کمک به اکتشاف مواد معدنی و پیش بینی خطرات زمین شناسی ساخت.

هدف از این کار توسعه روشی برای ایجاد سریع، توپولوژیکی سازگار و خودکار مدل‌های زمین‌شناسی سه بعدی منطقه‌ای بود. فرآیند ساخت به دو بخش مدل سازی زیرزمینی و مدل سازی سطوح بالا تقسیم شد. ابتدا، مرزهای زمین شناسی برای ساخت رابط های زمین شناسی بین اجسام تحت محدودیت نگرش ها با استفاده از روش ضمنی تابع پایه شعاعی هرمیت (HRBF) استفاده شد. سپس بخش‌های زیرزمینی اجسام زمین‌شناسی با استفاده از روش بولی صورت – بدن بین رابط‌ها و بدنه اصلی منطقه نقشه توسعه یافتند. در نهایت، سطوح زمین‌شناسی بالایی با جفت کردن مرزها با مدل‌های ارتفاعی رقومی (DEMs) ساخته شدند.

ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 مطالعات مرتبط را ارائه می کند. در بخش 3 ، عناصر مدل‌سازی مورد استفاده در این مطالعه را معرفی می‌کنیم. بخش 4 گردش کار روش مدل سازی ما را ارائه می دهد. بخش 5 روش ساخت سطوح بالایی بدنه ها را توضیح می دهد. بخش 6 روش اصلی استخراج مدل های زمین شناسی از زیرسطح منطقه نقشه را مورد بحث قرار می دهد. ما چندین الگوریتم را توصیف می کنیم که می توان از آنها برای تقاطع سطح HRBF با خطوط و مثلث ها در بخش 7 استفاده کرد . در بخش 8 ، ما نتایج و تجزیه و تحلیل آزمایش‌های مدل‌سازی را ارائه می‌کنیم. در نهایت، در بخش 9ما نتیجه گیری می کنیم و جهت کار آینده را پیش بینی می کنیم.

2. کارهای مرتبط

نقشه های زمین شناسی مهم ترین نتایج بررسی های زمین شناسی است. برای ارضای تقاضا برای نمایش اطلاعات عمیق زمین‌شناسی، معمولاً لازم است نقشه‌های دوبعدی تک لایه به مدل‌های سه‌بعدی گسترش داده شوند [ 15 ]. برخلاف اشیاء مهندسی معمولی، هندسه‌ها و توپولوژی‌های پیچیده و وابستگی مقیاس و روابط سلسله مراتبی درگیر در چنین کاری، سیستم‌های CAD سنتی را برای مدل‌سازی پیچیده زمین‌شناسی نامناسب می‌سازد. بنابراین، نیاز فوری به توسعه سیستم‌های مدل‌سازی زمین‌شناسی خاص وجود دارد که می‌توانند برای ایجاد مدل‌های زمین‌شناسی استفاده شوند [ 16 ، 17 ].

روش‌های مدل‌سازی رایانه‌ای سه بعدی را می‌توان به طور کلی با توجه به ویژگی‌های هندسی اشیاء هدف به دو نوع طبقه‌بندی کرد، از جمله: مدل‌سازی بدنه منظم و مدل‌سازی بدن نامنظم. روش مدل‌سازی بدن منظم معمولاً در طراحی به کمک رایانه (CAD)، مانند CSG و Voxel [ 18 ] استفاده می‌شود. قطعات مکانیکی [ 19 ] و ساختمان‌ها [ 20 ] معمولاً با روش مدل‌سازی بدنه منظم مدل‌سازی می‌شوند. در همین حال، برای ساخت مدل های سه بعدی صاف، روش های متعددی برای ساخت سطوح بر اساس درون یابی مقادیر و گرادیان ها ایجاد شده است. سطح معادله دیفرانسیل جزئی (PDE) پیشنهاد شده توسط بلور و همکاران. می تواند داده های محدودیت را برای ایجاد یک سطح صاف درون یابی کند [ 21]. کار و همکاران نقاط پراکنده را با استفاده از تابع پایه شعاعی برای به دست آوردن یک سطح ضمنی با استفاده از نقاط افست تنظیم شده دستی برای یافتن یک interpolant غیر بی اهمیت [ 22 ]. برای اجتناب از نقاط افست، Macedo و همکاران. [ 23 ] استفاده از HRBF را برای درونیابی مستقیم مقادیر و نرمال پیشنهاد کرد. این سطوح به طور گسترده در CAD/CAM استفاده شده اند و مدل سازی سطح را بسیار ساده تر کرده اند.

فناوری مدل‌سازی سطح می‌تواند سطح فضایی پیچیده را بسازد و برای توصیف ساختارهای طبیعی با اشکال نامنظم و ویژگی‌های پیچیده درونی مناسب است. به عنوان یک نتیجه، آن را در مدل سازی زمین شناسی سه بعدی استفاده شد. در سال‌های اخیر، مدل‌سازی سطح ضمنی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. بهبود یافته است بنابراین می توان آن را با داده های زمین شناسی تنظیم کرد، به عنوان مثال، با استفاده از تجزیه و تحلیل Eigen برای شبیه سازی چین خوردگی ها [ 24 ، 25 ]. با کمال تاسف می گوییم که فقط سطوح ساختاری بدون بدنه های زمین شناسی خاص ساخته شده اند. ایده استفاده از سطح ضمنی برای ترسیم خطوط اصلی زمین شناسی نیز برای ساخت رابط های زمین شناسی استفاده شد [ 17 ، 26] و استخراج اجسام زمین شناسی اساسی. این روش‌های پیشنهادی اجسام زمین‌شناسی را به دقت شبیه‌سازی می‌کنند اما برای ساختن نقشه‌های زمین‌شناسی سه بعدی در مقیاس بزرگ استفاده نشده‌اند. علاوه بر این، روش های مدل سازی به اندازه کافی کارآمد نیستند و مدل ها نمی توانند از نقاط کنترل عبور کنند.

مزایای روش ضمنی نیز شرکت های نرم افزاری حرفه ای را به خود جلب کرده است و برخی از بسته های نرم افزاری مدل سازی زمین شناسی مانند Leapfrog [ 27 ، 28 ]، Micro Mine [ 29 ] و Vulcan [ 30 ] بسته های مدل سازی تابع پایه شعاعی را ارائه کرده اند. این پلتفرم‌های مدل‌سازی سه‌بعدی کاربرپسند و کارآمد، ساخت راحت مدل‌های زمین‌شناسی را ممکن می‌سازند [ 31 ]. با این حال، این سکوها عمدتاً بر مجموعه داده‌های حفاری متمرکز هستند و استفاده از آنها در مدل‌سازی بررسی زمین‌شناسی چالش برانگیز است.

