地震活断层及其所在地质空间的三维建模与可视化

摘要

城市地震活断层的探测应用了多个学科(地球物理学、地球化学、地质学、地震学、大地测量学、遥感等)中的多种不同方法，形成了大量的类型、格式各异的三维地质空间的探测及其成果数据。如果能够充分地运用计算机图形学和图象处理技术，直接在三维图形环境中模拟并进而交互式地(平移、缩放、旋转)观察活断层及其所在的地质空间环境和各种探测及其成果数据，必将有助于研究人员综合地分析活断层探测数据并展示和交流活断层探测成果。为此，本论文的主要工作内容是： (1)通过对支持三维显示的软件的调研，本文决定采用基于GIS的业界领先的ArcGIS 9作为数据处理的基本平台，并选择它的三维分析扩展模块(3DAnalyst)中的一个核心应用程序——ArcScene作为三维图形环境，以新疆乌鲁木齐市活断层探测数据为例实现活断层不同探测数据的综合显示和分析。但不同格式的探测数据要综合显示在ArcScene下，就需要进行探测数据与ArcGIS标准数据之间的格式转换。前人在数据格式转换方面已经做了大量的研究工作，但大多数都是针对两种数据格式之间的转换策略，不具有通用性。所以，本文结合活断层探测的特点，制定出一套将原始的不同的探测数据格式转换为ArcGIS标准数据格式shapefile的方法，并用Matlab软件编写转换程序辅助完成，这种转换方法不仅适用于多种数据格式之间的转换，还避免了因转换过程中的造成的地质信息丢失的问题； (2)目前比较流行的三维地质建模软件大多是应用于油藏和矿山领域，针对地震活断层的特点开发的软件很少，所以本文选择在石油行业广泛应用的Petrel三维建模软件作为研究平台，根据地震活断层探测的特点，提出一套比较系统的城市地震活断层三维地质建模与可视化的方法，并以乌鲁木齐市活断层探测目标区、北京市奥林匹克公园地区和海口市活断层探测桂林洋区为例，进行活断层三维地质建模与可视化的研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 前言

1.1 论文研究意义及目标

1.2 论文的研究内容

1.3 研究技术路线

2 地震活断层探测数据的三维显示

2.1 三维显示环境的选择

2.2 不同数据格式之间的转换

2.3 活断层探测数据实例研究

2.3.1 新疆乌鲁木齐市地质概况

2.3.2 收集到的探测数据

2.3.3 实例数据构建与可视化

3 地震活断层三维建模与可视化

3.1 三维地质建模研究现状

3.1.1 数据模型

3.1.2 国内外三维地质建模软件对比研究

3.2 三维地质建模的研究内容和关键技术

3.2.1 三维地质建模的研究内容

3.2.2 三维地质建模的关键技术

3.3 活断层三维地质建模的方法

3.3.1 地震活断层探测数据信息分类

3.3.2 地震活断层探测数据一致性分析

3.3.3 地震活断层三维地质模型划分

3.3.4 地质模型构建

3.3.5 地质子模型集成

3.3.6 三维可视化查询与分析

4 实例研究

4.1 新疆乌鲁木齐市活断层探测实例研究

4.1.1 断层构造格架模型的构建

4.1.2 地层模型的构建

4.1.3 地质模型的三维可视化研究与分析

4.2 北京奥林匹克公园地区活断层探测实例研究

4.2.1 目标区地质概况

4.2.2 断层构造格架模型构建

4.2.3 地层模型的构建

4.2.4 地质模型的三维可视化研究与分析

4.3 海口市活断层探测实例研究

4.3.1 研究区地质概况

4.3.2 地质模型的构建

4.3.3 地质模型三维可视化分析

4.4 小结

5 结论与展望

参考文献

致谢