GOCAD在龙门山某剖面的三维地质建模应用研究

成兴东 夏时斌

摘 要：GOCAD是一款强大的地质建模和地质信息处理的专业软件。文章简要介绍了GOCAD软件的一些基本情况，并且通过一个简单的实例来说明GOCAD的三维建模过程，把物探解释从二维带向了三维，突破了复杂地形面和地下结构三维建模表达的限制，并在质量上达到了实际要求，提供了表达更为精确的地质模型，并在应用中逐步得到了推广。

关键词：GOCAD；高程数据；面；三维地质体、

前言

以往，物探工作者通过重、磁、电、震等方法获得大量的地质信息只能通过各自的解释获得地下二维结构，并且依照各自的经验推断出地下构造和岩层的走向，进一步预测其变化规律，这样造成的影响是不能充分地揭示其空间上的变化规律[1]，甚至有时通过各个方法得到的结果会产生对立。经年来，随着计算机硬件技术以及三维技术的发展，物探工作也从二维走向了三维，通过三维解释约束能够更准确的了解地下结构。因此，各种三维建模软件也有了生成的基础。目前，三维地质建模软件已经多种多样，例如由阿波罗科技集团公司推出的软件Micr，斯伦贝谢公司研发的Petrel建模软件以及法国ENSG Nancy地质学院研制的GOCAD软件，GOCAD地质建模软件是主要应用于地质领域的三维可视化建模软件，在地质工程、地球物理勘探、矿业开发和水利工程中均有广泛的应用，是国际上公认的主流建模软件[2]。文章主要介绍了GOCAD软件的一些基本特点，在此同时用GOCAD软件建立一个简单的模型来说明GOCAD软件的优越性。

1 GOCAD软件介绍

GOCAD是英文Geological Object Computer Aided Design 的简写，顾名思义，它是为专门针对地质体、旨在帮助进行与地质体相关的工程设计而开发的一款软件系统[3]。它是在国际上得到公认的主流建模软件，在各个国家的众多油气公司得到了广泛的运用，并且我国极力推崇于把GOCAD软件应用在地质行业，GOCAD软件主要是以工作流程为核心的新一代地质建模软件，其界面友好，功能强大，易学易用，并且能够在大多数硬件平台上使用。GOCAD内置了多种地球科学分支学科的数据处理和分析的功能，从而为实现交叉学科团队的统一协作，提供了统一强大的三维可视化平台[4]。它即能构建几何对象，也能对其空间属性进行模拟。应用GOCAD软件的三维地质建模方法可以构建出三维地质构造模型和三维储层栅格结构模型[5]。例如具体可以用于油气藏建模、地震解释与地震属性分析、地质解释、井位优化与钻井工程、油藏不确定性分析等。

三维地质模型包括地表地形和地下地层、软弱夹层、断层及裂隙等地质面。它们的空间形态，由于数据源类型和数据精度各不相同，不能用单一的数学模型表达，需根据实际情况区别对待，为此GOCAD建模软件提供了多种方法，满足建模的需要[6]。GOCAD具有强大的数据输入接口，多种格式的点、线、面都可以直接输入，如可以为*.txt点文件、采用屏幕定点、*.dxf线文件、井位加载、测井曲线加载、井分层数据的加载、层数据加载、断层数据加载、地震数据加载等（注明：还有很多其余格式，在此不一一列出）。往往由于地球的不可入性，在地球内部的断层、构造、岩层等都不能直接看见，而GOCAD确能够把地下结构重构出来，包括它们的几何形态、相互间的位置关系等[6]。GOCAD可以实现模型的任意旋转、放大、缩小；可以揭开模型的部分块体而单独研究地下的某一个块体构造，并且计算出它的面积、体积等；可以切除模型的某一个剖面而单独进行研究；可以提取出模型的任一结构数据体出来进行其他方面的解释研究等。GOCAD三维地质建模突破了复杂地形面和地下结构三维建模表达的限制，它从数据结构、工作模式和功能设置都实现了真三维化，能够对各种地层、断裂进行模拟，可以把重、磁、电、震、以及地质数据融合在一起进行约束建模，进而通过联合解释得到正确结果，解决了由各方法分离解释而出现相互矛盾结果的情况，使物探解释得到了进一步的提高。