با توسعه روش‌های مدل‌سازی سه‌بعدی زمین‌شناسی، برخی از روش‌های مدل‌سازی جدید بر اساس ویژگی‌های زمین‌شناسی، از جمله درونیابی میدان پتانسیل، روش تصادفی و عدم قطعیت پیشنهاد شده‌اند. مدل‌های زمین‌شناسی سه‌بعدی منطقه‌ای [ 32 ]، و همچنین ساختارهای بنیادی با این روش‌ها شبیه‌سازی شده‌اند، از جمله چین‌خوردگی‌ها، گسل‌ها [ 33 ]، ساختار مخزن وارونه شده از پاسخ جریان سیال دینامیکی [ 34 ]، گنبدها [ 35 ] و ساختارهای چندلایه. برخی از بسته‌های نرم‌افزاری، مانند بسته TProGS، تحقق‌های زمین‌شناسی تصادفی را از طریق شبیه‌سازی نشانگر متوالی تولید می‌کنند. 36]]. اینها روشهای بسیار جدیدی هستند و کاربرد آنها در نقشه برداری زمین شناسی در مقیاس بزرگ هنوز به طور کامل توسعه نیافته است. ما باید نه تنها اعتبار یک جسم بلکه قوام همه بدنه های زمین شناسی را نیز در نظر بگیریم. یعنی باید از مدل های سازگار توپولوژیکی استفاده کنیم. برای ساخت مدل های سازگار توپولوژیکی در زمینه CAD، روش بولی معمولا استفاده می شود [ 37 ]. در این مقاله، از ایده بولی برای اطمینان از عدم وجود درز بین مدل های مجاور استفاده شد. مدل ها همچنین باید به طور کامل محدودیت های داده های اندازه گیری شده را برآورده کنند. بنابراین، ساخت خودکار مدل‌های زمین‌شناسی با توپولوژی یکسان با استفاده از محدودیت‌های قوی داده‌های چند منبعی یک چالش مهم در مدل‌سازی زمین‌شناسی سه بعدی است.

3. عناصر مدل سازی

نقشه های زمین شناسی معمولاً با استفاده از نگرش ها و مرزها و همچنین ویژگی های ذخیره شده در پایگاه داده باطن ساخته می شوند. علاوه بر این، معمولاً نقشه های مقطعی که اشکال فضایی زیرزمینی اجسام زمین شناسی را توصیف می کند نیز ارائه می شود. مرزهای زمین شناسی نشان دهنده توزیع فضایی و تماس توده های زمین شناسی است. ترکیب همه نگرش ها و مرزها، اشکال فضایی رابط های زمین شناسی را فراهم می کند. بنابراین، از طریق این دو عنصر نقشه برداری زمین شناسی و داده های مدل رقومی ارتفاع، مدل های زمین شناسی عمدتا نمایش داده می شوند. این مقاله بر مدل‌سازی زمین‌شناسی محدود شده توسط این نوع داده‌های بررسی زمین‌شناسی تمرکز دارد.

3.1. نگرش های

نگرش ها ویژگی های فضایی سطوح زمین شناسی، از جمله جهت و درجه تمایل آنها را توصیف می کنند. برخلاف مقاطع عرضی یا سوراخ‌های مته، نگرش‌ها در نزدیکی مرزها اندازه‌گیری می‌شوند و نگرش‌ها شکل فضایی رابط‌های مجاور را توصیف می‌کنند. یک نگرش واحد می تواند شکل تقریبی یک رابط زمین شناسی را نشان دهد. نگرش با جهت شیب و زاویه شیب توصیف می شود. جهت شیب و زاویه شیب را می توان برای تبدیل نگرش به بردار استفاده کرد که به آن بردار نگرش می گویند. بردار نگرش جهتی است که یک قطره آب در صورت افتادن روی سطح آن را دنبال می کند. حاصلضرب متقاطع بردار نگرش و بردار مماس مرز، بردار نرمال سطح است که گرادیان ریاضی سطح است.

3.2. مرزها

اجسام زمین شناسی در زمین دفن می شوند یا تا سطح گسترش می یابند. برای آنهایی که تا سطح امتداد دارند، خط تقاطع یک جسم زمین شناسی با سطح، مرز زمین شناسی است. به عنوان عناصر بسیار مهم یک نقشه زمین شناسی، مرزها توزیع فضایی، روابط توپولوژیکی و شکل اصلی اجسام زمین شناسی را نشان می دهند. در نتیجه، آنها در این مقاله به عنوان قوی‌ترین محدودیت‌ها برای مدل‌سازی زمین‌شناسی سه بعدی در نظر گرفته می‌شوند. برون زدگی اجسام و روابط تماس با مرزها بیان می شود. مرزهای بین اقشار سازگار تقریباً موازی هستند و مرزهای طبقات ناسازگار با مرزهای دیگر تلاقی می کنند. مرزهای زمین شناسی همه به عنوان یک ساختار داده رسمی (FDS) سازماندهی شده اند [ 38]. هنگامی که یک مرز زمین شناسی مرزهای دیگر را قطع می کند، کمان های قطعه بندی شده که مرزها را تشکیل می دهند به نقاط تقاطع ختم می شوند و رابط ها نیز به پایان می رسند. واضح است که رخنمون های رابط مجموعه ای از کمان ها بودند که برای ساخت رابط انتخاب شدند. بنابراین، پس از اعمال تمام کمان ها به عملیات استخراج، توپولوژی مدل های سه بعدی با توپولوژی مرزها سازگار بود.

4. مدل سازی گردش کار

بر اساس گردش کار بررسی زمین شناسی منطقه ای و توالی زمانی اجسام زمین شناسی، گردش کار ( شکل 1 ) برای ساخت بدنه های زمین شناسی به شرح زیر طراحی شد:

(1): سطوح فوقانی از یک شبکه نامنظم مثلثی محدود Delaunay (CD-TIN) با جفت کردن مرزهای زمین شناسی و DEM ها [ 39 ، 40 ] ساخته شدند.
(2): یک بدنه اساسی که شامل تمام بدنه های زمین شناسی منطقه ای است ساخته شد.
(3): با استفاده از محدودیت های نگرش، رابط های زمین شناسی از قوس های مرزهای زمین شناسی ساخته شدند.
(4): با استفاده از محاسبات بولی صورت-بدن، اجسام زمین شناسی از جسم بنیادی استخراج شدند.
(5): سطوح بالای بدنه های زمین شناسی با موجودیت های سطحی که در مرحله 4 از طریق مرزهای آنها ایجاد شده بودند مطابقت داده شد.

5. مدل های سطح بالا

مرزهای زمین شناسی وسعت توده های زمین شناسی را که تا سطح گسترش می یابند تعیین می کند و DEM زمین را در منطقه مورد نظر توصیف می کند. هیچ یک از این عناصر را نمی توان در هنگام ساخت سطوح بالایی بدنه نادیده گرفت. الگوریتم مثلث بندی محدود دلونی برای جفت کردن مرزها و DEM برای ساخت سطوح بالایی استفاده شد ( شکل 2 ). روند کلی به شرح زیر بود:

(1): یک شبکه نامنظم مثلثی (TIN) از نقاط DEM و نقاط در امتداد مرزها ساخته شد.
(2): مرز در مدل TIN جایگزین شد و مثلث هایی که مرز را قطع کردند تا زمانی که در هر دو طرف مرز توزیع شوند ساخته شدند.
(3): مثلث های بالای سطح بدنه حذف شدند و سطح بالایی به دست آمد.

