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篇1

關(guān)鍵詞：砂體描述;老163單元;建模

1 完成的主要工作量與成果

《老163單元地質(zhì)建模研究》擬通過(guò)精細(xì)油藏地質(zhì)研究，建立精細(xì)三維地質(zhì)模型，通過(guò)測(cè)井二次解釋、數(shù)值模擬、油藏工程和油藏動(dòng)態(tài)綜合研究的方法，對(duì)剩余油分布進(jìn)行定量描述，完善注采井網(wǎng)，改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。

精細(xì)地質(zhì)研究：通過(guò)對(duì)地層模型、構(gòu)造模型和沉積微相的研究，建立地質(zhì)模型，并對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行儲(chǔ)量復(fù)算。同時(shí)完成地層對(duì)比圖2～3張，館陶組含油砂組頂構(gòu)造圖3張，砂體頂面埋深圖、砂體厚度圖、油層厚度圖10余張，油藏剖面圖3～4張。

油藏?cái)?shù)值模擬研究：通過(guò)對(duì)單井單層數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)錄入，并對(duì)砂體頂部構(gòu)造圖（3張）、砂體等厚圖（3張）、有效厚度圖（3張）進(jìn)行數(shù)字化，建立油藏?cái)?shù)值模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并建立數(shù)值化地質(zhì)模型，完成分小層含油飽和度等值圖3～4張，儲(chǔ)量豐度等值圖3～4張，注采調(diào)整井位部署圖3～4張。

2 成藏條件分析

（一）區(qū)域構(gòu)造背景

樁106塊館上段地層是在埕東凸起北斜坡下第三系超覆沉積背景上形成的北低南高的單斜，構(gòu)造較平緩，地層傾角約0.5～2°，全區(qū)共發(fā)育三條斷層，都有井鉆遇，地震剖面顯示清楚。其中1、2號(hào)斷層發(fā)育于中古生代，消失在上新世明化鎮(zhèn)組沉積末期，活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，屬同沉積斷層，對(duì)該區(qū)油氣運(yùn)移和油藏形成有重要影響。

1號(hào)斷層為本區(qū)南界斷層，走向東西，南傾，落差70m左右。老34井鉆遇該斷層;2號(hào)為本區(qū)東南界斷層，北東走向，東南傾，落差30m左右，樁106-2井鉆遇該斷層。2號(hào)斷層與其派生的3號(hào)斷層是形成老區(qū)局部斷鼻構(gòu)造的封堵性斷層，對(duì)老區(qū)的油氣富集起著重要的控制作用;3號(hào)斷層為斷塊內(nèi)小斷層，近東西走向，北傾，落差約20m。樁106-5、-35井鉆遇該斷層。老163井區(qū)位于樁106塊北構(gòu)造較高部位，構(gòu)造形態(tài)南高北低，較平緩，最大閉合高度16m。井區(qū)內(nèi)無(wú)斷層發(fā)育。

（二）地層沉積特征

（1）地層層序及接觸關(guān)系

樁106塊鉆遇地層自上而下為：第四系平原組、上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組、下第三系東營(yíng)組、沙河街組及中生界。

明化鎮(zhèn)組與館陶組屬整合接觸，館陶組與下伏東營(yíng)組地層區(qū)域上呈角度不整合接觸。沙河街組地層厚度小，本塊絕大部分井只鉆到館上段。

明化鎮(zhèn)組：巖性以棕紅色泥巖為主，夾薄層透鏡狀粉砂巖及細(xì)砂巖，地層厚度一般在1000m左右，其下部為一套含砂質(zhì)粉砂巖，厚度一般在10～20m。

館陶組：巖性主要為棕紅色、淺灰色泥巖與細(xì)砂巖、粉砂巖間互層，地層厚度一般在800～1000m。館上段為一套曲流河"泥包砂"沉積，是本區(qū)的目的層。

老163井區(qū)方案井目的層為館上段，該區(qū)鉆遇地層為Np、Nm、Ng上。

（2）地層對(duì)比及小層精細(xì)劃分

本塊為河流相沉積，多期河道頻繁發(fā)育，難以找到穩(wěn)定的區(qū)域性標(biāo)志，橫向上砂體變化快，給地層對(duì)比帶來(lái)極大困難，因此本次地層對(duì)比充分利用Ng2砂層組底部自然伽瑪抬高拐點(diǎn)，與河流相等高程切片法相結(jié)合，延用1996～2001年方案砂層組及小層的劃分方法，并根據(jù)砂體的旋回性、厚度及隔層的穩(wěn)定情況，將館上段地層劃分為5個(gè)砂層組13個(gè)小層。

老163井區(qū)主要含油目的層為Ng1、Ng2、Ng3砂層組的Ng12+3、Ng23、Ng33等3個(gè)小層。

（三）成藏規(guī)律分析

（1）構(gòu)造背景有利。樁106塊館陶組含油層系是在埕東凸起北斜坡下第三系超覆沉積的背景之上形成的大的古緩鼻狀構(gòu)造，為油氣聚集提供了場(chǎng)所。該區(qū)為緩坡帶上的局部構(gòu)造高點(diǎn)，是有利的油氣聚集區(qū)。

（2）儲(chǔ)蓋匹配有利。本塊館上段油源來(lái)自埕北凹陷，近生油凹陷，縱向上Nm底部厚層泥巖為良好蓋層，良好的儲(chǔ)蓋配置是該區(qū)成藏和油氣聚集的必備條件。

3 老163井區(qū)河道砂體描述技術(shù)

（一）地震地質(zhì)模型及地震相模式的建立。通過(guò)分析樁106地區(qū)館上段巖性組合及速度關(guān)系：砂巖傳播速度為2500～2800m/s，泥巖傳播速度為2000～2300m/s，二者之差一般大于500m/s，因此泥巖和砂巖之間為良好的波阻抗界面，可形成較好的地震反射同相軸。

（二）河道砂體的描述技術(shù)一--測(cè)井約束反演技術(shù)。在老163井區(qū)應(yīng)用Jason反演技術(shù)，以測(cè)井、地質(zhì)和地震動(dòng)力學(xué)特征為約束條件，克服了反演的多解性，同時(shí)保證了測(cè)井與地震的最佳匹配，使反演結(jié)果較為符合實(shí)際地質(zhì)情況。

（三）河道砂體的描述技術(shù)二--分頻處理技術(shù)。它是一種全新的地震儲(chǔ)層研究方法，是以傅立葉變換、最大熵方法為核心的頻譜分解技術(shù)，該方法在對(duì)三維地震資料時(shí)間厚度、地質(zhì)不連續(xù)性成像和解釋時(shí)，可在頻率域內(nèi)對(duì)每一個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的振幅進(jìn)行分析。

（四）河道砂體描述技術(shù)的應(yīng)用。老河口館上段河流相巖性油藏，區(qū)內(nèi)河道砂體展布決定了油藏的分布。

4 結(jié)論

《老163單元地質(zhì)建模研究》擬通過(guò)精細(xì)油藏地質(zhì)研究，建立精細(xì)三維地質(zhì)模型，通過(guò)測(cè)井二次解釋、數(shù)值模擬、油藏工程和油藏動(dòng)態(tài)綜合研究的方法，對(duì)剩余油分布進(jìn)行定量描述，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)井網(wǎng)優(yōu)化、注采比優(yōu)選以及對(duì)采油井的轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)的優(yōu)選，完善注采井網(wǎng)，改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。

篇2

關(guān)鍵詞：沉積型礦床；3DMine軟件；地質(zhì)建模方法；礦業(yè)軟件；礦體模型

中圖分類(lèi)號(hào)：P613 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）29-0126-03

1 概述

隨著礦山工程建設(shè)的發(fā)展，地質(zhì)建模技術(shù)也在不斷革新，各種建模軟件和建模方法相繼涌現(xiàn)在工程應(yīng)用實(shí)踐中。其中效果好、應(yīng)用廣的礦山三維地質(zhì)建模成了目前的主流趨勢(shì)，我們通過(guò)了解3DMine軟件建立地質(zhì)模型方法的特點(diǎn)，將其與傳統(tǒng)建模方法結(jié)合在一起進(jìn)行探討，對(duì)于礦山工程建設(shè)發(fā)展將有著重要的意義。

2 傳統(tǒng)建模方法

礦山設(shè)計(jì)常常都會(huì)面臨項(xiàng)目完成和投標(biāo)時(shí)間都比較緊促的難題，項(xiàng)目完成時(shí)間一般限制在1～2個(gè)月內(nèi)，投標(biāo)時(shí)間則更短。沉積型礦床鉆孔數(shù)目密集、面積大、礦體廣布分層，面對(duì)這又一重大挑戰(zhàn)，確定一種合適的建模方法就變得尤為

重要。

傳統(tǒng)的建模方法主要是通過(guò)利用地質(zhì)剖面線(xiàn)或鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)連接礦體，然后利用生成礦體頂?shù)装迕嫔a(chǎn)礦體。礦體頂?shù)装迕媸峭ㄟ^(guò)對(duì)頂?shù)装妩c(diǎn)進(jìn)行插值加密法生成，插值方法有距離冪反比法和克里格法兩種。

3 3DMine建模

3.1 軟件介紹

3DMine是一套主要應(yīng)用于礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探、采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理的三維礦業(yè)軟件。它將多種優(yōu)秀礦業(yè)軟件的優(yōu)點(diǎn)和前瞻的設(shè)計(jì)理念有機(jī)結(jié)合，具備快速響應(yīng)和技術(shù)全面的特點(diǎn)。3DMine還是一種可用來(lái)建立數(shù)字型礦山，具有典型特征的礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)軟件。

3.2 基本原理和方法

用3DMine軟件建模，第一步要做的是礦體模型的建立，要將礦體形態(tài)以較為精確的形狀和趨勢(shì)模擬出來(lái)，這和巖石模型的建立一樣。礦體模型實(shí)質(zhì)上是一個(gè)密實(shí)的實(shí)體，實(shí)體是由一系列線(xiàn)上的點(diǎn)和一系列相鄰的三角面相互連接包裹而成的密實(shí)三

角網(wǎng)。

3DMine基本具備了上述傳統(tǒng)建模的方法，并有著自己的特點(diǎn)。按傳統(tǒng)方法的步驟，先把鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)建好，然后直接用3DMine軟件提取礦體頂?shù)装妩c(diǎn)，再對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行插值法加密生成頂?shù)装迕妗＝⒌V體的方法：第一步直用3DMine加載各水平的礦體剖面線(xiàn)。在相鄰剖面線(xiàn)條之間連接三角網(wǎng)，選擇其中兩個(gè)閉合線(xiàn)，依次連接多段，連續(xù)點(diǎn)擊，三角網(wǎng)連接完成，完整的礦體模型就形成了。

3.3 特有的優(yōu)勢(shì)

在露天開(kāi)采設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行露天開(kāi)采計(jì)劃和境界圈定的編制，必須先建立巖石模型。沉積型礦床的賦存面積大，很多甚至在20多平方公里以上，礦體厚度也常在1～2m之間，而次級(jí)模塊尺寸小是保證礦體儲(chǔ)量準(zhǔn)確性的基本要求，所以確保大范圍的巖石模型的建立非常困難。但是如果利用3DMine軟件，在沒(méi)有約束的地方，它的模型尺寸很大，而在邊緣的約束部位附近，模塊尺寸最小即為次級(jí)模塊尺寸，這樣就可以達(dá)到減小模型大小的目的，成功解決了大范圍建立巖石模型困難的

