三维模型建模方案设计
（一）建模平台
GOCAD软件作为新一代地质建模软件的代表，以工作流程为核心，达到了半智能化建模的世界最高水平，在国外受到众多用户青睐。GOCAD软件作为石油、地质、物探、采矿等行业的标准三维地学模型软件，自1989年GOCAD研究计划提出，经历10年发展，GOCAD软件正式发行，由于其强大的三维模型构建和分析功能，该软件被广泛应用。与其他软件比较，GOCAD软件具有如下特点：
1.GOCAD实现了通用地球模型所设想的功能
能够直接导入各种专业软件数据，实现交叉学科团队统一协作。通过GOCAD提供的流程自动化工具，使用者能够利用系统提供的向导，逐渐实现地下构造的快速重建，而无需经过繁琐的软件和数据转换。
2.全三维、全拓扑
与现有通用的GIS软件不同，GOCAD软件从数据结构、工作模式和功能设置都实现了真三维化，提供了非常全面的三维空间分析支持；它采用的三维矢量拓扑数据模型，能够分析三维空间对象的拓扑关系，进行复杂曲面的交叉和切割等空间关系计算。
3.GOCAD使用了空间插值算法DSI（Discrete Smooth Interpolation）
DSI类似于解微分方程的有限元方法，用一系列具有空间实体几何和物理特性、相互连接的空间坐标点来模拟地质体，已知节点的空间信息和属性信息被转化为线形约束，引入到模型生成的全过程，因而DSI插值适用于自然物体的模拟。
4.拥有完善的地质统计分析功能
在GOCAD软件中提供了多种地质统计分析模块：空间数据分析、克里格估计、序贯高斯模拟等。
GOCAD能够大大提高地质建模的效率和精度，可以满足对复杂地质区域的建模要求，本次建模选用基于Windows7软件平台的GOCAD2.1.2版本进行。
（二）建模方法
地质现象的复杂性和多解性使地质体及其空间关系变得异常复杂，在计算机中表达三维地质现象存在较大难度。国内外学者在三维地质空间数据模型方面做了许多研究，先后提出了几十种三维数据模型，这些模型适用的地质现象、数据来源、拓扑关系、空间分析与应用等条件各不相同，所采用的建模方法及技巧也各不相同，但总体来说，多数模型往往通过大量简化地质条件来降低建模复杂度，仅适用岩层结构单一、地质构造简单的区域，而无法精确描述诸如断层、微构造、透镜体、隔夹层等复杂特殊地质现象。而地质条件复杂地区，构造作用不但破坏了地质体的连续性，还改变了地层数据的空间分布格局，最初呈连续分布的层状地质体往往会被纵横交错的构造面切割的支离破碎，从而增加了三维地质建模过程中数据结构、拓扑关系以及相应算法的复杂程度，导致至今仍然缺乏成熟的通用建模方案。
本次以构造条件复杂、断裂较为发育的沉积盆地为研究对象，对复杂断裂构造条件下城市地质三维建模中的关键技术和建模方法进行了探索性研究，形成了一套“构造镶嵌”模式的三维城市地质建模技术方法流程。实践证明，该方法可以有效地提高复杂地质条件下三维地质建模的效率与准确性。
复杂断裂条件下三维地质建模技术的重点在构造的分析、模拟和表达上。首先应在工作区开展地质构造框架模型研究，以框架模型为基础划分构造单元，在单一构造单元限定的区块内部，将岩层地表出露线和岩层产状作为地层面的形态要素，以钻孔和剖面数据作为层面的控制要素，建立区块地层展布模型，最后以地层面和构造面为边界，由面成体构建研究区三维地质实体模型（图14-1），相对于其他同类地质体三维建模方法，具有以下优势：
图14-1 “构造镶嵌”三维地质建模方法流程图
从总体上讲，通过划分建模单元，将区域三维建模工作分而治之，在同一建模单元内部，地质构造条件相对简化，降低了建模难度；
以构造区划单元作为建模单元，具有明确的地质意义，同一单元因具有相同或相近地质属性，能够大大减轻建模工作量；
三维建模过程中数据源选择处理，构造及地层建模都被限定在单一建模单元内部，因而，三维模型能够支持局部更新与细化。
通过合理的建模单元划分，本方法还能够支持不同精度三维模型无缝融合，实现多精度三维地质模型的平滑过渡。
（三）注意事项
1.充分收集和利用建模数据
三维地质建模数据包括钻孔、剖面、等值线、断层、地质图等。从实际情况看，由于钻孔在横向上难于进行层面对比，利用钻孔开展三维地质建模工作难度较大，各种剖面将形成三维地质建模的主题数据，并利用其他数据源作为辅助。
充分收集各种剖面资料，包括本次调查工作完成的各种地质剖面、物探剖面，无论长短均可利用，在具体工作中打破三种模型数据源的分割性，需要将所有的数据剖面汇聚到一起，实现充分的共享和有效使用。同时收集各种地质界面的等值线数据和不同深度的地质图资料，作为三维地质建模的有效辅助数据。
2.建立建模数据一致性检查
在实际建模过程中，不同数据源之间总会存在矛盾和冲突，建模时还需要进行空间数据一致性检查和处理。处理的原则是以高可靠性数据为基准，高精度数据为标杆，解释性数据为依据。
3.地质专业技术人员是三维地质建模的主体
三维地质建模归根到底是一个地质问题，不是简单的计算机运算所能直接完成的，需要地质专业技术人员的智慧和经验，在建模过程中地质专业技术人员是工作的主体，并将地质专业人员的经验知识和总结出来的地质规则添加到建模工具中，从而提高建模的效率。
4.建模技术人员和软件开发人员需要加强合作
三维地质建模是一个复杂的地质综合过程，目前还没有完全成熟的软件来解决这一问题，这就需要建模技术人员和软件开发人员加强合作。一方面，建模技术人员需要充分领会软件解决地质问题的操作过程，实现三维地质建模；另一方面，软件开发人员也要随时解决建模过程中遇到的技术问题，增强软件解决地质问题的能力。