6. روش استخراج بدن HRBF

در بخش 3 ، توضیح دادیم که چگونه نگرش ها می توانند به شیب های رابط زمین شناسی تبدیل شوند. با توجه به اینکه مرزها خروجی رابط ها هستند، واضح است که ما فقط باید روشی برای درون یابی مقادیر و گرادیان ها پیدا کنیم. برای این، سطح ضمنی HRBF انتخاب خوبی است. این روش درونیابی بسیار دقیق است، اما تنها یک تابع ضمنی از مقادیر و گرادیان ها به دست می آید. برای به دست آوردن مش های مثلثی، از مکعب های راهپیمایی یا چهار وجهی مارش برای مدل سازی تقریباً سطح استفاده شده است [ 18]]. با این حال، این دو روش تنها روش های درون یابی هستند. بنابراین، مدل سطح نمی تواند از نقاط مرزی بدون تغییر عبور کند. در عین حال، نقاط مرزی برای به دست آوردن چند ضلعی مرزی به هم متصل می شوند که باعث می شود سطح دقیقاً مطابق با مرزهای زمین شناسی نباشد. علاوه بر این، محاسبه بولی بین دو مش مثلثی پیچیده و ناکارآمد است. برای بهبود دقت و کارایی، روش های چند ضلعی ضمنی و بولی در اینجا اصلاح شدند.

6.1. رابط های HRBF

بر اساس مقادیر و گرادیان ها، یک سطح تابع را می توان با استفاده از درون یابی HRBF [ 19 ] به دست آورد. سطح ضمنی HRBF بسیار دقیق و صاف است و مقادیر عملکرد نقاط کنترل 0 است، به این معنی که تابع می تواند بدون هیچ انحرافی از نقاط کنترل عبور کند. در این روش، تمام نقاط کنترل به عنوان مراکز هرمیت در نظر گرفته شد و یک تابع ضمنی برای درونیابی همه این نقاط ساخته شد. تابع درون یابی شکل دارد

f (x) = \sum i = 1 n (α من φ (x-_ایکس من) - ⟨ β من, \nabla φ (x - ایکس من) ⟩)

(1)

جایی که $φ (x) = \emptyset (| | x | |)$ تابع پایه شعاعی است (در این مقاله تابع پایه شعاعی پشتیبانی جهانی است $\emptyset (t) = t^{3}$ ) و $α_{i} \in R, β_{i} \in R^{3}$ مجهول هستند و می توانند به طور منحصر به فرد با مختصات و گرادیان نقاط مرزی تعیین شوند. معادلات مورد استفاده برای محاسبه این مجهولات عبارتند از

⎧ ⎩ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ f (ایکس j) = \sum i = 1 n (α من φ (ایکس j - ایکس من) - ⟨ β من ، \nabla φ (ایکس j - ایکس من) ⟩) = 0 \nabla f (ایکس j) = \sum i = 1 n (α من \nabla φ (ایکس j - ایکس من) - اچ φ (ایکس j - ایکس من) β من) = n j

(2)

که در آن H عملگر هس است :

اچ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ \partial 2 \partial x \partial x \partial 2 \partial سال \partial x \partial 2 \partial z \partial x \partial 2 \partial x \partial سال \partial 2 \partial سال \partial سال \partial 2 \partial z \partial سال \partial 2 \partial x \partial z \partial 2 \partial سال \partial z \partial 2 \partial z \partial z ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥

(3)

معادلات را می توان به صورت تبدیل کرد

A λ = c

(4)

که در آن A یک ماتریس 4n × 4n است و λ و c بردارهای 4n هستند. در این روش n نقطه 4n معادله و 4n مجهول ارائه می دهد. از طریق ماتریس معکوس A، λ را می توان به صورت محاسبه کرد

λ = آ - 1 ج

(5)

پارامترهای سطح ضمنی HRBF سپس به دست آمد، و سطح به طور منحصر به فرد تعیین شد.

6.2. مدل بنیادی

اولین گام در استخراج مدل اجسام زمین شناسی از منطقه نقشه، ساخت یک مدل بنیادی بود که شامل تمام اجسام زمین شناسی باشد. از آنجا که سطوح بالای اجسام زمین شناسی مدل های جفت شده مرزها و DEM بودند و به دلیل بزرگ بودن DEM بسیار زیاد، جسم بنیادی سطح بالایی نداشت. علاوه بر این، برای وادار کردن رابط زمین شناسی به عبور از مرزهای زمین شناسی، این رابط ها نه با محاسبه بولی بلکه با استفاده از روش پیشنهادی زیر ساخته شدند. بنابراین، بدن اصلی یک مدل بدن نبود، بلکه یک مدل صورت بود، که فقط ابتدایی ترین سطوح کناری و پایینی همه بدن ها را ارائه می کرد. هر جسمی که از بدنه بنیادی استخراج شد، فقط مدل های سطحی بدون سطوح بالایی بودند.

از آنجایی که مدل بنیادی فقط وجه های جانبی و پایینی اجسام را شامل می شد، ما مدل را از چندضلعی مرزی ناحیه نقشه ساختیم. دو پارامتر – ارتفاع پایین مدل و فاصله شبکه – ابتدا مشخص شد. این دو پارامتر حداقل ارتفاع بدنه ها و دقت مدل سازی را تعیین می کنند. با توجه به فاصله شبکه، چند ضلعی مرزی به لایه به لایه به سمت پایین تا ارتفاع مدل‌سازی گسترش یافت. لایه های مجاور چند ضلعی ها برای ساختن سطح جانبی [ 41]. سپس نقاط شبکه در داخل چند ضلعی مرزی پایین از چند ضلعی پایین و فاصله شبکه انتخاب شدند. سطح پایین جسم بنیادی به عنوان یک شبکه مثلثی محدود ساخته شد که نقاط شبکه و چند ضلعی پایینی را جفت می کرد (شکل 3 ). در این مرحله، جسم بنیادی کامل بود و شامل تمام اجسام زمین‌شناسی بود.

6.3. بولی صورت-بدن

برای وادار کردن رابط به عبور از مرز و بهبود کارایی مدل‌سازی، روش‌های کاملاً جدید چندضلعی سطح بولی و ضمنی در اینجا پیشنهاد شده‌اند. با استفاده از روش تقاطع مثلث ها با سطح ضمنی معرفی شده در بخش 7 ، مثلث ها در دو طرف سطح به دو قسمت تقسیم شدند. در این فرآیند، هر مثلثی که سطح ضمنی را قطع می کرد، یک خط تقاطع تشکیل می داد و تمام خطوط تقاطع به صورت چند خط باز به هم متصل می شدند. این چند خط و قوس های مرزی که برای ساخت رابط زمین شناسی انتخاب شده بودند به عنوان یک چند ضلعی ترکیب شدند که با وسعت فضایی رابط مطابقت داشت.

از آنجایی که رابط های ساخته شده به صورت عمودی همپوشانی نداشتند، به این معنی که رابط فقط یک سطح 2.5 بعدی بود، رابط با استفاده از روش TIN محدود ساخته شد. با استفاده از یک سری خطوط اسکن شاقول در داخل چند ضلعی محدوده، نقاط تلاقی این خطوط روبشی و سطح ضمنی نقاط نمونه برداری سطح را تشکیل می دادند. شبکه مثلثی محدود تولید شده با جفت کردن این نقاط نمونه برداری و چندضلعی محدوده، مدل رابط را تشکیل می دهد. سپس محاسبه بولی تکمیل شد و مدل بنیادی به دو مدل تقسیم شد ( شکل 4 ). بنابراین، یک مدل زمین شناسی جدید از مدل بنیادی استخراج شد.

