以構(gòu)建引漢濟(jì)渭工程三河口水庫壩址區(qū)三維地質(zhì)模型過程為例，通過GOCAD 建立地質(zhì)對(duì)象曲面模型，CATIA完成三維地質(zhì)模型的最終實(shí)現(xiàn)，GOCAD 與CATIA 相結(jié)合的方法充分運(yùn)用了各軟件的優(yōu)勢(shì)。

　　前言

　　三維設(shè)計(jì)工作在航空、制造等大量機(jī)械工業(yè)已經(jīng)有較為廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)比較成熟，如今水利水電工程也普遍應(yīng)用。如何快速地推進(jìn)水利工程三維模型建立，形成三維協(xié)同設(shè)計(jì)，是提高設(shè)計(jì)技術(shù)工作效率，推進(jìn)水利水電工程建設(shè)現(xiàn)代化、數(shù)字化必然趨勢(shì)。中國三維地質(zhì)建模研究雖然相對(duì)較晚，但隨著地質(zhì)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，量化研究及三維可視化研究漸漸成為發(fā)展的趨勢(shì)。本文以筆者參與構(gòu)建的引漢濟(jì)渭工程三河口水庫壩址區(qū)三維地質(zhì)建模為例，現(xiàn)就建模方法與過程進(jìn)行總結(jié)。

1、三維地質(zhì)建模

　　1.1、GOCAD 與CATIA 概述

　　目前，市場(chǎng)上用于三維地質(zhì)建模的軟件有很多，其中發(fā)展較為成熟且應(yīng)用廣泛的有法國Nancy 大學(xué)研發(fā)的GOCAD ( Geological Object ComputerAided Design) ，加拿大阿波羅科技集團(tuán)公司推出的三維建模與分析軟件Micr，斯倫貝謝公司開發(fā)的三維可視化建模軟件Petrel，法國達(dá)索公司開發(fā)的CATIA( Computer Aided Tri - Dimensional Interface Application) 。

　　GOCAD 以其強(qiáng)大的建模功能在國內(nèi)外占有很大市場(chǎng)。近年來，中國很多專家學(xué)者將GOCAD 應(yīng)用于石油、地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域取得了良好效果。CATIA 三維協(xié)同設(shè)計(jì)軟件逐漸成為水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)，為二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變和開展多專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)提供了豐富的功能和解決方案。CATIA 軟件具有強(qiáng)大的曲面功能，支持多個(gè)專業(yè)之間協(xié)同、專業(yè)內(nèi)部的協(xié)同，支持網(wǎng)絡(luò)和License 層次的協(xié)同，是一個(gè)很好的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)。

　　1.2、三維地質(zhì)建模理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)述

　　三維地質(zhì)模型本質(zhì)是三維空間數(shù)據(jù)模型，三維地質(zhì)模型的基本依據(jù)是地質(zhì)認(rèn)識(shí)，反映的是地質(zhì)體特征或地質(zhì)現(xiàn)象規(guī)律; 在三維地質(zhì)模擬中，連續(xù)的地質(zhì)現(xiàn)象是通過采樣以離散形式在數(shù)據(jù)模型中表示;數(shù)據(jù)模型只是地質(zhì)認(rèn)識(shí)適應(yīng)于計(jì)算機(jī)的表達(dá)，相同的地質(zhì)認(rèn)識(shí)可以存在不同的數(shù)據(jù)模型。李清泉等把它們歸納為基于柵格的數(shù)據(jù)模型、基于矢量的三維空間模型和混合結(jié)構(gòu)的三維模型。在三維地質(zhì)模擬軟件中應(yīng)用較多的面模型實(shí)質(zhì)上是一種矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。水利水電工程三維地質(zhì)建模以NURBS結(jié)構(gòu)( non - uniform rational B - spline. 非均勻有理B樣條) 為主、結(jié)合TIN 模型( triangulated irregularnetwork，不規(guī)則三角網(wǎng)) 和BRep 結(jié)構(gòu)( boundary representation，邊界) ，以這3 種面表示的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建模。

　　三維地質(zhì)基本模型的建立是從現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)采集數(shù)據(jù)出發(fā)，通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的地質(zhì)解釋，進(jìn)行若干空間幾何關(guān)系分析得到能夠描述構(gòu)造和地層的基本特征的模型。其建立過程是根據(jù)工程設(shè)計(jì)階段一步步從初期廣義的模型逐步細(xì)化到后期精確而實(shí)用模型的過程。初期對(duì)工程就有一個(gè)直觀和指導(dǎo)的意義，為分析復(fù)雜地質(zhì)條件下水利水電工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)與施工中的地質(zhì)問題提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段，這也是三維地質(zhì)建模最為重要的目的。

　　1.3、水利水電工程地質(zhì)對(duì)象分類

　　由于水利水電工程地質(zhì)體主要以大量極其不規(guī)則結(jié)構(gòu)形態(tài)組成，將實(shí)際建模過程中可能遇到的地質(zhì)對(duì)象幾何形態(tài)特征和屬性特征進(jìn)行分析，相似特征對(duì)象歸類，形成相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，有利于三維地質(zhì)模型層次清晰地構(gòu)建。圖1是水利水電工程不同地質(zhì)對(duì)象分類結(jié)構(gòu)圖。

圖1 水利水電工程地質(zhì)對(duì)象分類結(jié)構(gòu)圖

結(jié)語

　　GOCAD 在面模型的建立上更加切合地質(zhì)對(duì)象的特點(diǎn)，而在地質(zhì)體的構(gòu)建過程中CATIA 更為方便。通過GOCAD 建立地質(zhì)對(duì)象曲面模型，CATIA完成三維地質(zhì)模型的最終實(shí)現(xiàn)。GOCAD 與CATIA相結(jié)合的方法充分運(yùn)用了各軟件的優(yōu)勢(shì)，可以提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的工作效率。