圖5.1多源地質建模數據組織
地形和地質數據處理
三維地形表示是近年來GIS領域的研究熱點，通常用數字高程模型(DEM)來表示。傳統上，等高線是最常用的地形表示方法，通過各種手段獲取的等高線數據仍然是大區域最常用的地形數據源(鐘等，2006)。隨著GIS的發展，人們希望以更直觀的方式觀察地形特征，規則格網和不規則三角網(TIN)成為首選(吳禮鑫等，2005)。用等高線表示的DEM模型可以通過某種算法轉換成格網或TIN模型(李等，2006)，也可以通過編輯拓撲信息，采用條帶算法建立TIN模型(等，2008)。目前廣泛使用的是TIN模式。
圖5.2a所示的地形圖是等高線圖數字化並恢復其高程信息後，通過三角網生成的TIN格網。可以發現，該地區屬於河谷地貌。
地質圖顯示出露地層在平面上的投影信息，以二維多線段的形式表示。圖5.2b顯示了研究區域內地質單元邊界的分布圖。通過添加地質邊界，形成出露地層的平面分布圖。
構成巖層露頭特征的多邊形被垂直投影到地形TIN模型上，如圖5.2c所示，地形TIN被這條地質邊界線切割，得到地面上不同巖層在三維狀態下的分布，如圖5.2d所示，不同區域被賦予相應的巖石屬性，作為多源地質建模的第壹步。
圖5.2地形和地質數據的三維建模
A.地形DEM模型；b .地質區域分布圖；c .將地質區域分布圖投影到地形圖上；d、按地質區域分布劃分地形圖。
5.2.2.2的地質建模。
地質級別建模的主要數據來源仍然是層序地質剖面上的地層線。根據剖面上的地層線，利用等高線的三維重建算法生成地層的三維表面。除了地質剖面上的地層線外，為了使地層表面最大程度地接近實際情況，應充分考慮現有鉆孔數據和平硐或施工過程中的地質素描數據所揭示的地層點信息，並利用這些約束信息對地層表面進行局部修正，使其最好地接近地層的真實空間分布。
圖5.3網格分類
a .從剖面線直接構建網絡；b .網格細分
考慮到信息源的可靠性，剖面地層線雖然具有壹定的人類經驗特征，但仍被認為是沒有明顯誤差的可靠數據，層網格準確地穿過剖面地層邊界。需要平滑的是截面之間的部分，輪廓重建算法的缺陷是直接在截面線之間建立三角剖分，即截面之間的特征點是絕對線性的(圖5.3a)。可以通過線性插值(圖5.3b)在這些初始三角形單元中添加新的節點，也稱為網格分類，達到細化初始網格的目的。細分過程中插入的點是不確定的，可以利用鉆孔等數據點對這些不確定節點進行重新調整，達到細化的目的。
細分後新插入網格節點的高程值是剖面線上對應特征點的線性插值，需要結合已知和新增加的鉆孔和地質草圖數據重新插值或擬合。截面之間新插入的點是局部的。因此，在插值時，采用移動插值法，分別設置搜索半徑的上下閾值，然後按照以下步驟確定插入點的高程值:
(1)在下限內搜索。如果有數據點，直接用最近點替換，退出；
(2)否則，在上閾值範圍內搜索，如果有數據點，按照壹定的插值方法(如克裏金法、反加權距離法等)進行插值。)獲取插入點的高程值，並退出；
(3)否則不做任何處理。
地面模擬是多源地質建模的核心。圖5.4a顯示了由兩條剖面線組成的初始三角形表面網格。網格劃分分為四級，中間插入的數據是兩段剖面線的線性插值。從鉆孔數據揭示的地層信息可以看出，部分地區偏差較大，需要將鉆孔數據作為約束信息考慮進去。采用上述處理方法後，約束點C3代替地層表面的相鄰角點，位置C0、C1、C2達到逼近效果。除剖面線作為可靠性數據外，地層表面總體上趨於光滑，更符合實際情況(圖5.4b)。
圖5.4地層表面插值更新
A.原始地層表面和鉆井約束信息；b .添加約束信息，對地層表面進行局部更新。可以看出，四個鉆孔中的點源約束信息中，約束信息C3代替了插值後的相鄰角點，位置C0、C1、C2達到了近似效果。
5.2.2.3·SGM模型
對於壹個完整的地層，通常由上層、下層和邊界面所包圍，這就是SGM模型的精髓。對於受斷層切割影響的地層，需要通過曲面裁剪和斷層錯動來調整地平面和斷層面，最終形成閉合的實體模型。
圖5.5所示的地質模型是由四個地層組成的單斜構造，屬於河谷地貌。例如，S3地層由地形平面T2、傾斜的地平面F2和F3、下底面D2和未示出的前後邊界表面組成。也就是說，每個地層由若幹個地層面組成，但不是簡單的組合，這就要求地層在邊界處保持三角形元素之間的幾何和拓撲壹致性。如果三角面片是由輪廓線通過輪廓算法生成的，那麽它們在邊界處是壹致的；在斷層切割處，切割地表時，需要重建地平面和結構面，以保持邊界壹致。
圖5.5模型的形成原理
A.由四個單斜地層組成的河谷地貌地質模型；b .地質模型3中的地層；c、分解地層3。