6.4. استخراج مدل زمین شناسی

با استفاده از این روش بولی صورت-بدن ضمنی، مدل بنیادی بدن به دو مدل تقسیم شد. با این حال، پس از عملیات Boolean، به جای همه مدل‌ها، تنها دو مدل تولید شده به دست آوردیم. برای ساخت تمام مدل ها، یک روش استخراج در این مقاله پیشنهاد شده است. مدل های بنیادی به سطوح مختلف تعلق داشتند و مدل اولیه به سطح اولیه تعلق داشت. پس از اولین عملیات بولی، دو مدل به دست آوردیم که به عنوان مدل های اساسی متعلق به سطح بعدی عمل می کردند. مدل های بنیادی تولید شده بیشتر به مدل های بنیادی جدید تقسیم شدند. عملیات بولی تا زمانی انجام شد که تمام رابط ها بدنه های بنیادی را تقسیم کردند. به عبارت دیگر، تمام اجسام بنیادی به مدل های نهایی زمین شناسی تبدیل شدند.

هنگام ساخت مدل های زمین شناسی با استفاده از این روش، تعیین ترتیب تشکیل اجسام مهم است. در طول تشکیل اجسام زمین شناسی، اجسام قدیمی می توانند فرسایش یافته و اجسام جدید بر روی این اجسام از طریق یک سری فرآیندهای زمین شناسی، از جمله حمل و نقل با آب و رسوب، تشکیل شوند. بنابراین، اینترفیس‌های قدیمی در هنگام تلاقی به رابط‌های جوان‌تر خاتمه می‌یابند، و رابط‌های جوان‌تر باید در ساخت مدل قبل از استفاده از رابط‌های قدیمی‌تر استفاده شوند. بنابراین، هر بار که یک رابط یک بدنه اساسی را تقسیم می‌کند، تنها یک عملیات بولی استفاده می‌شود. گردش کار در شکل 5 نشان داده شده است .

اگرچه این مدل‌های زمین‌شناسی شرایط زیرسطحی اجسام را نشان می‌داد، اما کامل نبودند زیرا سطوح بالایی با هر جسم مطابقت نداشتند. با استفاده از روابط توپولوژیکی همه مثلث ها، مثلث های مرزی اجسام و لبه های جزئی مثلث ها را به دست آوردیم. از طریق ردیابی نقطه‌ای، لبه‌های منزوی می‌توانند به هم متصل شوند تا چندضلعی‌های بسته را تشکیل دهند که مرزهای اجسام زمین‌شناسی را نشان می‌دهند. از طریق مرزهای مربوطه، تمام سطوح بالایی را می توان با بدنه های مربوطه مطابقت داد. در این مرحله، گردش کار کامل شد و مدل زمین شناسی سه بعدی ساخته شده بود. آخرین مرحله در شکل 5 مدل های کامل حاوی سطوح بالایی را نشان می دهد.

7. تقاطع سطحی

در این بخش روش‌هایی برای درمان تقاطع‌های سطح ضمنی و خطوط و مثلث‌ها معرفی می‌شود. این روش ها در فرآیند استخراج بدن که در بخش قبل ارائه شد، استفاده شد.

7.1. تقاطع سطح-بخش

مقدار تابع HRBF یک نقطه، فاصله نقطه تا سطح است. علامت مقدار نشان می دهد که نقطه در قسمت مثبت یا میدان منفی است. اگر قطعه ای یک سطح را قطع کند، مقادیر تابع دو نقطه پایانی قطعه به وضوح دارای علائم مخالف هستند. از مقادیر تابع برای به دست آوردن فواصل از نقاط انتهایی قطعه تا سطح ضمنی استفاده شد. همانطور که در شکل 6 الف نشان داده شده است، فاصله P ₁ تا سطح

\bar{P_{1} H_{1}}

است | f ( P ₁ )|، و فاصله از P ₂ تا سطح

\bar{P_{1} H_{2}}

است | f ( P ₂ )|. پاهای عمود بر H ₁ و H ₂P ₁ و P ₂ به ترتیب و نقطه تقاطع K تقریباً خطی هستند. در این شرایط، مثلث △ P ₁H ₁K شبیه مثلث △ P ₂H ₂K است . از ویژگی های مثلث های مشابه، راس

\vec{P_{1} K}

می تواند به عنوان محاسبه شود

پ 1 ک - \to - = L 1 L 1 + L 2 پ 1 پ 2 - \to - -

(6)

نقطه تقاطع K به صورت محاسبه شد

\vec{P_{1}} + \vec{P_{1} K}

7.2. تقاطع سطح-مثلث

مرحله کلیدی در رسیدگی به تقاطع رابط ها با اجسام بنیادی، تقسیم مثلث ها بر سطح ضمنی بود. روش مربوطه در اینجا معرفی شده است.

اگر مقادیر تابع سه نقطه مثلث همگی مساوی یا بزرگتر از صفر بود، مثلث بر سطح تقسیم نمی شد و در میدان مثبت سطح قرار می گرفت. در مقابل، اگر مقادیر تابع سه نقطه مثلث همگی برابر یا کمتر از صفر باشند، مثلث در میدان منفی سطح قرار می‌گیرد.

هنگامی که یک بخش از یک مثلث سطح را قطع می کند و مقدار تابع نقطه دیگر صفر می شود، مثلث به دو مثلث تقسیم می شود که یکی در میدان مثبت سطح و دیگری در میدان منفی است. همانطور که در شکل 6 ب نشان داده شده است، که در آن f ( P ₁ ) = 0، f ( P ₂ ) < 0 و f ( P ₃ ) > 0، مثلث به △ P ₁KP ₃ و △ P ₁KP ₂ تقسیم شد . △ P ₁KP ₃در میدان مثبت و △ P ₁KP ₂ در میدان منفی بود.

هنگامی که دو بخش از یک مثلث سطح ضمنی را قطع می کنند، دو نقطه تلاقی بین مثلث و سطح رخ می دهد. با استفاده از دو نقطه تقاطع، مثلث به سه مثلث تقسیم شد. دو نفر در میدان مثبت و یکی در میدان منفی یا یکی در میدان مثبت و دو نفر در میدان منفی. همانطور که در شکل 6 _نشان داده شده است . _ _ _ _{_} _ _ _ _ _ _ _{_} _ _ _ _ _{_}_ _{_}_₂ , △ P ₂K ₁K ₂ و △ P ₂P ₃K ₂ . مثلث △ P ₁K ₁K ₂ در میدان مثبت و △ P ₂K ₁K ₂ و △ P ₂P ₃K ₂ در میدان منفی قرار داشتند.

8. نتایج و تجزیه و تحلیل

یک سیستم نمونه اولیه بر اساس روش مدل سازی توسعه داده شد. عناصر اصلی مدل سازی، از جمله نگرش ها و مرزها، در سیستم ایجاد شد. ساختارهای زمین‌شناسی معمولی، از جمله چین‌خوردگی‌ها و گسل‌ها، شبیه‌سازی شدند. داده های زمین شناسی منطقه ای واقع گرایانه در این سیستم مورد آزمایش قرار گرفتند و مدل های زمین شناسی سه بعدی مربوطه ساخته شدند.