局面。

4 建模方法的比選

通過(guò)對(duì)前面幾種建模方法優(yōu)劣勢(shì)的比較分析，可以幫助我們找到一種最佳的方法。

4.1 鉆孔數(shù)據(jù)法

鉆孔數(shù)據(jù)法就是直接利用鉆孔數(shù)據(jù)，提取頂?shù)装妩c(diǎn)來(lái)生成頂?shù)装迕?。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速便捷，比較符合沉積型礦床的建模的需求。缺點(diǎn)是在層狀模型中，由于礦體的整體傾向傾角較大，導(dǎo)致多層礦層現(xiàn)象的存在，另外礦層間還有相互交錯(cuò)的礦脈。針對(duì)這種情況，如果直接用這種方法，在礦區(qū)的邊緣，建立出來(lái)的模型將與地質(zhì)勘探報(bào)告區(qū)別很大。而且這種方法是依靠增多虛擬孔來(lái)對(duì)礦體形態(tài)進(jìn)行控制的，如果礦層較多，對(duì)礦體形態(tài)的控制將變得很有難度。

4.2 剖面線(xiàn)法

這種方法是利用礦體剖面線(xiàn)上的頂?shù)装寰€(xiàn)來(lái)生產(chǎn)頂?shù)装迕?。針?duì)沉積性礦床的特點(diǎn)，我們可以直接利用剖面線(xiàn)上的頂板線(xiàn)生成頂板面文件，從而達(dá)到約束生成體文件的目的。這樣不僅使手工連接的工作量減少了，而且建立出來(lái)的模型也會(huì)比較吻合地質(zhì)勘探報(bào)告。因?yàn)槠拭婢€(xiàn)和頂?shù)装寰€(xiàn)包含了對(duì)礦體專(zhuān)業(yè)詳細(xì)的分析，特別是在處理礦層邊緣和交叉相錯(cuò)的問(wèn)題上，這方面的信息豐富而全面，使礦體建模有依據(jù)，符合礦體建模原則。

另外我們還可以利用3DMine軟件對(duì)礦體頂?shù)装寰€(xiàn)、剖面線(xiàn)、地形線(xiàn)轉(zhuǎn)換成三維坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)建立礦體模型。這樣還可以利用3DMine與其他軟件的兼容性使工作效率得到提高。礦體頂?shù)装寰€(xiàn)和地形的高程賦值的計(jì)算比較繁瑣，但是把它放在3DMine中進(jìn)行將會(huì)很便捷。而且使用這種方法控制礦體形態(tài)和儲(chǔ)量將變得簡(jiǎn)單得多，不再需要增多虛擬孔就能達(dá)到控制效果，相比第一種方法而言，使礦體建模得到很大程度上的改善。

4.3 綜合法

綜合法即綜合利用底板等高線(xiàn)、礦體剖面線(xiàn)和鉆孔的頂?shù)装妩c(diǎn)等信息來(lái)生產(chǎn)礦體。通過(guò)分析，我們看到第二種方法有著很好的建模效果，但是仍然存在著一些不足。剖面線(xiàn)法沒(méi)能直接利用不在剖面上鉆孔和頂?shù)装甯呔€(xiàn)等方式來(lái)達(dá)到剖面間礦體形態(tài)的目的。針對(duì)沉積型礦床流線(xiàn)形態(tài)的特點(diǎn)，我們可以綜合利用鉆孔頂?shù)装妩c(diǎn)、礦體剖面線(xiàn)和頂?shù)装甯呔€(xiàn)等信息分別生成礦層的頂?shù)装迕?，這將會(huì)是一個(gè)更好的方法。

我們可以通過(guò)采用上述方法建立沉積型礦體模型來(lái)驗(yàn)證其可行性，實(shí)踐結(jié)果表明，利用這種方法建立的礦體模型，礦體總儲(chǔ)量誤差在5%以?xún)?nèi)，和地質(zhì)儲(chǔ)量勘察報(bào)告的吻合度好，且完全符合生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足復(fù)雜地質(zhì)的建模要求。在礦體的賦存和形態(tài)方面，頂?shù)装迕嬉矟M(mǎn)足沉積型礦床的賦存需求，流暢平滑，和地質(zhì)賦存勘察報(bào)告的吻合度也好，完全能夠用來(lái)作為地質(zhì)建模施工圖的

設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)各種地質(zhì)建模方法的探討，我們發(fā)現(xiàn)了綜合利用頂?shù)装妩c(diǎn)、底板等高線(xiàn)和剖面線(xiàn)進(jìn)行沉積型礦床地質(zhì)建模是比較好的方法，解決了針對(duì)沉積型礦床特點(diǎn)的一些工程難題，同時(shí)也說(shuō)明了工程軟件的應(yīng)用對(duì)于礦山地質(zhì)建模的重要性?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以在很大程度上推動(dòng)工程建設(shè)的發(fā)展，我們要好好利用這項(xiàng)寶貴資源。探討創(chuàng)新的精神在任何時(shí)候都是需要的，它才是社會(huì)發(fā)展的源

動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

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篇3

礦區(qū)面積25.5km2，發(fā)育有寬緩的波狀起伏。主要含煤地層為侏羅系中下統(tǒng)延安組（J1-2y），上覆地層有侏羅系中統(tǒng)直羅組（J2z）、安定組（J2a）、白堊系下統(tǒng)的逕川組（K1jc）和東勝組（K2ds），第三系上新統(tǒng)（N2）和第四系（Q）。地層產(chǎn)狀平緩，無(wú)斷裂和較大的褶曲構(gòu)造，無(wú)巖漿巖侵入。主要煤層共5層3-1、4-1、5-1、6-1、6-2。本區(qū)煤巖類(lèi)型為暗淡型和半暗淡型，煤巖成分以暗煤為主，含較多絲炭和少量亮煤。本文旨在建立資源空間地質(zhì)模型，進(jìn)行資源量估算，為礦產(chǎn)資源合理利用提供依據(jù)。

2建立三維地質(zhì)模型

2.1簡(jiǎn)述

建立三維地質(zhì)模型（3DGeologicalModelling）簡(jiǎn)稱(chēng)地質(zhì)建模，是在分析整理前期已有的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，將測(cè)量資料、鉆孔柱狀圖、煤質(zhì)資料、物探資料等二維數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Minex軟件相應(yīng)的三維空間中，利用和二維空間的相關(guān)性，將不連續(xù)的離散的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，從而形成三維實(shí)體的過(guò)程。三維地質(zhì)模型建立流程如圖1所示。

2.2地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與煤層連線(xiàn)

2.2.1原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)一般通過(guò)鉆探、坑探和槽探等方法獲得。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是三維地質(zhì)模型建模的基礎(chǔ)，對(duì)獲取礦區(qū)深部信息有著十分重要的作用，而在礦體模型圈定、資源量估算等方面也起著關(guān)鍵作用。按照軟件要求產(chǎn)生6個(gè)數(shù)據(jù)表，即COLLAR、SURVEY、PICKS、QUALITY、LITHO、GEOPHY表。數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。2.2.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立Minex數(shù)據(jù)庫(kù)基本上是由6個(gè)二進(jìn)制文件組成，其文件擴(kuò)展名為.B3n，n取不同的值對(duì)應(yīng)文件的不同用途，如鉆孔數(shù)據(jù)通過(guò)B31文件進(jìn)行管理，煤層層序通過(guò)B35管理。在Minex軟件中，按步驟分別導(dǎo)入以上6個(gè).csv格式數(shù)據(jù)表，要注意字段的匹配及數(shù)據(jù)的檢查及修正。Minex中提供了對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)檢驗(yàn)的模塊功能，可以對(duì)導(dǎo)入的鉆孔數(shù)據(jù)和煤層數(shù)據(jù)等進(jìn)行驗(yàn)證，若出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，則說(shuō)明輸入的原始數(shù)據(jù)之間存在錯(cuò)誤或矛盾，可及時(shí)修正。煤層連線(xiàn)是很關(guān)鍵的一步，Minex根據(jù)實(shí)際情況，提供了兩種煤層連線(xiàn)的方法。一種是father-son煤層連線(xiàn)方式，一種是split煤層連線(xiàn)方式。father-son煤層連線(xiàn)方式適合于存在多個(gè)主煤層和少量薄煤層的情況；split煤層連線(xiàn)方式適合于對(duì)應(yīng)主煤層層位存在2個(gè)或多個(gè)煤層且厚度較平均的情況，該煤礦煤層分布情況適合于第二種連線(xiàn)方式。需要通過(guò)反復(fù)檢查各個(gè)剖面，糾正不合理存在，修正煤層連線(xiàn)。圖2為該礦區(qū)的2號(hào)剖面示意圖。