2 GOCAD应用实例

GOCAD提供了多种多样的建模方式，文章则通过一个简单的实例来说明GOCAD的三维建模过程。

2.1 点的生成

GOCAD软件能够提供多种结构数据点的输入，如高程数据、钻井数据、剖面数据、地震数据等。GOCAD所利用的高程数据都是利用global-mapper软件所转化而成，将高程数据按照（X，Y，Z）的格式保存成文文章件格式，然后在GOCAD软件中依次执行命令：File→Import Objects→Horizon Interpretations→X Y Z，然后打开点文件就可以将点集数据导入到GOCAD中，如图1所示。

2.2 面的生成

在图1中已经成功导入高程数据，下面利用上述数据生成地表面，具体执行过程如下： 在GOCAD软件中依次执行命令：Applications → Wizard →Surface Creation → From Data （without internal Borders）→ From Points and Computed outline-Direct Triangulation →创建地表面的名称 →Create outline Curve from Data points→Create Surface From Points and Curve，最后点击确定就可以生成地表面，如图2所示。

利用图2生成的地表面可以看出地形的起伏高低，但是更进一步的判断各个层面的生成年代及河流、断层等都很困难，因此下一步需要在地表面上附上各种属性。具体执行过程如下：先把想要投到地表面带上的图片放到GOCAD软件中→ 右键单击生成的地表面→ Attributes →Texture → Voxet→ 点击图片→点击OK。最后会得到如图3所示的地表面。图3中的地表面形象的展现出了各个地层面、河流、断层等。

2.3 体的生成

在GOCAD中，对于地质体模型的建立提供了两种方法：第一种是网格模型对象（SGrid），第二种是实体模型对象（Solid）。文章主要介绍实体模型对象，同理，可以利用生成地表面的方式生成底面，底面高程可以任意设置。然后在GOCAD软件中读出地表面和底面四个坐标的经纬度，再把每四个坐标点组成一组TXT文档，把点文件导入GOCAD软件中，再分别利用点生成面的方式生成四个侧面，这样就可以生成一个三维地质体了，具体如图4所示。

图4中同样可以把地质剖面附到侧面上，其方法同在地表面附上属性一样，具体如图5所示。这样一个简单的三维体就建立成功了，其在实际工作中能够满足物探工作者的一系列要求。

3 结束语

研究表明，GOCAD是一款强大的地质建模和地质信息处理的专业软件，可以识别多种数据来源，极大地简化建模，把物探工作从传统二维解释带向了三维解释，通过GOCAD三维解释约束能够更准确的了解地下结构，突破了复杂地形面和地下结构三维建模表达的限制，并在质量上达到了实际要求，提供了表达更为精确的地质模型，并在应用中逐步得到了推广。但是，由于GOCAD在国内地质领域中的应用较少， 而且还存在着不少复杂问题需要研究解决， 尤其是关于复杂岩体地质建模等问题还有待深入研究。

参考文献

[1]李爱军，侯定贵.基于GOCAD的边坡三维地质体模型的构建与应用[J].露天采矿技术，2014（6）：18-21.

[2]赵增玉，陈火根.基于GOCAD的宁芜盆地云台山地区三维地质建模[J].地质学刊，2014，38（4）：652-656.

[3]詹莉，刘聪元.GOCAD及其在乌东德工程的应用[J].工程地质计算机应用，2009（3）：33-37.

[4]邵国波，郭艳，蔡冰.GOCAD 软件在三维地质建模中的应用[J].山东交通科技，2010（5）：25-27.

[5]黄静莉，王清.基于GOCAD的三维工程地质地层建模研究[J].吉林地质，2013，32（3）：111-114.

[6]许国，李敦仁.GOCAD地质三维建模技术及其在水电工程中的应用[J].红水河，2007，26（增刊）：113-116.

作者简介：成兴东（1989-），男，四川岳池，硕士研究生，主要从事于大地电磁研究。