8.1. شبیه سازی لایه ها

طبقات معمولاً ساده ترین و اساسی ترین سازه های زمین شناسی هستند و معمولاً از رسوب گذاری تشکیل می شوند. اگر رسوب قطع نشد، اقشار ممکن است موازی یکدیگر باشند. این اقشار سازگار نامیده می شوند. به همین ترتیب، زمانی که رسوب توسط فرآیند زمین شناسی قطع شد و لایه های تشکیل شده توسط رسوب بعدی با لایه قبلی موازی نباشند، طبقات به عنوان ناسازگار شناخته می شوند. این دو نوع لایه از طریق گردش کار در این مقاله شبیه‌سازی شدند. به دنبال دنباله ای از اقشار جدید به اقشار قدیمی، هر قشر از مدل بنیادی استخراج شد. لایه های سازگار در شکل 7 a شبیه سازی شده اند. مقاطع عمود بر طبقات ایجاد شد. اقشار ناسازگار در شکل 7 شبیه سازی شده اندب مقاطع نشان داده شده در سمت چپ، قطعات قابل انطباق را توصیف می کنند، و قطعات غیرقابل تطبیق در سمت راست توضیح داده شده اند.

8.2. شبیه سازی Folds

طبقات سنگ معمولاً افقی هستند. با این حال، طبقات می توانند توسط فرآیندهای زمین شناسی چین خورده شوند و ساختارهای زمین شناسی اساسی، مهم و پیچیده ای به نام چین خوردگی ایجاد کنند. چین‌ها را می‌توان بر اساس سن نسبی لایه‌های میانی و لبه‌های چین به دو دسته تاقدیس و ناودیس طبقه‌بندی کرد. هنگامی که لایه های وسط جوان تر هستند، چین یک ناودیس است. هنگامی که لایه های لبه جوان تر هستند، چین یک تاقدیس است.

ناودیس سازه های مناسبی برای ذخیره آب هستند و برای ساخت مخازن مناسب هستند. بنابراین، شبیه سازی ناودیس ها قبل از برنامه ریزی این نوع زیرساخت ضروری است. رابط ها از سطح HRBF در زیر سطح با اتصال مرزهای یکسان در هر دو اندام ناودیس ساخته شدند. بدنه های زمین شناسی از رابط ها یکی یکی از مرکز تا اندام ها ساخته شده اند. مدل در شکل 8 a یک شبیه سازی ساده از یک ناودیس است. سازه های وسط مدل های شکل 8 ناودیس های شبیه سازی شده از نقشه های زمین شناسی هستند.

تاقدیس ها مکان های مناسبی برای مخازن نفت هستند و بنابراین سازه های مهمی برای شبیه سازی قبل از بهره برداری هستند. تاقدیس ها سازه های قوسی هستند. بنابراین، آنها می توانند به عنوان پشتیبان در کاربردهای مهندسی عمل کنند و برای تونل ها مناسب هستند. مانند ناودیس، مرزها در هر دو اندام قبل از ساخت مدل ترسیم شدند. سپس مدل های زمین شناسی از اندام تا مرکز ساخته شد. مدل در شکل 8 b یک شبیه سازی ساده از یک تاقدیس است. سازه های هر دو لبه شکل 9 تاقدیس های شبیه سازی شده از نقشه های زمین شناسی هستند.

8.3. شبیه سازی خطاها

گسل ها به اندازه چین خوردگی ها جهانی هستند و ساختارهای زمین شناسی مهمی هستند که در نتیجه فرآیندهای زمین شناسی قدرتمندی که ساختارهای اولیه را می شکند، شکل می گیرند. هنگام شبیه سازی یک خطا، ابتدا سطح خطا باید ساخته شود و به عنوان یک محدودیت مدل سازی قوی استفاده شود. تحت محدودیت های سطح گسل، بدنه های زمین شناسی در دو طرف سطح گسل ساخته شدند. منطقه ای که شامل دو نوع گسل اصلی – گسل شیب لغز و امتداد لغز – شبیه سازی شد.

گسل های ضربه لغز به گسل هایی گفته می شود که حرکات آنها در امتداد ضربه گسل افقی است. این نوع گسل بسیار رایج است و شرایط اولیه را می توان با مرزهای زمین شناسی نشان داد. مرزهای هر طرف سطح گسل در جهت مخالف در طول گسل حرکت می کنند. سطح گسل از روی نگرش گسل ساخته شد و بدنه بنیادی توسط سطح گسل به دو مدل تقسیم شد. سپس اجسام دیگر از این دو جسم بنیادی استخراج شدند. مدل خطا در شکل 10 ب و خطای سمت چپ در شکل 10 گسل های لغز هستند.

گسل های شیب لغز گسل هایی هستند که به صورت عمودی حرکت می کنند. گسل های شیب لغز بر اساس حرکت نسبی سنگ ها و سطح گسل به دو نوع گسل عادی و معکوس تقسیم می شوند. هنگامی که سنگ های بالایی به سمت پایین حرکت می کنند، گسل یک گسل عادی است. هنگامی که سنگ های بالایی به سمت بالا حرکت می کنند، گسل یک گسل معکوس است. فرآیند ساخت گسل های شیب لغز تقریباً مشابه روند گسل های امتداد لغز است. مدل گسل در شکل 10 الف و گسل کوچک در سمت راست شکل 11 گسل های عادی هستند زیرا سنگ های بالایی که در سمت راست گسل قرار دارند به سمت پایین حرکت کرده اند.

8.4. نقشه برداری واقعی زمین شناسی

یک منطقه بررسی زمین شناسی منطقه ای در چین که شامل 32 مرز زمین شناسی، 167 نگرش ( شکل 12 الف)، و 25 گسل برای یک آزمایش مدل سازی زمین شناسی انتخاب شد. سه گسل اصلی در وسط محدوده مورد مطالعه قرار دارند. طبقات و سنگ ها توسط گسل سمت چپ تقسیم شدند. این آزمایش بر روی یک لپ‌تاپ ThinkPad (1.7 گیگاهرتز Intel ^(R) Core ^(TM) i5-4210U، 8 گیگابایت حافظه رم و یک کارت گرافیک Intel HD انجام شد.

پنج دقیقه برای وارد کردن داده ها به سیستم و تولید مدل اساسی منطقه آزمایش نیاز بود. ترتیب استخراج اجساد و ارتفاع مدل سازی به صورت دستی مشخص شد. منطقه مورد مطالعه نسبتاً مسطح و میانگین ارتفاع سطح 100 متر بود. ما ارتفاع مدل‌سازی را 1000- متر تعیین کردیم، به این معنی که حداکثر عمق مدل‌ها تقریباً 1100 متر بود. این سیستم به 4 دقیقه و 21 ثانیه برای ساخت کل مدل نیاز داشت، شامل 1 دقیقه و 46 ثانیه برای محاسبه سطح بالایی و 2 دقیقه و 35 ثانیه برای تولید مدل زیرسطحی. مدل شامل 199909 مثلث بود. این سیستم شبیه‌سازی‌های سریع، دقیق و خودکار طیف وسیعی از اجسام زمین‌شناسی منطقه‌ای را ارائه کرد.

برای تجزیه و تحلیل نتایج مدلسازی از مقاطع عرضی استفاده شد. شرایط زمین شناسی منطقه در پنج مقطع نمایش داده شد. طبقات در سمت چپ، سنگ ها در سمت راست و خط تقسیم بین آنها در شکل 12 ج نشان داده شده است. زون خرد شده که در اثر گسلش در تقاطع طبقات و سنگ ها ایجاد شده است نیز بر روی مقاطع نشان داده شده است.