2.3構(gòu)建三維地質(zhì)模型的方法選擇

目前建模的主要方法有塊段構(gòu)模法和界面構(gòu)模法。Minex軟件采用界面構(gòu)模法建立礦床模型，實(shí)質(zhì)是用若干個(gè)多邊形面拼接形成一個(gè)多邊形網(wǎng)來(lái)模擬礦床的各種地質(zhì)界面和開(kāi)挖工程界面。Minex采用界面模型的構(gòu)模方法主要有3種：規(guī)則格網(wǎng)構(gòu)模法（Grid）、三角網(wǎng)構(gòu)模法（Triangle）和等值線(xiàn)構(gòu)模法3種。本文采用Grid建模法，這是基于規(guī)則分布數(shù)據(jù)點(diǎn)的建模方法。它將構(gòu)模區(qū)域按一定的方向劃分成若干個(gè)等距二維矩形網(wǎng)格，再根據(jù)已知的樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用一定的估值方法算出各網(wǎng)格頂點(diǎn)的高程、礦石質(zhì)量等指標(biāo)以描述礦床[2]。估值主要由已知樣品點(diǎn)推斷未知樣品點(diǎn)的值，成熟的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家同我國(guó)的資源儲(chǔ)量估計(jì)方法有很大差異。剖面法在我國(guó)資源儲(chǔ)量估計(jì)中占統(tǒng)治地位，其次是地質(zhì)塊斷法。而國(guó)外現(xiàn)在已基本上不使用剖面法。多邊形法、克里格法以及反比距離加權(quán)法是目前研究較成熟的3種方法[3]。Minex軟件提供了3種估值方法，如包括多邊形法、克里格法和距離冪次反比法。多邊形法是一種最原始的估值方法，即找出每個(gè)樣本（鉆孔）的影響范圍邊界，在邊界范圍內(nèi)的所有塊段或網(wǎng)格頂點(diǎn)的值都與該孔樣本值相同。其方法就是對(duì)勘探格規(guī)則的鉆孔連線(xiàn)的中點(diǎn)垂線(xiàn)構(gòu)成多邊形，形成多邊形塊段。此法計(jì)算簡(jiǎn)單，適用于礦床在平面上變化幅度小的儲(chǔ)量計(jì)算。針對(duì)礦區(qū)煤層穩(wěn)定的特點(diǎn)，本次采用了多邊形法進(jìn)行估值。2.3.1地表模型的建立地表模型建立的依據(jù)是地表測(cè)量的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些離散不均勻的數(shù)據(jù)的加密插值，才能形成完整的地表高程數(shù)據(jù)。地表模型可以用鉆孔孔口標(biāo)高自動(dòng)生成，也可以通過(guò)地表等高線(xiàn)對(duì)應(yīng)標(biāo)高賦予等高線(xiàn)Z值生成地表模型。由于本區(qū)高差不大，故使用了第一種鉆孔孔口標(biāo)高自動(dòng)生成地表模型的方法。2.3.2煤層頂?shù)装濉⒚汉窦皧A矸模型的建立煤層頂?shù)装?、煤厚及夾矸模型的建立方法，根據(jù)煤層特征不同而各異。對(duì)于煤層較厚，分布穩(wěn)定的煤層，可以先自動(dòng)生成頂?shù)装?，再依?jù)頂?shù)装迥Ｐ陀庙敯鍦p去底板的數(shù)學(xué)計(jì)算方法生成煤厚模型從而生成夾矸層；對(duì)于薄煤層，建議先生成煤厚與底板模型，用底板加上煤厚模型模擬出頂板模型，再模擬出夾矸層，這樣模擬出的煤層頂?shù)装宀蝗菀壮霈F(xiàn)交叉重疊，夾矸不容易出現(xiàn)負(fù)值；對(duì)于數(shù)據(jù)最差，煤層最不穩(wěn)定的薄煤層，建議生成夾矸和煤厚模型，在用這兩個(gè)模型模擬出頂?shù)装宓姆绞阶罴选１疚牟捎玫氖堑诙N方法。通過(guò)computerwashoutgrids生成MK網(wǎng)格。運(yùn)用SQL語(yǔ)言，借助MK變量（washout位置賦值0，否則1）重新生成煤厚模型后，重新計(jì)算出煤層頂板。至此，煤層結(jié)構(gòu)模型建成。圖3為此法構(gòu)筑的5-1煤層的三角網(wǎng)模型。圖35-1煤層三角網(wǎng)Minex與其他國(guó)際通用的軟件例如Surpac相比，優(yōu)勢(shì)非常明顯，Surpac需要地質(zhì)人員通過(guò)各勘探線(xiàn)剖面逐個(gè)圈定礦體范圍，建立三維實(shí)體模型。Minex是針對(duì)層狀譬如煤而設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)的軟件，煤層建立可以由軟件自動(dòng)完成，大大節(jié)約了時(shí)間成本，這也是Minex軟件在煤礦建模時(shí)優(yōu)于其他軟件的最重要的標(biāo)志。2.3.3采空區(qū)的建立資源量的估算方法有斷面法、算數(shù)平均法、等值線(xiàn)等，這些算法都是在礦產(chǎn)資源勘探時(shí)期估算礦產(chǎn)資源量的估算方法，并不適于計(jì)算礦體采空區(qū)的開(kāi)采量。因此用礦業(yè)工程軟件對(duì)采空區(qū)進(jìn)行三維空間模擬、展示，有著傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性。運(yùn)用Minex建立采空區(qū)的步驟：將CAD中的采空區(qū)邊界通過(guò)軟件導(dǎo)入到Minex中，并設(shè)定線(xiàn)型為mask。通過(guò)SeamModelOperations運(yùn)算建立采空區(qū)。2.3.4Distance模型的建立按照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的，如JORK準(zhǔn)則（2004年澳大利亞報(bào)告地質(zhì)勘探結(jié)果，礦產(chǎn)資源及礦石儲(chǔ)量），“測(cè)定的資源量”“標(biāo)志的資源量”以及“推斷的資源量”分別以“250m”、“500m”、“1000m”進(jìn)行空間圈定，這是一種常用的資源量估算的方法，結(jié)合地質(zhì)工作可靠程度適當(dāng)調(diào)節(jié)。通過(guò)“boreholedistancegridding”建立的各煤層的“distancegrid”可以明顯看出資源量在二維及三維空間上的分布，并且可以以JPG以及DXF輸出所需的平面分布圖，可以進(jìn)行直接利用或編輯。圖5是該區(qū)5-1煤層的資源量估算圖。2.3.5煤質(zhì)模型的建立首先將煤質(zhì)參數(shù)灰分（ASH）、、揮發(fā)分（VOLATILE）、硫分（SULFUR）、發(fā)熱量（HEATVAL）、密度（DENSITY）用多重變量自動(dòng)建立的方法，建立各參數(shù)對(duì)應(yīng)的煤質(zhì)模型。Minex軟件利用SQL語(yǔ)言可對(duì)灰分、揮發(fā)分等幾乎所有煤礦關(guān)心的數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行賦值，根據(jù)各種約束條件和不同屬性可自由組合建立不同的煤質(zhì)模型并與資源量級(jí)別進(jìn)行限定，模型在報(bào)告資源量時(shí)可以自由利用。

3結(jié)論

篇4

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)三維建模與可視化地質(zhì)信息

1前言

現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)(GIS)都主要表達(dá)二維的地表地物的圖形和屬性信息，要擴(kuò)展到真三維包含地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地質(zhì)信息系統(tǒng)還有差距。一個(gè)大型地質(zhì)工程項(xiàng)目從可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，乃至到工程施工與運(yùn)行階段，往往積累了大量的地質(zhì)資料，用三維模型圖形圖像來(lái)表達(dá)和解釋如此龐大的資料，比光靠數(shù)據(jù)庫(kù)和圖表圖紙等傳統(tǒng)手段來(lái)得有效的多。建立工程地質(zhì)體的三維模型，處理巖層界面與結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系，逼真反映地下主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)全貌，將為工程地質(zhì)工作者分析研究工程地質(zhì)現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)掌握巖土體結(jié)構(gòu)規(guī)律，提供一種嶄新的研究手段和研究方法。

國(guó)外三維地質(zhì)建模和可視化研究發(fā)展較快。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MicroLYNX，通過(guò)對(duì)離散點(diǎn)采樣、鉆探采樣和探槽采樣等空間數(shù)據(jù)的處理，產(chǎn)生剖面、塊和面等模型，確定礦藏分布和等級(jí)變化并計(jì)算礦藏儲(chǔ)量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開(kāi)發(fā)的Gemcom軟件通過(guò)鉆孔、點(diǎn)、多邊形等數(shù)據(jù)，利用實(shí)用的圖形編輯和生成工具，顯示鉆孔孔位分布，運(yùn)用不規(guī)則三角網(wǎng)建立表面和實(shí)體模型，運(yùn)用多義線(xiàn)圈閉巖層和礦體邊界進(jìn)行儲(chǔ)量和品位分析，提供了交互操作功能并允許用戶(hù)根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)家知識(shí)勾畫(huà)地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)任意剖面切割任意角度觀察和實(shí)體與實(shí)體或?qū)嶓w與表面的交切與布爾運(yùn)算等。國(guó)外軟件主要是瞄準(zhǔn)采礦工程，能夠較好地滿(mǎn)足采礦工程活動(dòng)中的礦產(chǎn)資源勘探和評(píng)價(jià)、地下礦井和露天礦坑設(shè)計(jì)和規(guī)劃、礦產(chǎn)資源管理和采礦生產(chǎn)管理等需求。美國(guó)Kinetix公司開(kāi)發(fā)的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司開(kāi)發(fā)的Maya和微軟公司開(kāi)發(fā)的Softimage等大眾化的三維建模軟件，在構(gòu)建工業(yè)和建筑模型與動(dòng)畫(huà)制作方面有其獨(dú)到之處，但交互查詢(xún)的功能較弱，與工程勘測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合并應(yīng)用于工程地質(zhì)三維建模方面還有較大距離。

張菊明等對(duì)風(fēng)化帶分布、多層地層等地質(zhì)信息的可視化和斷層錯(cuò)斷巖層的表達(dá)和顯示的算法[1,2]進(jìn)行了較為深入的研究，為工程地質(zhì)三維可視化軟件的開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并借助AutoCAD平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜三維地質(zhì)圖形的顯示。國(guó)內(nèi)的靈圖VRMap地理信息系統(tǒng)軟件有較強(qiáng)的地形模擬和地表地物的查詢(xún)功能，但不是真三維的地質(zhì)建模工具。北京東方泰坦科技有限公司開(kāi)發(fā)TITAN三維建模軟件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù)，建立起三維空間復(fù)雜形狀物體的真三維實(shí)體模型，但目前只是初步的三維建模與圖形處理的引擎，在面向具體專(zhuān)業(yè)時(shí)，需要添加或擴(kuò)充專(zhuān)業(yè)模塊，比如工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)模塊等。

縱觀國(guó)內(nèi)外幾種軟件的研究與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，它們?yōu)楣こ痰刭|(zhì)三維建模與可視化打下了很好的技術(shù)基礎(chǔ)，提供了很寶貴的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。但是，對(duì)于工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)體建模與可視化分析的針對(duì)性不強(qiáng)，不能夠很好地滿(mǎn)足工程地質(zhì)生產(chǎn)與研究的專(zhuān)業(yè)功能需要。因此本文將從分析工程地質(zhì)的三維建模和可視化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題入手，簡(jiǎn)單描述作者在工程地質(zhì)三維建模和可視化方面的初步開(kāi)發(fā)研究成果。

2關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題分析2.1離散數(shù)據(jù)的插值與擬合

工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體中的各種地質(zhì)信息，包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風(fēng)化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學(xué)、巖土體的物理力學(xué)參數(shù)或數(shù)據(jù)的等值面(線(xiàn))等，都可以看作是三維空間中的函數(shù)，它們的擬合函數(shù)要根據(jù)實(shí)際勘測(cè)數(shù)據(jù)建立，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)越豐富，越能夠真實(shí)描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。地表地形測(cè)量數(shù)據(jù)、地下水位埋深測(cè)量信息等的單值曲面圖形生成可歸結(jié)為雙自變量離散數(shù)據(jù)的插值和擬合，多值曲面如倒轉(zhuǎn)褶皺和空間等值面等，則應(yīng)采用多參變量插值等其他一些較復(fù)雜的方法?？臻g曲面插值函數(shù)有以下構(gòu)造方法，如與距離成反比的加權(quán)方法(Shepard方法)，徑向基函數(shù)插值法(Multiquadric方法)[3]，平面彈性理論插值法[1,2]等，它們同樣適用于單個(gè)連續(xù)地層界面、地球物理勘探數(shù)據(jù)、地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)以及巖土體物理力學(xué)參數(shù)在地質(zhì)體空間的分布。

2.2三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

工程地質(zhì)體一般是不規(guī)則形體，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中曲線(xiàn)和曲面總是分別通過(guò)很多微小直線(xiàn)段和微小三角面逼近來(lái)模擬地層巖性界線(xiàn)和巖層曲面，即巖層界面（和地表曲線(xiàn)、地下水位面等地質(zhì)層面界線(xiàn)）和巖層曲面都分別是許多微小直線(xiàn)段和微小三角面的集合。地質(zhì)體三維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是工程地質(zhì)三維建模和可視化的基礎(chǔ)，這就要求必須具備有效的分層的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠確保人機(jī)交互和查詢(xún)的實(shí)現(xiàn)。

2.3曲面求交

地質(zhì)體中存在大量各種層面，當(dāng)出現(xiàn)地層不整合、斷層錯(cuò)斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時(shí)，就自然會(huì)遇到曲面間求交的問(wèn)題；地質(zhì)體三維模型的上部邊界是地表曲面，通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合出的巖層面或地下水位面不應(yīng)超出地表曲面，即超出部分不應(yīng)顯示。同樣的，當(dāng)顯示多層地層時(shí)，下面的每一巖層應(yīng)以其上一巖層為邊界。因此，為了可視化地層界面必須要解決地層面與地表、斷層面和其他地層面的求交問(wèn)題。另一方面，在剖面圖成圖時(shí)，地質(zhì)界線(xiàn)的繪制是通過(guò)顯示剖面(平面)與各種地質(zhì)界面(曲面)求交所得出的交線(xiàn)。因此曲面求交包括地質(zhì)界面（層面）之間的相交，和地質(zhì)界面與剖面的相交兩類(lèi)問(wèn)題。

2.4三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

從地質(zhì)學(xué)角度看，拓?fù)涫堑刭|(zhì)對(duì)象間關(guān)系的表格，拓?fù)浔泶鎯?chǔ)層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓?fù)浔磉_(dá))等的地層學(xué)關(guān)系及地質(zhì)空間位置關(guān)系。拓?fù)湟部梢暈樵试S這些地質(zhì)關(guān)系合理儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，考慮多層地層，上一個(gè)巖層的底面和與其相鄰的下一個(gè)巖層的頂面是上下巖層這兩個(gè)實(shí)體的公共部分或共享邊界，它們之間的拓?fù)潢P(guān)系就是相鄰和同一的關(guān)系，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)只存儲(chǔ)上一個(gè)巖層的底面或其相鄰的下一個(gè)巖層的頂面，即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個(gè)地層曲面，大大減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。評(píng)價(jià)地質(zhì)模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)往往決定于描述地質(zhì)對(duì)象所用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4]。

2.5可視化技術(shù)

工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體可視化，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將工程勘測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為形象直觀的便于進(jìn)行交互分析的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形，其基礎(chǔ)是工程數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化〔5〕。利用可視化技術(shù)可以從龐大的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)中構(gòu)造出地質(zhì)工程中對(duì)于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關(guān)鍵作用的巖層和結(jié)構(gòu)面，并顯示其范圍、走向和相互交切關(guān)系，幫助工程地質(zhì)人員對(duì)原始數(shù)據(jù)做出正確解釋?zhuān)^而為工程地質(zhì)分析具體問(wèn)題提供決策支持。

3工程地質(zhì)三維可視化技術(shù)的初步開(kāi)發(fā)與應(yīng)用3.1研究框圖

工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的研究框圖如圖1所示。

基于離散采樣數(shù)據(jù)的插值與擬合的思想，即將離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)曲線(xiàn)曲面,工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的過(guò)程是，從勘探數(shù)據(jù)庫(kù)中提取各種地質(zhì)信息的坐標(biāo)位置及巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，通過(guò)不同的擬合與插值函數(shù)得到地質(zhì)層面(曲面)和地質(zhì)實(shí)體的三維計(jì)算機(jī)圖形顯示，表達(dá)地質(zhì)信息在研究區(qū)域內(nèi)的分布規(guī)律。生成地質(zhì)巖層面和地質(zhì)實(shí)體后，實(shí)現(xiàn)從任意角度觀察建立的模型，實(shí)現(xiàn)根據(jù)指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。

3.2初步開(kāi)發(fā)與應(yīng)用3.2.1工程勘測(cè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理

在收集整理現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)后錄入金沙江某水電工程勘測(cè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)各分項(xiàng)數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表不僅包括地質(zhì)信息的位置數(shù)據(jù)，更重要的是提供屬性數(shù)據(jù)。

以地層巖性數(shù)據(jù)表為例，要求錄入鉆孔編號(hào)、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性（地層名稱(chēng)）、地層代碼（地層年代）、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關(guān)系、地質(zhì)描述等數(shù)據(jù)。隨著工程勘測(cè)的進(jìn)展，能夠方便地修改補(bǔ)充和管理勘測(cè)數(shù)據(jù)。圖2是工程勘測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中鉆孔地層系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的管理界面。

3.2.2三維瀏覽

通過(guò)孔口坐標(biāo)和測(cè)量數(shù)據(jù)等的離散數(shù)據(jù)的擬合和插值法繪制壩址區(qū)的右岸地表曲面網(wǎng)格（圖3），進(jìn)而可在三維圖形環(huán)境中進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽觀察（圖4）。

3.2.3三維地質(zhì)立體圖

利用工程勘測(cè)數(shù)據(jù)，建立了壩址區(qū)右岸三維立體地質(zhì)圖。該壩址區(qū)自上而下地層巖性組合為：第四系崩坡堆積物，侏羅系泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，三疊系上統(tǒng)厚至巨厚層狀細(xì)至中粒砂巖，三疊系上統(tǒng)薄至中厚層狀粉細(xì)紗巖、粉砂巖，三疊系上統(tǒng)中厚至厚層狀中粗砂巖。通過(guò)有限的工程勘測(cè)數(shù)據(jù)得出的立體圖，能夠較好地滿(mǎn)足工程地質(zhì)的精度。圖5表達(dá)了該壩址區(qū)右岸三維地質(zhì)圖。

3.2.4三維可視化查詢(xún)

通過(guò)圖形與工程勘測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性數(shù)據(jù)的鏈接，實(shí)現(xiàn)可視化查詢(xún)地層巖性和其他工程地質(zhì)信息，最終完成向三維地質(zhì)信息系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。圖6是一簡(jiǎn)單的被斷層錯(cuò)斷的水平多層地層模型，通過(guò)模型的每個(gè)地層實(shí)體名稱(chēng)與數(shù)據(jù)表中的巖石名稱(chēng)字段對(duì)應(yīng)鏈接，能夠查詢(xún)地層的巖性，地質(zhì)年代，起止深度和地質(zhì)描述等工程地質(zhì)人員關(guān)心的地質(zhì)信息。

4結(jié)論

(1)運(yùn)用先進(jìn)的可視化技術(shù)與交互圖形技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)和管理現(xiàn)場(chǎng)勘探實(shí)測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立工程地質(zhì)體的三維模型，工程地質(zhì)工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細(xì)致，對(duì)研究(工作)區(qū)域隨時(shí)補(bǔ)充信息來(lái)自動(dòng)顯示地質(zhì)信息在研究(工作)區(qū)域內(nèi)的分布，從而不斷提高模型精度，并且利用模型反饋回來(lái)的信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)已有勘察工作中的不足，從而及時(shí)修改勘察或研究工作方案，指導(dǎo)下一步勘探或研究工作的實(shí)施。

(2)工程地質(zhì)三維建模與可視化的深入研究，可以充分利用已有現(xiàn)場(chǎng)勘探實(shí)測(cè)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，達(dá)到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)勘探和試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料不足情況下，通過(guò)對(duì)已有數(shù)據(jù)的插值與擬合到建立三維模型，可以推斷和預(yù)測(cè)未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質(zhì)信息或巖土體物理力學(xué)參數(shù)的分布趨勢(shì)，從而為減少勘探工作量提供科學(xué)的可靠的依據(jù)，達(dá)到節(jié)約花費(fèi)，為生產(chǎn)或研究部門(mén)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益的目的。

(3)工程地質(zhì)巖土體是復(fù)雜的不規(guī)則形體，存在各種地質(zhì)巖性層面、結(jié)構(gòu)面以及各種空間分布的地質(zhì)與力學(xué)信息，完全表達(dá)地質(zhì)信息的空間分布及巖層和結(jié)構(gòu)面間的位置關(guān)系，工程地質(zhì)三維建模與可視化研究是大有作為的。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)；數(shù)字模型；地層巖性；建模對(duì)象；可視化模型；地質(zhì)構(gòu)造

0 引言

在三維水文地質(zhì)建模研究中，由于其建模尺度上的差異，一些地質(zhì)現(xiàn)象，如節(jié)理、劈理、線(xiàn)理等規(guī)模過(guò)小，不會(huì)涉及到，會(huì)涉及的地質(zhì)現(xiàn)象主要是大尺度、大規(guī)模的，如山地、平原、斷層、褶皺等。

1 主要建模對(duì)象

1.1 地貌

地貌，是指地球硬表面由地貌內(nèi)外動(dòng)力相互作用塑造而成的多種多樣的外貌或形態(tài)。主要的地貌包括平原、臺(tái)地、丘陵、低山、中山、高山、極高山、大陸架、大陸坡、大陸裙、深海平原等。

1.2 地層巖性

地層是指在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)所形成的層狀堆積物或巖石，巖性是指一種巖石或巖石構(gòu)造的所有物理屬性。地層的上、下界面叫層面，上層面又稱(chēng)頂面，下層面又稱(chēng)底面。兩個(gè)地層的接觸面，既是上覆地層的底面，又是下伏地層的頂面。

地層的空間位置取決于地層的產(chǎn)狀，即地層的走向、傾向、傾角及地層的厚度。走向是指層面與假想水平面交線(xiàn)的方向，它標(biāo)志著地層的延長(zhǎng)方向；層面上與走向垂直并指向下方的直線(xiàn)成為傾斜線(xiàn)，它的水平投影所指的方向即為傾向，傾向代表了地層面傾斜的方向；傾角指層面與假想水平面的交角；地層的厚度指地層頂?shù)酌骈g的距離。

由于同一地區(qū)在不同地質(zhì)時(shí)期地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)不同以及所形成的地質(zhì)構(gòu)造的特征不同，就會(huì)造成新老地層之間具有不同的相互關(guān)系，即接觸關(guān)系。概括說(shuō)來(lái)，地層的接觸關(guān)系主要有以下幾種：

1）整合接觸

新老地層產(chǎn)狀一致，其巖石性質(zhì)與生物演化連續(xù)而漸變，沉積作用上沒(méi)有間斷。它表明該地層是在地殼運(yùn)動(dòng)處于持續(xù)下降或持續(xù)上升的背景中在沉積盆地內(nèi)連續(xù)形成的。

2）平行不整和接觸

又稱(chēng)假整和接觸。新老地層產(chǎn)狀一致，其巖石性質(zhì)與古生物演化突變，沉積作用上有間斷。平行不整和接觸表示老地層形成后，地殼曾明顯地均衡上升，老地層遭受剝蝕，接著地殼又均衡下降，在剝蝕面上重新接受沉積，形成新的地層。平行不整和在平面上和剖面上都表現(xiàn)為：不整和面上、下兩套地層的界線(xiàn)在較大區(qū)域內(nèi)呈平行展布，產(chǎn)狀也基本一致，但其間卻缺失部分地層。

3）角度不整和

新老地層產(chǎn)狀不一致，其巖石性質(zhì)與古生物演化突變，沉積作用上有間斷，新老地層間又廣泛的剝蝕面。角度不整和表示在老地層形成以后發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)，老地層褶皺隆起并遭受剝蝕，形成剝蝕面，然后地殼下降并在剝蝕面上接受沉積，形成新地層。角度不整和在平面上和剖面上均表現(xiàn)為：不整和面上、下兩套地層的產(chǎn)狀有較明顯的差異，其間又缺失一部分地層；上覆較新地層的底面的界線(xiàn)（即不整和線(xiàn)）與下伏較老的不同層位的地層相交截。

1.3 構(gòu)造

1.3.1 褶皺

褶皺是巖石受力發(fā)生的彎曲變形，它是巖石中原來(lái)近于平直的面變成了曲面而表現(xiàn)。

要正確描述褶皺，必須表述清楚褶皺的以下主要要素：

核部：泛指褶皺中心部分的地層；

翼部：系指褶皺核部?jī)蓚?cè)的地層；

轉(zhuǎn)折端：系指從一翼向另一翼過(guò)渡的部分；

樞紐：在褶皺的各個(gè)橫剖面上，同一褶皺面的各最大彎曲點(diǎn)的聯(lián)線(xiàn)；

軸面：是一個(gè)褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐聯(lián)成的面；

1.3.2 斷裂

斷裂分為兩種，巖石破裂但沿破裂面無(wú)明顯滑動(dòng)者稱(chēng)為節(jié)理，巖石破裂且沿破裂面有明顯滑動(dòng)者稱(chēng)為斷層。由于建模尺度的原因，我們這里的斷裂特指斷層。

要描述清楚斷層，需考慮它的主要幾何要素：

斷層面：斷裂巖塊之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的滑動(dòng)面；

斷層盤(pán)：被斷開(kāi)的兩部分巖塊，斷層面上面的一盤(pán)稱(chēng)為上盤(pán)，斷層面下面的一盤(pán)稱(chēng)為下盤(pán)；

斷層線(xiàn)：斷層面與地面的交線(xiàn)；

斷距：被錯(cuò)斷巖層在兩盤(pán)上的對(duì)應(yīng)層之間的相對(duì)距離。

根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)滑動(dòng)的方向，斷層可分為：

正斷層：上盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向下滑動(dòng)，下盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向上滑動(dòng)；

逆斷層：上盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向上滑動(dòng)，下盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向下滑動(dòng)；

平移斷層：斷層兩盤(pán)沿?cái)鄬用孀呦蛳鄬?duì)滑動(dòng)，斷層面常近于直立；

1.3.3 透鏡體

有的地層厚度不穩(wěn)定發(fā)生一定的變化，當(dāng)它向兩側(cè)同時(shí)變薄和尖滅，就形成了透鏡體。

1.3.4 侵入體和鹽丘

侵入體是地下高韌性巖體，在構(gòu)造力的作用下，或者由于巖石物質(zhì)間密度的差異所引起的浮力作用下，向上流動(dòng)并擠入上覆地層之中而形成的一種構(gòu)造；鹽丘是由于鹽巖和石膏向上流動(dòng)并擠入圍巖，使上覆巖層發(fā)生拱曲隆起而形成的一種構(gòu)造。

1.4 地下水

地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水。按照地下水的埋藏條件，可將地下水分為上層滯水、潛水和承壓水，按照含水介質(zhì)類(lèi)型，又可將地下水分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。

上層滯水是指，當(dāng)包氣帶存在局部隔水層（弱透水層）時(shí)，局部隔水層（弱透水層）上會(huì)積聚具有自由水面的重力水，這部分水便是上層滯水。潛水是指飽水帶中第一個(gè)具有自由表面的含水層中的水。承壓水是指充滿(mǎn)于兩個(gè)隔水層（弱透水層）之間的含水層中的水。

2 主要建模對(duì)象的信息分類(lèi)

在三維水文地質(zhì)建模中涉及的研究對(duì)象較多，有點(diǎn)狀對(duì)象如高程點(diǎn)，線(xiàn)狀對(duì)象如鉆孔，面狀對(duì)象如地貌、地層面，體狀對(duì)象如地下水體、孔隙度等。對(duì)于這些不同類(lèi)型的對(duì)象需要用不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)表達(dá)和存儲(chǔ)，而這些對(duì)象之間也存在著復(fù)雜的關(guān)系，這些關(guān)系也需要在模型中表達(dá)出來(lái)。

從GIS角度來(lái)說(shuō)，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精度高，容易表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量少，圖形輸出精確美觀，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都容易實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量疊置較為復(fù)雜，數(shù)學(xué)模擬也比較困難，且技術(shù)復(fù)雜，對(duì)軟硬件要求較高。而柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，空間迭置分析速度快，數(shù)學(xué)模擬方便，但其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量會(huì)受損，圖形輸出也不美觀。

一般來(lái)說(shuō)，在三維地質(zhì)建模中，多用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)幾何模型，用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)屬性模型。本文中，我們從構(gòu)建幾何模型和構(gòu)建屬性模型的角度，將建模信息分為描述地質(zhì)體空間幾何形態(tài)的幾何信息，和描述附著在地質(zhì)體空間幾何形態(tài)上的屬性信息兩類(lèi)，具體內(nèi)容參見(jiàn)表1。

表1

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)建立水文地質(zhì)三維可視化模型，不但減輕了水文地質(zhì)工作者的任務(wù)，方便他們進(jìn)行專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的討論、傳播和發(fā)展，而且，這樣的模型還能將專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜的、抽象的或?qū)I(yè)性過(guò)強(qiáng)的成果及結(jié)論用簡(jiǎn)潔的、直觀的、易于被廣泛接受的方法和形式表現(xiàn)出來(lái)，它還將有助于不同領(lǐng)域間方便、正確的進(jìn)行知識(shí)交流，有助于決策者做出正確判斷。

【參考文獻(xiàn)】

篇6

摘 要 本文采用理論分析與實(shí)踐相結(jié)合的方法，先從理論上研究基于UML的地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)文檔與UML的特點(diǎn)緊密結(jié)合起來(lái)，利用UML可以對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒?，它可以描述從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等軟件開(kāi)發(fā)全過(guò)程。精心規(guī)劃設(shè)計(jì)步驟，保證設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用。

關(guān)鍵詞 地質(zhì)災(zāi)害 信息系統(tǒng) UML

中圖分類(lèi)號(hào)：P463.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 UML建模語(yǔ)言

UML （Unified Modeling Language）為面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)提供統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、可視化的建模語(yǔ)言。適用于描述以用例為驅(qū)動(dòng)，以體系結(jié)構(gòu)為中心的軟件設(shè)計(jì)的全過(guò)程。

UML的定義包括UML語(yǔ)義和UML表示法兩個(gè)部分：

（1） UML語(yǔ)義：UML對(duì)語(yǔ)義的描述使開(kāi)發(fā)者能在語(yǔ)義上取得一致認(rèn)識(shí)，消除了因人而異的表達(dá)方法所造成的影響;（2）UML表示法：UML表示法定義UML符號(hào)的表示法，為開(kāi)發(fā)者或開(kāi)發(fā)工具使用這些圖形符號(hào)和文本語(yǔ)法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)。

總體來(lái)說(shuō)，UML由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

1.1視圖

視圖是表達(dá)系統(tǒng)的某一方面特征的UML建模元素的子集，視圖并不是圖，它是由一個(gè)或多個(gè)圖組成的對(duì)系統(tǒng)某個(gè)角度的抽象。在建立一個(gè)系統(tǒng)模型時(shí)，通過(guò)定義多個(gè)反映系統(tǒng)不同方面的視圖，才能對(duì)系統(tǒng)做出完整、精確的描述。

1.2圖

視圖由圖組成，UML通常提供9種基本的圖，把這幾種圖結(jié)合起來(lái)就可以描述系統(tǒng)的所有視圖。

1.3模型元素

UML中的模型元素包括事物和事物之間的聯(lián)系。事物描述了一般的面向?qū)ο蟮母拍?，如?lèi)、對(duì)象、接口、消息和組件等。事物之間的關(guān)系能夠把事物聯(lián)系在一起，組成有意義的結(jié)構(gòu)模型。常見(jiàn)的聯(lián)系包括關(guān)聯(lián)關(guān)系、依賴(lài)關(guān)系、泛化關(guān)系、實(shí)現(xiàn)關(guān)系和聚合關(guān)系。同一個(gè)模型元素可以在幾個(gè)不同的UML圖中使用，不過(guò)同一個(gè)模型元素在任何圖中都保持相同的意義和符號(hào)。

1.4通用機(jī)制

UML提供的通用機(jī)制可以為模型元素提供額外的注釋、信息或語(yǔ)義。這些通用機(jī)制同時(shí)提供擴(kuò)展機(jī)制，擴(kuò)展機(jī)制允許用戶(hù)對(duì)UML進(jìn)行擴(kuò)展，以便適應(yīng)一個(gè)特定的方法/過(guò)程、組織或用戶(hù)。

2建立系統(tǒng)用例圖

用例圖是由軟件需求分析到最終實(shí)現(xiàn)的第一步，它描述人們希望如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)。用例圖顯示誰(shuí)將是相關(guān)的用戶(hù)、用戶(hù)希望系統(tǒng)提供什么服務(wù)，以及用戶(hù)需要為系統(tǒng)提供的服務(wù)，以便使系統(tǒng)的用戶(hù)更容易地理解這些元素的用途，也便于軟件開(kāi)發(fā)人員最終實(shí)現(xiàn)這些元素。用例圖在各種開(kāi)發(fā)活動(dòng)中被廣泛的應(yīng)用，但是它最常用來(lái)描述系統(tǒng)以及子系統(tǒng)。

當(dāng)用例視圖在外部用戶(hù)前出現(xiàn)時(shí)，它捕獲到系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類(lèi)的行為。它將系統(tǒng)功能劃分成對(duì)參與者（即系統(tǒng)的理想用戶(hù)）有用的需求。而交互部分被稱(chēng)作用例。用例使用系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)參與者之間的一系列消息來(lái)描述系統(tǒng)中的交互。

本文僅以普通用戶(hù)為例建立用例圖，如圖1所示。

圖1：UML的用戶(hù)用例圖

圖2： UML的數(shù)據(jù)錄入狀態(tài)圖

3建立數(shù)據(jù)錄入模塊狀態(tài)圖

狀態(tài)圖是系統(tǒng)分析的一種常用工具，它通過(guò)建立類(lèi)對(duì)象的生存周期模型來(lái)描述對(duì)象隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)行為。系統(tǒng)分析員在對(duì)系統(tǒng)建模時(shí)，最先考慮的不是基于活動(dòng)之間的控制流，而是基于狀態(tài)之間的控制流，因?yàn)橄到y(tǒng)中對(duì)象的狀態(tài)變化最易發(fā)現(xiàn)和理解。圖2為數(shù)據(jù)錄入模塊狀態(tài)圖。

4建立數(shù)據(jù)錄入活動(dòng)圖

活動(dòng)圖是UML用于對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為建模的另一種常用工具，它描述活動(dòng)的順序，展現(xiàn)從一個(gè)活動(dòng)到另一個(gè)活動(dòng)的控制流?；顒?dòng)圖本質(zhì)上是一種流程圖。

活動(dòng)是某件事情正在進(jìn)行的狀態(tài)，既可以是現(xiàn)實(shí)生活中正在進(jìn)行的某一項(xiàng)工作，也可以是軟件系統(tǒng)某個(gè)類(lèi)對(duì)象的一個(gè)操作?；顒?dòng)在狀態(tài)機(jī)中表現(xiàn)為由一系列動(dòng)作組成的非原子的執(zhí)行過(guò)程。

雖然活動(dòng)圖與狀態(tài)圖都是狀態(tài)機(jī)的表現(xiàn)形式，但是兩者還是有本質(zhì)的區(qū)別：活動(dòng)圖著重表現(xiàn)一個(gè)活動(dòng)到另一個(gè)活動(dòng)的控制流，是內(nèi)部處理驅(qū)動(dòng)的流程;而狀態(tài)圖著重描述從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的流程，主要有外部事件的參與。錄入模塊活動(dòng)圖如圖3所示。

圖3：UML的數(shù)據(jù)錄入活動(dòng)圖

5建立采集系統(tǒng)對(duì)象模型

5.1建立靜態(tài)對(duì)象模型

類(lèi)圖的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心的部分，明確基本的類(lèi)以及相互的關(guān)系有助于使用者進(jìn)一步完善整個(gè)系統(tǒng)。

在整個(gè)系統(tǒng)中用到的主要類(lèi)有系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)、用戶(hù)、用戶(hù)界面定制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與顯示、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、數(shù)據(jù)檢查、地圖操作、空間查詢(xún)、空間分析。

類(lèi)圖是對(duì)包所涉及的類(lèi)的詳細(xì)描述。在類(lèi)圖中要詳細(xì)描述每個(gè)類(lèi)的屬性和操作，如確定屬性的類(lèi)型是公開(kāi)的還是私有的，每個(gè)操作的屬性、參數(shù)的說(shuō)明等。在類(lèi)圖中還需描述類(lèi)之間的關(guān)系，如繼承、關(guān)聯(lián)等，在類(lèi)圖中用各種箭頭表示，如圖4的用戶(hù)與計(jì)算機(jī)就是1 對(duì)n到多的關(guān)系，即一個(gè)用戶(hù)可對(duì)應(yīng)0 到多個(gè)數(shù)據(jù)。

圖4：UML的類(lèi)圖

5.2建立時(shí)序圖

時(shí)序圖（Sequence Diagram）描述了對(duì)象之間傳送消息的時(shí)間順序，它用來(lái)表示用例中的行為順序。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)用例行為時(shí)，時(shí)序圖中的每條消息對(duì)應(yīng)了一個(gè)類(lèi)操作或狀態(tài)機(jī)中引起轉(zhuǎn)換的觸發(fā)事件。

圖5：錄入模塊時(shí)序圖

6結(jié)論

本文以地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，采用UML作為系統(tǒng)建模手段，以Rational Rose作為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的新一代面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)進(jìn)行了探討，運(yùn)用UML建模語(yǔ)言，設(shè)計(jì)了直觀簡(jiǎn)單的系統(tǒng)用例圖，并根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能完成了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模工作，可供需求相似的應(yīng)用系統(tǒng)在建模過(guò)程中借鑒。總之，利用UML進(jìn)行系統(tǒng)建模是行之有效的，具有非常好的利用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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篇7

關(guān)鍵字：工程地質(zhì)；多場(chǎng)耦合；構(gòu)模技術(shù)；三維地質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

在大型工程建設(shè)項(xiàng)目中，不管是在規(guī)劃、勘察階段，還是在設(shè)計(jì)、施工階段都必須明確工程地質(zhì)信息，進(jìn)而準(zhǔn)確的刻畫(huà)出地質(zhì)內(nèi)部屬性參數(shù)與幾何構(gòu)造的變化規(guī)律。在傳統(tǒng)地質(zhì)空間中，通常用CAD數(shù)字化圖件和地質(zhì)紙圖表示地質(zhì)信息，通過(guò)綜合應(yīng)用空間數(shù)據(jù)、GIS、三維領(lǐng)域以及計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)進(jìn)行三維建模和可視化分析，用形象、直觀的三維圖形展示構(gòu)造單元布置特征和內(nèi)部參數(shù)分布領(lǐng)域，讓工程信息從二維向三維以及四維過(guò)渡。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，三維技術(shù)逐漸成為工程界和科學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)，并且成為國(guó)際性研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在計(jì)算機(jī)專(zhuān)家、地質(zhì)工作人員、GIS人員的共同努力下，一些用于精確刻畫(huà)地質(zhì)特征的地質(zhì)建模與可視化技術(shù)在實(shí)際工程中得到了應(yīng)用，顯示出三維模擬在空間分析、重構(gòu)、過(guò)程、表示等方面的價(jià)值和潛力。

一、工程地質(zhì)空間多場(chǎng)耦合構(gòu)模技術(shù)發(fā)展以及概念

（一）工程地質(zhì)空間多場(chǎng)耦合構(gòu)模技術(shù)發(fā)展

在工程地質(zhì)研究中，三維模擬研究整合了工程、基礎(chǔ)、巖土、地球空間以及計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科領(lǐng)域。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在工程地質(zhì)方面的研究主要集中在實(shí)現(xiàn)技術(shù)、理論基礎(chǔ)以及工程應(yīng)用中。在工程三維模擬基礎(chǔ)上方面，主要是在地質(zhì)空間劃分、認(rèn)知、表達(dá)、映射的方面，逐步研究適合三維地質(zhì)模擬的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)構(gòu)造。在工程地質(zhì)三維實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，主要研究三維體系構(gòu)造與三維模型重構(gòu)。通常將三維地質(zhì)劃分成地質(zhì)數(shù)據(jù)處理、實(shí)物建模、空間模型和屬性應(yīng)用等，現(xiàn)有的三維地質(zhì)建模方法包括：用于地質(zhì)內(nèi)部屬性的建模方法，另一種則是用于內(nèi)部屬性的地質(zhì)重構(gòu)建模方法，例如：基于空間插值的建模方法，基于隨機(jī)模擬不確定的建模方法。

從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，地質(zhì)可視化研究和三維建模一直都是工程界的急需的部分。在地質(zhì)概念基礎(chǔ)上對(duì)地質(zhì)工程實(shí)體模型的特征屬性以及單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，是為進(jìn)一步分析地質(zhì)現(xiàn)象和過(guò)程提供新的視野和方法。早在上個(gè)世紀(jì)九十年代中期，很多國(guó)家的專(zhuān)家人員已經(jīng)認(rèn)同了三維地質(zhì)模擬作用和概念，并且開(kāi)展了一系列應(yīng)用探究工作。但是目前的三維模擬技術(shù)仍然以空間展示和直觀描述為主，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)屬性可視化展示和地質(zhì)體表示、數(shù)值模型處理以及后處理幾個(gè)領(lǐng)域，更深層次的應(yīng)用相對(duì)較少，同時(shí)工程地質(zhì)潛力也沒(méi)有被完全挖掘出來(lái)。

從整體來(lái)看，工程地質(zhì)三維模擬方法、理論、技術(shù)還哦初音島應(yīng)用、研究的初級(jí)階段，很多問(wèn)題都有待解決。根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn)和理論基礎(chǔ)，完全實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模擬仍然需要10到20秒時(shí)間。需要開(kāi)展的項(xiàng)目仍然包括：平面設(shè)計(jì)、實(shí)體地質(zhì)、地質(zhì)模擬、三維空間拓?fù)涞臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及模型、三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)、數(shù)形模型的統(tǒng)一和融合技術(shù)。通過(guò)研發(fā)的4D或者3D定量空間，不斷研究地質(zhì)模型和數(shù)據(jù)的不確定表示和準(zhǔn)確性檢驗(yàn)等。

（二）多場(chǎng)耦合構(gòu)模概念

從地質(zhì)場(chǎng)觀念來(lái)看，地質(zhì)工程三維模擬是對(duì)地質(zhì)場(chǎng)地信息、物質(zhì)、特征進(jìn)行的三維再現(xiàn)、重構(gòu)與分析的過(guò)程。一種是地質(zhì)場(chǎng)地屬性參數(shù)，它是不同的地質(zhì)體界面、化學(xué)物理以及水文工程等方面的反映，并且連續(xù)分布在三維空間上，明確邊界形態(tài)。另一種則是地質(zhì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)，它是不同地質(zhì)、地質(zhì)體界面與地質(zhì)體結(jié)構(gòu)形態(tài)的空間反應(yīng)，有相對(duì)明確的邊界，讓控制性數(shù)據(jù)以離散的形式分布。在地質(zhì)空間，地質(zhì)結(jié)構(gòu)和屬性不僅具有良好的套合關(guān)系，而且在特性和成因上相互關(guān)聯(lián)。在工程實(shí)踐中，通常根據(jù)參數(shù)特征劃分結(jié)構(gòu)場(chǎng)地控制界面。從另一個(gè)層面來(lái)看，參數(shù)分布情況和地質(zhì)體埋藏深度、幾何形狀、周邊地質(zhì)具有直接的關(guān)系，幾何結(jié)構(gòu)不盡展現(xiàn)了地質(zhì)空間分布，同時(shí)也控制了內(nèi)部數(shù)形參數(shù)。因此，可以在地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)特征進(jìn)行預(yù)測(cè)、推斷，在日常工作中也有這方面的需求。明確工程額地質(zhì)屬性參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系，不僅具有良好的理論基礎(chǔ)，另外在三維模擬中也有良好的指導(dǎo)意義。

在三維空間內(nèi)部，地質(zhì)結(jié)構(gòu)通過(guò)重構(gòu)模擬能夠生成三維結(jié)構(gòu)模型，如果是在地質(zhì)屬性上進(jìn)行模擬重構(gòu)，則就可以生成三維地質(zhì)屬性模型。由于三維結(jié)構(gòu)模型側(cè)重于幾何形狀、空間形態(tài)、拓?fù)潢P(guān)系反應(yīng)，所以對(duì)展示地質(zhì)體屬性參數(shù)造成了很大的影響，通常是將同一單元的參數(shù)特征假設(shè)為始終不變。在這過(guò)程中，三維屬性能很方便的表達(dá)內(nèi)部屬性參數(shù)，對(duì)綜合分析和統(tǒng)計(jì)計(jì)算具有很大作用，但是它不包含拓?fù)潢P(guān)系與幾何形體等方面的信息。

二、工程地質(zhì)空間多場(chǎng)耦合研究框架

綜合目前已有的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)、異性建模與應(yīng)用情況，基本的研究框架如圖一、所示，由于工程地質(zhì)多場(chǎng)耦合模型要求必須對(duì)的工程拓?fù)潢P(guān)系、幾何形狀、內(nèi)部數(shù)形進(jìn)行統(tǒng)一、完整的分析、描述。因此必須從矢量與體元模型相結(jié)合的方式，對(duì)不同地質(zhì)進(jìn)行空間表達(dá)、映射。在實(shí)際操作中，可以根據(jù)地質(zhì)晶胞、邊界表示的數(shù)據(jù)模型，搭建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而解決工程地質(zhì)形態(tài)、內(nèi)部屬性和拓?fù)潢P(guān)系的信息參數(shù)。通過(guò)這種描述方式，邊界模型作為最成熟的三維矢量表示方法，擁有速度多快、算法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是數(shù)據(jù)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。

圖一、地質(zhì)空間多場(chǎng)耦合構(gòu)模技術(shù)總體框架

地質(zhì)晶胞作為三維結(jié)構(gòu)的變種，在XY平面，它是標(biāo)準(zhǔn)的Grid部分，在Z方向上根據(jù)地層界面和數(shù)據(jù)場(chǎng)地進(jìn)行劃分，進(jìn)而形成和實(shí)際界面比較接近的三維空間部分。