طبقات به وضوح در نمای انفجاری مدل زمین شناسی نشان داده شده اند ( شکل 12 د). نتایج مدل‌سازی نشان داد که روش پیشنهادی برای تولید مدل‌های زمین‌شناسی به‌ویژه مدل‌های طبقات و بدنه مناسب است ( شکل 12 ب). وسعت فضایی و تداوم اقشار به دقت توسط سطح HRBF بیان شد. سازگاری توپولوژیکی مدل ها نیز توسط عملیات بولی تضمین شده است. به طور کلی، این روش مدل زمین‌شناسی منطقه‌ای سه‌بعدی را به‌طور خودکار و سریع ساخت.

لازم به ذکر است که مدل ها صرفاً توسط نگرش ها محدود شده بودند. برای ایجاد مدل‌های دقیق‌تر، به داده‌های محدودتری مانند سوراخ‌های مته نیاز است. با این حال، داده های حفاری در بررسی زمین شناسی منطقه ای بسیار کمیاب بود. به منظور محدود کردن مدل‌ها توسط سوراخ‌های مته، چند سوراخ مته مجازی ( شکل 13 الف) در این مقاله ساخته شد. رابط های زمین شناسی توسط نقاط حفاری محدود شده و مدل نشان داده شده در شکل 13b که به صورت عمودی گسترش یافته است، اصلاح شد. مدل‌های موجود در ناحیه محدود شده توسط سوراخ‌های حفاری از طریق روش سطح ضمنی ساخته شده‌اند ( شکل 13 ج).

کارایی مدل‌سازی شاخص بسیار مهمی برای ارزیابی الگوریتم مدل‌سازی است. عمدتاً سه بخش زمان‌بر جریان کار مدل‌سازی ما وجود دارد: بخش حل معادله، بخش بازسازی سطح ضمنی اسکن شاقول و بخش ساخت و ساز سطح زمین. علاوه بر این، دو بخش اول از قسمت سوم جدا شده است. در همین حال، زمان حل معادله توسط نقاط مرزی تعیین می شود که توسط نقشه های زمین شناسی تعیین می شود. بنابراین، ما آزمایش‌های تست کارایی بخش ساخت و ساز سطح ضمنی اسکن لوله‌کشی و بخش ساخت و ساز سطح زمین را انجام می‌دهیم.

در بخش ساخت و ساز سطح زمین، آزمایش کارایی را از طریق تغییر نقاط DEM انجام دادیم. با تغییر نقاط زمین، زمان ساخت سطح زمین ثبت شد و شکل شمارش زمان به نقطه ترسیم شد. در شکل 14 مشخص است که زمان مدل‌سازی خطی به تعداد نقاط وابسته است، که به این معنی است که الگوریتم زمانی که نقاط DEM کمتر از 200000 باشد، نسبتاً پایدار است ( جدول 1 ).

برای ساخت و ساز سطح ضمنی اسکن شاقول، ما از طول های شبکه مش مختلف برای آزمایش کارایی جریان کار استفاده می کنیم. رابطه بین زمان مصرف و طول شبکه در جدول 2 نشان داده شده است . این نشان می دهد که زمانی که طول شبکه بیش از 300 متر بود، زمان استخراج تقریباً غیر قابل تغییر بود. این نشان داد که وقتی طول شبکه بیش از 300 متر بود، بخش حل معادله مصرف کننده اصلی زمان مدل‌سازی بود.

زمان و متقابل درجه دوم طول شبکه در شکل 15 ترسیم شده است که نشان می دهد زمان متناسب با متقابل درجه دوم طول شبکه است. هنگامی که طول شبکه افزایش می یابد، تعداد نقاط نه تنها در جهت X، بلکه در جهت Y نیز افزایش می یابد. رابطه نسبت مستقیم نشان می دهد که الگوریتم پایدار است ( جدول 2 ).

9. نتیجه گیری و کار آینده

روشی برای ساخت مدل‌های زمین‌شناسی سه بعدی در این مقاله پیشنهاد شده است. رابط های زمین شناسی از مرزهای زمین شناسی ساخته شدند و توسط نگرش ها محدود شدند. یک بدنه بنیادی بر اساس مرز نقشه ساخته شد. با استفاده از روش تقاطع سطحی ضمنی HRBF، جسم بنیادی توسط رابط های زمین شناسی به اجسام زمین شناسی تقسیم شد. مدل زمین شناسی سه بعدی با افزودن سطوح بالایی که از مرزهای زمین شناسی و DEM ساخته شده بودند تکمیل شد. یک سیستم نمونه اولیه برای شبیه سازی ساختارهای معمولی با سیستم توسعه داده شد. آزمایشی با استفاده از داده های واقعی انجام شد و مدل های زمین شناسی سه بعدی مربوطه به سرعت و با دقت توسعه یافتند.

یک روش کاملاً جدید HRBF سطح جسم بولی برای استخراج مدل‌های زمین‌شناسی از بدنه بنیادی طراحی شده است. برخلاف روش CSG Boolean، این روش تنها از عملکرد سطح به جای مدل مش مثلثی استفاده می کرد. مثلث ها فقط با مقادیر تابع سه رأس تقسیم شدند. سطح ضمنی با استفاده از خطوط اسکن شاقول نمونه برداری شد و رابط با جفت کردن نقاط نمونه برداری و چند ضلعی مرزی آن ساخته شد. این روش تضمین می‌کند که رابط‌ها از مرزها عبور می‌کنند، که مدل‌های بدنه زیرسطحی را مجبور می‌کند با سطوح بالایی مطابقت داشته باشند. روش ساخت و ساز که از خطوط اسکن استفاده می‌کرد، بسیار سریع‌تر از روش‌هایی بود که از مکعب‌های راهپیمایی یا چهار وجهی‌های راهپیمایی استفاده می‌کردند. بنابراین، مدل‌های زمین‌شناسی می‌توانند با سرعت و دقت بیشتری ساخته شوند.

از آنجا که رابط ها از طریق مرزهای محدود شده توسط نگرش ها ساخته شده اند، این روش نمی تواند اجرام زمین شناسی چندلایه یا اجسامی که دارای تغییرات فضایی بزرگ مانند چین های فرورفته هستند را شبیه سازی کند. در کار آینده، ما قصد داریم از داده‌های حفاری، داده‌های مقطع و برخی داده‌های نرم، از جمله داده‌های لرزه‌ای، برای محدود کردن بیشتر شرایط زیرسطحی استفاده کنیم. علاوه بر این، سازه های چند لایه مانند گنبدهای نمکی شبیه سازی خواهند شد.

منابع

یاکوبسن، LJ; گلین، PD; فلپس، GA؛ Orndorff، RC; باودن، GW; Grauch، VJS US Geological Survey: خلاصه ای از مدل سازی سه بعدی . سازمان زمین شناسی ایالات متحده: Reston، VA، ایالات متحده آمریکا، 2011.
Mallet، JL GOCAD: یک برنامه طراحی به کمک کامپیوتر برای کاربردهای زمین شناسی، مدل سازی سه بعدی با سیستم های اطلاعات زمین شناسی ؛ Springer: Houten، هلند، 1992. [ Google Scholar ]
کسلر، اچ. ماترز، اس. Sobisch, HG جمع آوری و انتشار دانش زمین فضایی سه بعدی یکپارچه در سازمان زمین شناسی بریتانیا با استفاده از نرم افزار و روش GSI3D. محاسبه کنید. Geosci. 2009 ، 35 ، 1311-1321. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
Scheck-Wenderoth، M.; Lamarche، J. حافظه پوسته و تکامل حوضه در سیستم حوضه اروپای مرکزی – بینش جدید از یک مدل ساختاری سه بعدی. تکتونوفیزیک 2005 ، 397 ، 143-165. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
علایی، ب. مدل‌سازی لرزه‌ای سازه‌های پیچیده زمین‌شناسی ; ناشر دسترسی آزاد INTECH: Rijeka، کرواسی، 2012. [ Google Scholar ]
رایبر، م. سفید، PA; داگنی، سی جی; تشریتر، سی. دیویدسون، پی. Bainbridge، SE مدل سازی سه بعدی زمین شناسی و تجزیه و تحلیل آماری چند متغیره داده های شیمی آب برای تجزیه و تحلیل و تجسم ساختار آبخوان و ترکیب آب زیرزمینی در دشت Wairau، منطقه Marlborough، نیوزیلند. جی هیدرول. 2012 ، 436 ، 13-34. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
برقی، ع. رنارد، پی. Courrioux، G. تولید ناهمسانگردی متغیر فضایی سه بعدی برای شبیه سازی جریان آب زیرزمینی. آب های زیرزمینی 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
مک گاگی، جی. Milkereit، B. مدل‌های زمین‌شناسی، ویژگی‌های سنگ، و وارونگی سه بعدی داده‌های ژئوفیزیکی. در مجموعه مقالات اکتشاف 07: پنجمین کنفرانس بین المللی ده ساله در مورد اکتشافات معدنی، تورنتو، ON، کانادا، 9 تا 12 سپتامبر 2007. صص 473-483.
Calcagno, P. ژئومدلینگ سه بعدی برای تفسیر زمین گرمایی دموکراتیک. در مجموعه مقالات کنگره جهانی زمین گرمایی 2015، ملبورن، ویک، استرالیا، 19 تا 25 آوریل 2015.
جیا تنگ، جی. لی سین، دبلیو. یی-ژو، ی. Wen-hui، Z. مدل سازی سه بعدی و مدیریت اطلاعات تجسم سایت های تحقیقاتی مهندسی ژئوتکنیک. J. شمال شرقی. یونیور. (Nat. Sci.) 2014 ، 1 ، 122-125. [ Google Scholar ]
جیا تنگ، جی. رونگ بینگ، ز. لی سین، دبلیو. یی-ژو، ی. روشی خودکار برای تولید بخش زمین‌شناسی منحنی خطی با برش لایه‌ای. در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی علوم زمین و سنجش از دور IEEE 2011 (IGARSS)، ونکوور، BC، کانادا، 24-29 ژوئیه 2011.
جیا تنگ، جی. یی-ژو، ی. لی سین، دبلیو. Rong-bing، Z. روشی جدید برای مدل‌سازی بدنه زمین‌شناسی سه بعدی پیچیده با ریزش لایه‌ای. در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی علوم زمین و سنجش از دور IEEE 2011 (IGARSS)، ونکوور، BC، کانادا، 24-29 ژوئیه 2011.
هانگ بین، ام. Jia-teng، G. مطالعه بر روی مدلسازی سه بعدی زمین شناسی ترکیبی صورت-حجمی بر اساس مقاطع. معدن فلز جی. 2007 ، 7 ، 50-52. [ Google Scholar ]
مینگ، جی. پان، م. کو، اچ. Ge, Z. GSIS: یک سیستم مدل‌سازی چند بدنه زمین‌شناسی سه‌بعدی از سطح مقطع خالص با توپولوژی. محاسبه کنید. Geosci. 2010 ، 36 ، 756-767. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Thorleifson، LH; برگ، RC; راسل، HAJ نقشه برداری زمین شناسی سه بعدی در پاسخ به نیازهای اجتماعی انجام می شود. GSA امروز 2010 ، 20 ، 27-29. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ترنر، AK چالش ها و روندها برای مدل سازی و تجسم زمین شناسی. گاو نر مهندس جئول محیط زیست 2006 ، 65 ، 109-127. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آموریم، ر. برزیل، EV; سماواتی، ف. Sousa، MC مدل سازی زمین شناسی سه بعدی با استفاده از طرح ها و حاشیه نویسی از نقشه های زمین شناسی. در مجموعه مقالات چهارمین سمپوزیوم مشترک زیبایی‌شناسی محاسباتی، انیمیشن و رندر غیر عکاسی، و رابط‌ها و مدل‌سازی مبتنی بر طرح، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 8 تا 10 اوت 2014. صص 17-25.
برین، دی. ماچ، اس. Whitaker، RT 3D اسکن مدل های CSG را به حجم های دور تبدیل می کند. در مجموعه مقالات سمپوزیوم IEEE 1998 در مورد تجسم حجم، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 19 تا 20 اکتبر 1998.
Tseng، YH; Wang, S. استخراج ساختمان نیمه خودکار بر اساس اتصالات تصویر-مدل CSG. فتوگرام مهندس Remote Sens. 2003 , 69 , 171-180. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Sun، TL; سو، سی جی; مایر، RJ; ارزیابی تشابه شکل قطعات مکانیکی Wysk، RA بر اساس مدل های جامد. در مجموعه مقالات کنفرانس فنی مهندسی طراحی ASME 1995، بوستون، MA، ایالات متحده آمریکا، 17-20 سپتامبر 1995.
شما، LH; ژانگ، جی جی؛ Comninos، P. ایجاد سطوح مخلوط با یک راه حل سری شبه لوی برای معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه چهارم. Computing 2003 , 71 , 353-373. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
د آرائوخو، BR; خورخه، JAP چند ضلعی وابسته به انحنای سطوح ضمنی. در مجموعه مقالات هفدهمین سمپوزیوم برزیل در زمینه گرافیک و تصویر کامپیوتری، کوریتیبا، روابط عمومی، برزیل، 17 تا 20 اکتبر 2004.
Macedo، I. گویس، جی پی؛ Velho، L. Hermite اساس شعاعی توابع ضمنی. محاسبه کنید. انجمن گرافیک 2011 ، 30 ، 27-42. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هیلیر، ام. د کمپ، ای. Schetselaar، E. ساخت خط سه بعدی با درونیابی میدانی ساختاری (SFI) مشاهدات زمین شناسی ضربه و شیب. جی. ساختار. جئول 2013 ، 51 ، 167-179. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هیلیر، ام جی; Schetselaar، EM; د کمپ، EA; Perron, G. مدلسازی سه بعدی سطوح زمین شناسی با استفاده از درونیابی تعمیم یافته با توابع پایه شعاعی. ریاضی. Geosci. 2014 ، 46 ، 931-953. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ناتالی، م. کلاوزن، تی جی; پاتل، دی. مدل سازی و تجسم رسوب زمین شناسی مبتنی بر طرح. محاسبه کنید. Geosci. 2014 ، 67 ، 40-48. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
نایت، RH; لین، RG; راس، اچ جی. ابراهیم، APG; Cowan, J. ترسیم سنگ معدن ضمنی. در مجموعه مقالات پنجمین کنفرانس بین المللی ده ساله در مورد اکتشافات معدنی، تورنتو، ON، کانادا، 9 تا 12 سپتامبر 2007. صص 1165–1169.
Cowan، EJ; بیتسون، آر.کی. ترس، WR; مک لنان، تی جی؛ میچل، تی جی مدلسازی سریع زمین شناسی. Appl. ساختار. جئول حداقل کاوش کنید. حداقل 2002 ، 36 ، 39-41. [ Google Scholar ]
میکرومین چیست؟ در دسترس آنلاین: http://www.micromine.com/products-downloads/micromine (در 20 دسامبر 2015 قابل دسترسی است).
ولکان. در دسترس آنلاین: http://www.maptek.com/products/vulcan/ (در 20 دسامبر 2015 قابل دسترسی است).
الکاراز، س. لین، آر. اسپراگ، ک. میلیچ، اس. Sepulveda، F. مدلسازی زمین شناسی سه بعدی Bignall, G. با استفاده از نرم افزار جدید Leapfrog Geothermal. در مجموعه مقالات سی و ششمین کارگاه مهندسی مخزن زمین گرمایی، استنفورد، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 31 ژانویه تا 2 فوریه 2011.
Calcagno، P. Chilès، JP; کوریو، جی. گیلن، الف. مدل‌سازی زمین‌شناسی از داده‌های میدانی و دانش زمین‌شناسی: بخش اول. روش مدل‌سازی جفت‌یابی درونیابی میدان پتانسیل سه بعدی و قوانین زمین‌شناسی. فیزیک سیاره زمین. اینتر 2008 ، 171 ، 147-157. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بیستاکی، ا. ماسیرونی، م. دال پیاز، جی وی; دال پیزا، جی. مونوپولی، بی. شیاوو، آ. تافلون، جی. بازسازی چین و گسل سه بعدی با مدل عدم قطعیت: نمونه ای از مطالعه موردی تونل آلپ. محاسبه کنید. Geosci. 2008 ، 34 ، 351-372. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سوزوکی، اس. کومون، جی. Caers، J. یکپارچه سازی داده های دینامیکی برای مدل سازی ساختاری: رویکرد غربالگری مدل با استفاده از پارامترسازی مدل مبتنی بر فاصله. محاسبه کنید. Geosci. 2008 ، 12 ، 105-119. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ولمن، جی اف. هوروویتز، FG; شیل، ای. Regenauer-Lieb، K. به سوی ترکیب عدم قطعیت داده های ساختاری در وارونگی زمین شناسی سه بعدی. تکتونوفیزیک 2010 ، 490 ، 141-151. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
او، X. کوچ، جی. Sonnenborg، TO; یورگنسن، اف. شامپر، سی. کریستین رفسگارد، جی. مدل‌سازی زمین‌شناسی تصادفی مبتنی بر احتمال انتقال با استفاده از داده‌های ژئوفیزیک هوابرد و داده‌های گمانه. منبع آب Res. 2014 ، 50 ، 3147-3169. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
فیتو، FR; اوگایار، سی جی; Segura، RJ; Rivero، ML ارزیابی سریع و دقیق عملیات بولی منظم شده روی جامدات مثلثی. محاسبه کنید. به دس کمک کرد. 2013 ، 45 ، 705-716. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
زلاتانوا، اس. رحمان، ع. Shi, W. مدل‌ها و چارچوب‌های توپولوژیکی برای اشیاء فضایی سه بعدی. محاسبه کنید. Geosci. 2004 ، 30 ، 419-428. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
هانگ بین، ام. جیا تنگ، جی. Qun, HE; Xin-rui, L. مطالعه الگوریتم مثلث سازی دلونی برای چند ضلعی با جزایر داخلی. J. شمال شرقی. دانشگاه. (Nat. Sci.) 2009 ، 5 ، 733-736. [ Google Scholar ]
جیا تنگ، جی. لی سین، دبلیو. یی-ژو، ی. Rong-bing، Z. به سوی یکپارچگی یکپارچه برای اشیاء فضایی و توپوگرافی. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی IEEE 2012 در زمینه ژئوانفورماتیک (GEOINFORMATICS)، هنگ کنگ، چین، 15-17 ژوئن 2012.
هانگ بین، ام. Jia-teng، G. الگوریتم برش و دوخت: یک الگوریتم جدید بازسازی چند کانتور. J. شمال شرقی. دانشگاه. (Nat. Sci.) 2007 ، 1 ، 111-114. [ Google Scholar ]