在地質(zhì)屬性三維重構(gòu)中，為了更加真實(shí)的反映出空間部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)、非均值屬性對(duì)參數(shù)的約束、控制，引入了地質(zhì)約束下的參數(shù)插值。由于地質(zhì)約束包括數(shù)字定量、侵入體空間分布、地質(zhì)約束等，在現(xiàn)有的技術(shù)中藥實(shí)現(xiàn)地質(zhì)約束定量化表達(dá)，就必須采取對(duì)應(yīng)的方法。一是在地質(zhì)數(shù)據(jù)處理中，通過(guò)沉淀定性的約束條件和沉淀環(huán)境，將定性的約束條件轉(zhuǎn)換成用數(shù)字表達(dá)的控制性參數(shù)。再在地質(zhì)約束帶下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)體數(shù)形參數(shù)進(jìn)行外推內(nèi)插，這是最容易最現(xiàn)實(shí)的方法。另外一種方法，則是改進(jìn)實(shí)現(xiàn)和建模方法，通過(guò)運(yùn)用程序設(shè)計(jì)，方便高程調(diào)整、交切處理等復(fù)雜界面的處理，再將控制界面的幾何形體約束條件轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)編程、識(shí)別規(guī)則。需要注意的是，該方法必須結(jié)合地質(zhì)環(huán)境，對(duì)各種建模方法進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，所以實(shí)現(xiàn)難度較高。

在同一單元內(nèi)部參數(shù)插值中，由于巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖產(chǎn)出形態(tài)差異較大，所以?xún)?nèi)部屬性插值必須使用不同的解決方案。沉積巖，只要地質(zhì)年代相同，沉積結(jié)果就會(huì)擁有相同的屬性。為了從根本上解決屬性參數(shù)插值問(wèn)題，也引入了等時(shí)地層的方法，先假定各個(gè)部分都是可以對(duì)比的，也可以作為一個(gè)次一級(jí)的層段，再將相鄰地質(zhì)屬性和模擬的地層聯(lián)系起來(lái)。

結(jié)束語(yǔ)：

工程地質(zhì)空間三維耦合構(gòu)模技術(shù)作為突破地質(zhì)數(shù)字化的關(guān)鍵，耦合過(guò)程則是信息傳遞與集成的過(guò)程，同時(shí)也是工程地質(zhì)體到空間數(shù)據(jù)，再到空間信息、知識(shí)決策的過(guò)程。因此，在實(shí)際工作中，必須根據(jù)技術(shù)發(fā)展、耦合框架，從根本上保障構(gòu)模技術(shù)研究與發(fā)展。

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篇8

[論文摘要]在提出地方政府利益的基礎(chǔ)上，從地方利益需要、地方政府間存在的制度差距、制度后發(fā)地方政府的制度短缺、制度模仿、技術(shù)模仿之間的相關(guān)等方面論述地方政府間制度模仿的現(xiàn)實(shí)性,從制度的普遍適用性、制度的公共產(chǎn)品屬性、制度的可設(shè)計(jì)性等方面論述了地方政府間制度模仿的可能性，并得出地方政府間存在著制度模仿現(xiàn)象，而且是解決我國(guó)地方制度問(wèn)題的一條有效途徑的基本結(jié)論。

制度模仿是后發(fā)國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中廣泛存在的一種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在當(dāng)前我國(guó)地區(qū)間經(jīng)濟(jì)不平衡發(fā)展的過(guò)程中也普遍存在，處于轉(zhuǎn)型期的我國(guó)各地方政府間的制度模仿是必要的。

一、地方政府間制度模仿的現(xiàn)實(shí)性

（一）地方利益的需要。地方政府是指由中央政府依法設(shè)置的，治理國(guó)家部分地域或部分地域某些社會(huì)事務(wù)的政府。在形式結(jié)構(gòu)上，“地方”有著行政區(qū)特點(diǎn)，它在地域界限上對(duì)應(yīng)省、市、縣等中級(jí)行政區(qū)。

地方利益屬于社會(huì)利益中的群體利益層次。對(duì)地方來(lái)說(shuō)，其最大的利益主體是地方所對(duì)應(yīng)的行政區(qū)的政府。群體中各個(gè)體的共同利益是群體利益所包含的另一類(lèi)利益，即行政區(qū)的政府應(yīng)當(dāng)是地方所對(duì)應(yīng)的行政區(qū)中各個(gè)人和所屬各部門(mén)、各單位的共同利益代表和體現(xiàn)者，因此其利益主體也是地方政府。地方政府是地方上述兩種利益的主體。當(dāng)前我國(guó)處于社會(huì)主義初級(jí)階段，中央與地方、地方政府之間存在著種種利益矛盾。地方政府作為地區(qū)經(jīng)濟(jì)的組織者與管理者，其制度安排總是傾向于本地區(qū)的局部利益。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，不同集團(tuán)和個(gè)人都是作為利益主體而存在的，其活動(dòng)蘊(yùn)涵著效用最大化的動(dòng)機(jī)。地方政府作為一種經(jīng)濟(jì)主體，并不是大公無(wú)私的利他主義者，而是要在其理性決策的基礎(chǔ)上追求行政區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

（二）地方政府之間存在的制度差距。制度模仿出現(xiàn)的前提有效率的制度的存在。制度存在有效率和無(wú)效率(或低效率)的區(qū)別，地方的制度差距主要表現(xiàn)為制度效率的差距。地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中現(xiàn)有的制度并非總是有效率的。制度僵化以及地方政府對(duì)制度的惰性容易長(zhǎng)期存在，進(jìn)而可能使制度不能對(duì)制度環(huán)境的變化做出相應(yīng)的調(diào)整，并導(dǎo)致制度無(wú)效。

低效率制度之所以能夠長(zhǎng)期存在，有制度區(qū)域的不同利益關(guān)系導(dǎo)致的原因，地方政府所代表的地方共同利益又包含多個(gè)利益集團(tuán)，利益集團(tuán)的權(quán)力結(jié)構(gòu)或力量的對(duì)比是決定制度變遷的主導(dǎo)因素。事實(shí)往往是各既得利益集團(tuán)作為舊有低效率制度的獲益者，總會(huì)阻礙舊有制度的改革，使低效率的舊有制度大量存在。

（三）制度后發(fā)地方政府的制度短缺。從中國(guó)改革的目標(biāo)及其20多年來(lái)呈現(xiàn)出的特征來(lái)看，這種改革屬于需求誘導(dǎo)式的制度變遷，它是一種漸進(jìn)式的變遷，其過(guò)程往往表現(xiàn)為局部變遷，在實(shí)踐中經(jīng)常性發(fā)生制度安排層面上的創(chuàng)新。局部的變遷使地方的制度發(fā)展并非一致，制度短缺的情況也存在其中。制度短缺，其原因是開(kāi)放經(jīng)濟(jì)中人們的制度需求大于實(shí)際制度供給。制度需求反映各利益主體對(duì)新制度的期望，不存在實(shí)際發(fā)生的成本與代價(jià)。而制度供給意味著規(guī)則、習(xí)慣的重新確立，必然伴隨著成本和風(fēng)險(xiǎn)。因此制度供給通常滯后于制度需求，兩者之間存在著明顯的時(shí)間遲滯。制度變遷過(guò)程中，當(dāng)制度需求與制度供給之間的時(shí)滯被持久延續(xù)并成為大量存在的現(xiàn)象時(shí)，制度短缺便出現(xiàn)了。

（四）制度模仿、技術(shù)模仿之間的相關(guān)。制度結(jié)構(gòu)及其互補(bǔ)性對(duì)制度變遷績(jī)效產(chǎn)生決定性影響，同時(shí)要求制度變遷的整體性、協(xié)調(diào)性，這樣決定了在一個(gè)相互聯(lián)系的制度體系和結(jié)構(gòu)中，只模仿其中的單個(gè)或一部分制度，放棄對(duì)制度體系和結(jié)構(gòu)中其它制度的模仿是不可能的。否則制度模仿不可能有效率，已模仿的制度也不可能真正發(fā)揮作用。制度模仿與技術(shù)模仿之間存在著高度關(guān)聯(lián)性。技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的內(nèi)在因素之一，在具體的某一國(guó)家和特定歷史時(shí)期，它與制度在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用上存在著某些差異，它們的重要替出現(xiàn)。但總體而言，技術(shù)與制度是相互關(guān)聯(lián)的、相互作用甚至相互決定的，技術(shù)與制度是不能分割開(kāi)來(lái)的。

二、地方政府間制度模仿的可能性

（一）制度的普遍適用性。制度的普遍適用性表現(xiàn)為，制度有一般而抽象、確定和開(kāi)放這幾個(gè)特點(diǎn)。同時(shí)表現(xiàn)在制定制度的基本原則、理念、技術(shù)具有普遍適用性。而普遍適用性往往是有效制度的特征。制度是可以通過(guò)模仿產(chǎn)生的，但是外生的制度必須要和交易系統(tǒng)相結(jié)合才有可能成為有效的制度。成功的制度會(huì)引起大家模仿，但這種制度在一個(gè)交易系統(tǒng)的成功并不代表它具有普遍的適用性。制度和交易系統(tǒng)的具體條件相適應(yīng)，制度不應(yīng)該在無(wú)確切理由的情況下對(duì)個(gè)人和情境實(shí)施差別待遇。因此，制度必須要有一點(diǎn)調(diào)整的余地，以便允許行為者通過(guò)創(chuàng)新行動(dòng)對(duì)新環(huán)境作出反應(yīng)。

（二）制度的公共產(chǎn)品屬性。任何有價(jià)值的資源不在公有產(chǎn)權(quán)，或者說(shuō)不存在不受限制的共同財(cái)產(chǎn)。因此，如果制度可以看作是一個(gè)公共產(chǎn)品的話(huà)，那它也是一個(gè)物理范圍內(nèi)的公共產(chǎn)品，即制度必然會(huì)附屬于一個(gè)特定的既得利益集團(tuán)或者分配占優(yōu)集團(tuán)。

公共物品具有非排他性與非競(jìng)爭(zhēng)性的特點(diǎn)。被模仿制度具有公共產(chǎn)品屬性。制度屬于公共產(chǎn)品，但又是一種特殊的公共產(chǎn)品，其特殊性就在它的擴(kuò)展效應(yīng)和學(xué)習(xí)效應(yīng)。新制度經(jīng)濟(jì)學(xué)指出，制度供給不足的主要原因在于“搭便車(chē)”行為，普遍的“搭便車(chē)”傾向是無(wú)效或低效的舊制度遲遲不能被有效制度替代的原因。模仿創(chuàng)新型制度變遷實(shí)際上是一種合法的搭便車(chē)行為，但與技術(shù)模仿這種搭便車(chē)行為不同的是，率先創(chuàng)新者并不一概反對(duì)這種利益外部化的移植，甚至有可能給予一定的支持來(lái)鼓勵(lì)制度的移植，以謀求制度的規(guī)模效益。

（三）制度的可設(shè)計(jì)性。按照柯武鋼、史漫飛的觀點(diǎn)，內(nèi)在制度是群體內(nèi)隨經(jīng)驗(yàn)而演化的規(guī)則，外在制度是外在地設(shè)計(jì)出來(lái)并依靠政治行動(dòng)由“暴力”強(qiáng)加于社會(huì)的規(guī)則。制度結(jié)構(gòu)的演進(jìn)和發(fā)展是通過(guò)自發(fā)演進(jìn)與人為設(shè)計(jì)兩條途徑進(jìn)行的。一方面，人對(duì)制度變遷的認(rèn)識(shí)是不全面的，只有在實(shí)踐中逐漸提高相關(guān)知識(shí)，才能更好地接受、實(shí)施新制度。另一方面，制度演變的過(guò)程中，如果沒(méi)有一些外在或者外生力量，只通過(guò)自生自發(fā)的路徑，可以但不一定會(huì)產(chǎn)生出有效率的社會(huì)制度。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到制度變遷的過(guò)程既是社會(huì)自發(fā)的，又是可以外生的，制度的外生經(jīng)常通過(guò)制度的模仿來(lái)進(jìn)行，但是外生的制度必須和具體的環(huán)境結(jié)合，即最終達(dá)到內(nèi)生化。

總之，當(dāng)前我國(guó)地區(qū)發(fā)展不平衡的情況是存在的，縮短乃至消除差距是建設(shè)和諧社會(huì)的需要，除了歷史地環(huán)境的因素以外，我國(guó)地方間發(fā)展不平衡進(jìn)而導(dǎo)致的欠發(fā)達(dá)問(wèn)題，相當(dāng)一部分是由于當(dāng)?shù)匕l(fā)展政策和當(dāng)?shù)刂贫鹊娜∠蛩隆６鴮?duì)制度問(wèn)題的解決，地方政府間的制度模仿是一條有效的途徑。事實(shí)上，地方政府間的制度模仿一直存在，經(jīng)濟(jì)發(fā)展中處于下位的地方近年來(lái)意識(shí)到了制度模仿的重要性，也有制度模仿的具體表現(xiàn)。但應(yīng)該注意到，制度模仿必須與自身的實(shí)際相結(jié)合，與非正式制度的變遷相配合，與基本政治制度相契合，才能真正達(dá)成促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]姜德波著，《地區(qū)本位論》，人民出版社，2004:23，63.

篇9

近年來(lái)，濰坊市以實(shí)施“雙保工程”為總抓手，以規(guī)范土地執(zhí)法監(jiān)管為目標(biāo)，以落實(shí)共同監(jiān)管責(zé)任為重點(diǎn)，在建立健全共同監(jiān)管“五項(xiàng)機(jī)制”的基礎(chǔ)上，采取“三扣三停三禁”綜合施治措施，對(duì)土地違法案件發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、報(bào)告不及時(shí)、整改不到位的縣市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道動(dòng)真的、來(lái)實(shí)的，采取組織、經(jīng)濟(jì)、政策“三管齊下”，從根本上解決各級(jí)黨政領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)主要負(fù)責(zé)人責(zé)任不明晰、履職不到位的問(wèn)題，增大了土地違法單位或個(gè)人的風(fēng)險(xiǎn)、成本，做到預(yù)防與懲治并舉，收到了明顯成效。

“三扣”。一是扣減建設(shè)用地指標(biāo)。濰坊市委、市政府規(guī)定，對(duì)違法用地面積大、不能按時(shí)整改到位的縣市區(qū)，嚴(yán)格按照15號(hào)令實(shí)施問(wèn)責(zé)，同時(shí)扣減建設(shè)用地指標(biāo)，違法占用耕地1畝扣減1畝，違法占用基本農(nóng)田1畝扣減2畝，把扣減的指標(biāo)優(yōu)先安排使用到重點(diǎn)項(xiàng)目和依法集約用地先進(jìn)單位。近四年全市扣減建設(shè)用地指標(biāo)2900畝。二是扣減財(cái)政辦公經(jīng)費(fèi)。立足管住、管好土地，積極運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段遏制違法用地行為發(fā)生。2012年，安丘市政府出臺(tái)辦法，將國(guó)土資源執(zhí)法監(jiān)管、城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤工作與鄉(xiāng)鎮(zhèn)財(cái)政經(jīng)費(fèi)使用相聯(lián)系，按增減掛鉤項(xiàng)目補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)的2倍扣減財(cái)政經(jīng)費(fèi)，即鎮(zhèn)街每發(fā)生1畝違法用地扣減財(cái)政經(jīng)費(fèi)42萬(wàn)元；對(duì)違法用地整改不力、違法問(wèn)題突出的鎮(zhèn)街，由紀(jì)檢監(jiān)察部門(mén)給予相關(guān)負(fù)責(zé)人黨紀(jì)政紀(jì)處分。峽山生態(tài)發(fā)展區(qū)出臺(tái)規(guī)定，對(duì)因違法用地問(wèn)題被上級(jí)扣減建設(shè)用指標(biāo)的街道，每扣減1畝計(jì)劃指標(biāo)從財(cái)政撥款中扣減20萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)，同時(shí)對(duì)列入全市違法用地重點(diǎn)街道的主要負(fù)責(zé)人實(shí)行約談問(wèn)責(zé)，一年內(nèi)不得提拔使用。三是扣減村干部工資。村（居）是遏制違法違規(guī)用地的最前沿，也是薄弱環(huán)節(jié)。去年以來(lái)，濰坊市積極探索將違法用地責(zé)任分解到包片干部和村“兩委”成員，從源頭上杜絕違法用地發(fā)生。昌邑市各鎮(zhèn)街與包村干部、各村（居）支部書(shū)記或村主任簽訂《土地使用管理責(zé)任狀》，將土地違法情況與干部使用、工資相掛鉤。近三年，昌邑市根據(jù)“責(zé)任狀”規(guī)定，因?yàn)橹浦惯`法用地不力，共有10名、5名和2名村支書(shū)（主任），分別被扣發(fā)1到6個(gè)月的工資，在全市起到了很好的警示教育作用。峽山生態(tài)發(fā)展區(qū)王家莊街道出臺(tái)辦法，規(guī)定街道年度工作千分考核中，出現(xiàn)違法占地的實(shí)行一票否決，并扣減村“兩委”干部工資1000元、扣減包村干部500元。

“三?！?。一是停止申報(bào)城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤試點(diǎn)項(xiàng)目。凡是發(fā)生土地違法問(wèn)題的縣市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，一律停止增減掛鉤試點(diǎn)項(xiàng)目申報(bào)；二是停止土地綜合整治項(xiàng)目市級(jí)驗(yàn)收。對(duì)違法用地案件查處不力、整改不到位的，堅(jiān)決停止土地綜合整治項(xiàng)目申報(bào)和市級(jí)驗(yàn)收；三是停批一切土地審批業(yè)務(wù)。對(duì)違法用地問(wèn)題突出、整改不力的縣市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，停辦一切土地審批業(yè)務(wù)。

“三禁”。一是禁止用地項(xiàng)目觀摩點(diǎn)評(píng)。凡納入觀摩點(diǎn)評(píng)項(xiàng)目的用地必須經(jīng)過(guò)市、縣兩級(jí)國(guó)土資源部門(mén)審查，未經(jīng)審查或?qū)彶椴缓细竦捻?xiàng)目，一律不得列入觀摩點(diǎn)評(píng)。濰坊市委市政府下發(fā)了《關(guān)于嚴(yán)格審查觀摩點(diǎn)評(píng)項(xiàng)目用地嚴(yán)禁弄虛作假行為的通知》，把制止違法用地作為確定觀摩點(diǎn)評(píng)和招商引資項(xiàng)目認(rèn)定的前置條件。二是禁止招商引資項(xiàng)目認(rèn)定。在招商引資項(xiàng)目認(rèn)定中，凡無(wú)合法用地手續(xù)或手續(xù)不全的項(xiàng)目，一律不得納入招商引資項(xiàng)目考核。近三年，分別有74個(gè)項(xiàng)目因用地審查不合格被取消。三是禁止干部提拔重用。對(duì)市縣黨委管理的干部，在任職期間違法批地、違法占地被立案處理的情況，作為選拔任用的重要依據(jù)。濰坊市委組織部、濰坊市國(guó)土資源局等十二個(gè)部門(mén)聯(lián)合下發(fā)了《干部監(jiān)督信息溝通暫行辦法》，因涉嫌土地違法和整改不到位的干部，一律不得提拔，不得評(píng)先樹(shù)優(yōu)。近三年，因涉嫌土地違法和整改不到位先后有6名縣級(jí)干部、74名科級(jí)干部受到處理，取消了提拔使用資格，起到了良好的警示作用，促進(jìn)了監(jiān)管責(zé)任的落實(shí)。

篇10

一、創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)， 激發(fā)欲望

剛步入高中的學(xué)生的空間想象能力有限，在學(xué)習(xí)《地球的運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)時(shí)，學(xué)生對(duì)太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)及全球晝夜長(zhǎng)短的變化理解有困難，學(xué)校配備的晨昏儀僅為地球與晨昏圈、太陽(yáng)直射點(diǎn)的組合，沒(méi)有繞日公轉(zhuǎn)的演示。為了讓學(xué)生理解得更透徹，教學(xué)中我以自己為太陽(yáng)，一手托著晨昏儀，一手捏著直射點(diǎn)，做起了繞日公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。我耐心詳細(xì)地講解后， 由于受儀器限制，仍有不少學(xué)生以迷惑的眼神望著我， 于是我決定引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作地理教學(xué)模型。

二、集思廣益，優(yōu)化方案

根據(jù)我的提議，不少學(xué)生紛紛提出自己的設(shè)想和設(shè)計(jì)方案，為集思廣益、群策群力，我把對(duì)該問(wèn)題有所思考并積極提出設(shè)想的學(xué)生組建成一個(gè)小組，并任命了小組長(zhǎng)。之后，小組長(zhǎng)多次召集成員在一起，就各自的設(shè)想和方案暢所欲言，并通過(guò)討論確定較合理的方案。圖1中的a圖是大家確定的雙軸、雙層軌道方案。

研討中，大家感到初步方案雖然很好地控制了地軸的指向，但還存在一些問(wèn)題。比如當(dāng)兩個(gè)軸滑到兩個(gè)圓環(huán)交界處時(shí)還需要人為矯正方向，使整個(gè)演示過(guò)程不順暢，且軌道及支架等的制作十分困難。接著大家再次探究，拓寬思路，試著尋找使模型運(yùn)轉(zhuǎn)更順暢的方法。受學(xué)校廢棄地球儀支架的啟發(fā)，有學(xué)生提出以齒輪作為傳送方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)大家不斷修正和優(yōu)化，最終形成齒輪傳送方案（如圖1中的b圖）。

齒輪傳送方案借助了五個(gè)齒輪，兩兩咬合，當(dāng)支架繞此軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，中間的三個(gè)小齒輪起傳送作用，帶動(dòng)另一個(gè)齒輪與支架轉(zhuǎn)動(dòng)反方向且角速度相同旋轉(zhuǎn)，并以此齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使地軸的指向保持不變。

三、合理分工，有序加工

方案確定好以后，我和學(xué)生一起討論制作材料、制作工具和制作中應(yīng)注意的問(wèn)題，列出詳細(xì)清單如下。

1.制作材料方面：夜半球罩，地球儀，示意太陽(yáng)的小紅球，示意太陽(yáng)直射光線(xiàn)的鐵絲，連接夜半球罩的半圓鐵絲，齒輪，支架，螺絲釘，膠水，表示節(jié)氣及月份的刻度盤(pán)，模型底座等。

2.制作工具方面：鋸，錐子，銼刀，圓規(guī)，尺子，剪刀，鉗子，量角器，小刀等。

3.制作加工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： （1）地軸傾斜角度的調(diào)整。（2）使夜半球罩穩(wěn)定放置在支架上，并減小它與支架的摩擦。（3）夜半球罩與支架垂直，直射光線(xiàn)與半圓鐵絲和支架平行，和夜半球罩外沿垂直。（4）齒輪既要咬合良好，又要能順利轉(zhuǎn)動(dòng)。

明確了以上問(wèn)題之后，組長(zhǎng)給成員合理分工，讓大家按照具體分工制作配件，最后再將各配件整合在一起，逐步完成模型的制作，實(shí)物圖如圖2所示。

四、交流分享，反思提升