شکل 1. مدل سازی گردش کار.

شکل 2. سطوح بالایی.

شکل 3. بدنه اساسی.

شکل 4. رابط زمین شناسی ایجاد شده توسط مرز زمین شناسی از طریق HRBF و جسم بنیادی تقسیم شده توسط رابط زمین شناسی.

شکل 5. استخراج متوالی مدل های زمین شناسی از بدنه بنیادی از جدید به قدیم.

شکل 6. تقاطع های مربوط به سطح. ( الف ) قطعه سطح HRBF را قطع می کند. ( ب ) مثلثی با یک نقطه روی سطح، سطح را قطع می کند. و ( ج ) مثلثی بدون نقطه روی سطح سطح را قطع می کند.

شکل 7. اقشار شبیه سازی شده: ( الف ) اقشار و مقاطع منطبق عمود بر طبقات و ( ب ) اقشار و مقاطع غیر منطبق که قطعات منطبق و ناسازگار را توصیف می کنند.

شکل 8. چین های شبیه سازی شده: ( الف ) ناودیس و ( ب ) تاقدیس.

شکل 9. مدل‌های یک نقشه زمین‌شناسی را تا کنید: ( الف ) نقشه زمین‌شناسی دوبعدی با نگرش‌هایی که شرایط زمین‌شناسی را توصیف می‌کند. ( ب ) مدل زمین شناسی سه بعدی. و ( ج ) نمای منفجر شده مدل.

شکل 10. مدل های خطا: ( الف ) مدل های خطای شیب لغزش معمولی. و ( ب ) مدل های گسل امتداد لغز.

شکل 11. مدل های گسل از نقشه زمین شناسی: ( الف ) نقشه زمین شناسی 2 بعدی حاوی دو گسل. ( ب ) مدل زمین شناسی سه بعدی. و ( ج ) نمای منفجر شده از مدل زمین شناسی تقسیم شده توسط گسل.

شکل 12. مدل زمین شناسی واقعی: ( الف ) نقشه زمین شناسی دوبعدی منطقه مورد مطالعه. ( ب ) مدل زمین‌شناسی سه‌بعدی، سه بخش اصلی مدل و نگرش‌های محدودکننده که به صورت فلش نمایش داده می‌شوند. ( ج ) مقاطع عرضی مدل زمین شناسی. و ( د ) نمای منفجر شده از مدل ها.

شکل 13. مدل های زمین شناسی محدود شده توسط داده های حفاری سوراخ: ( الف ) داده های حفاری-حفره مجازی ساخته شده در منطقه حاوی لایه. ( ب ) مدل زمین شناسی که به صورت عمودی گسترش یافته بود توسط حفره ها اصلاح شد. و ( ج ) مدل لایه محدود شده توسط سوراخ های مته.

شکل 14. زمان مدلسازی سطح زمین با توجه به تعداد نقاط DEM. زمان مدل‌سازی خطی به تعداد نقاط وابسته بود.

شکل 15. زمان ساخت ضمنی اسکن شاقول با توجه به متقابل درجه دوم طول شبکه. زمان مدل‌سازی تقریباً متناسب با متقابل درجه دوم طول شبکه بود.

جدول 1. آزمایش زمان بر با توجه به تعداد نقاط مختلف DEM.

جدول 2. زمان بر ساخت و ساز سطح ضمنی با توجه به طول شبکه.

© 2016 توسط نویسندگان؛ دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons by Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب