TEM数据基于Voxler多角度3D可视化研究

李东林，顾慧冬

(1．昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093;2．云南省地震局，云南昆明650225)

TEM数据基于Voxler多角度3D可视化研究

李东林1，顾慧冬2

(1．昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093;2．云南省地震局，云南昆明650225)

瞬变电磁法在工程地质勘查中取得了显著效果，且在工程勘查中有着不可替代的地位，而对所获得的大量的TEM数据，选择合理的处理、显示方法又颇为重要。基于野外地质资料收集和TEM数据的采集和处理，并利用Voxler从多角度，多方位的显示地下地质体特征。验证了Voxler能清晰、直观的显示地质体特征，真正实现实时的数据显示。

瞬变电磁法;Voxler;可视化

3D数据可视化是目前的研究的热点，因为复杂的地质体信息展示需要大量的工作和特殊显示工具才能被人们所认知和接受，并且杰出地质科学家对计算机显示了解得极少。前人做了很多三维数据可视化的研究工作。孙茂锐等［1］分别利用Surfer和Voxler软件对电磁波数据进行了二维与三维成像;姜国庆等［2］也在矿井中实现了瞬变电磁法的处理与解释研究。

在矿产开采过程中，查明可能诱发灾害的不良地质体，为施工方提出处理潜在地质灾害的措施和建议，为有效预防煤矿事故提供依据，因此对不良地质体勘查的重要性尤为突出。瞬变电磁法运用也越来越广泛，能够有效解决其他物探方法(地震勘探、直流激电)等不能解决的工程问题［3-4］。而在日积月累的勘查过程中，积累了大量物探、地质和化探资料，对已有资料的归纳整理显得尤其重要，从已获得的数据中提取出关键有用的信息对下一步工作的实施具有重要的指导作用，同时也可以避免重复的工作，从而提高工作效率。而在这海量的数据中，清晰、直观的数据展现方式更能够提高工作效率，全面掌握所获得的信息。

1 TEM和Voxler介绍

瞬变电磁法(简称:TEM)是一种人工源的时间域电磁法。基本原理是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，即在均匀各向同性大地表面敷设面积为零的矩形发射回线，在回线中供以脉冲电流，将产生一个向地下传播的一次瞬变磁场，在该磁场的激励下，在地质体内产生涡流，在一次场消失后，涡流不能立即消失，将有一个衰减过程，在此过程又产生一个衰减的二次场向地下传播，在地表用接收线圈或接地电极观测该二次电磁场的空间和时间分布并以此来了解地质体信息。与普通电法相比，瞬变电磁法具有探测深度大、位置分辨率和测深分辨率高、不受静态位移影响、操作简便迅速、穿透高阻层能力强、不受接地电阻影响、地形影响小、对低阻地质体反应灵敏、生产效率高、可作大面积长距离堤防普查等优点［5-8］。

Voxler软件是美国的Golden software公司开发的一个真正意义上能处理三维数据的科学计算软件，其提供丰富的子系统，包括DEM文件、图片、散点数据、流线、向量图、等值线图、三维体积图等丰富的数据和图形处理功能，可以利用其做出真实的三维图形，而且其模型可以被切片、注释、重采样的等功能，并且可以从任何角度查看模型。其方便的模块，提供了真正的人机交互，实时的显示各种的数据。

2 瞬变电磁数据处理显示实例

工作区位于热水塘背斜南东翼中段，总体呈一个单斜构造。地层走向总体为北东50(°)左右，倾向南东，倾角一般30(°)～33(°)左右，倾角稳定。地层组成依次是峨眉山玄武岩组(P3β)、宣威组(P3x)、飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1y)及第四系(Q)。根据矿区的情况和面积，分别布置测线10条，共96个测点，为了显示的X、Y、Z比例大小合适，将所有的大地坐标做校正，X:34649360－34649000，Y:2707657－2707500，这样和Z轴的高程数据大小差别小，就能很具体的显示出相关的数据信息。

2．1Voxler数据体展示

Voxler提供丰富的数据展示工具，包括整个数据体的展示，切片模型，以及各种各样的粘贴图和矢量图等。在TEM数据处理和显示过程中我们最关注的就是数据异常区。添加Voxler中的滤波工具或者利用Isosurface工具中的滑动模块，实时的显示电阻率高的区域和低的区域。我们根据实测的96个点，每个点48个数据做出体数据的展示见图1。

图1极高电阻率区展示

从图1中我们可以清晰的看到根据视电阻率的值的大小不同，分别在空间中区域的颜色显示明显不一样，我们可以识别出采空区和充水区。

利用Isosurface可以根据数据体提取出电阻率值高的区域和值低的区域，对矿区的不良地质体进行辨别。选择滤波值(＞270)，则满足要求的数据被显示在三维平面中，从图1中也可以明显看到这1号线3号点和2号线6号点之间约1 258 m的地方是高阻区，3号线5号点下1 080 m的地方为高阻，5号线点7－8点和6号线5－6点之间为高阻区，类似我们也可以显示低阻区域，并根据此判断矿区充水区。我们也进行了数据核对，发现图中的高、低阻区完全是对数据的真实反映，完全可信。

2．2Voxler面数据展示

Voxler也提供了面数据的展示工具，我们从切片的角度，可以从任意角度、位置看地下数据异常的区域，完全相当于给地质体全方位的“照相”、“造影”。如图2所示我们可以很轻松的看图中的高阻区域，并且我们可以根据我们的需要实时的选择我们所需要的切片。我们进行实际的钻孔和坑道验证，结果表明这样的数据可视化完全可信，能够很好的指导工程进展。

图2电阻率面展示

3 结语

1)本文利用勘查工程获得的数据成功的以视电阻率为参数实现了数据的三维成像，其能够更清晰的显示地质体信息。

2)voxler能清晰的依据数据查看地质体特征，但是其只是对数据的真实反映，对于数据的质量还需要我们在数据采集的过程中认真、仔细，提高数据可信度。

3)基于voxler平台实现的数据三维可视化，能实现真数据实时汇报。三维数据的可视化工作势在必行，相信其还是一直以来的研究热点。

［1］孙茂锐，王双六．电磁波CT二维与三维成像应用［J］．物探与化探，2015(3):641－645．

［2］姜国庆，贾春梅，牟义，等．矿井瞬变电磁法全空间处理及三维解释方法研究［J］．地球物理学进展，2015(5):2164－2170．

［3］霍军鹏，周竹峰，王万合．三维地震勘探技术在煤矿采空区探测中的应用［J］．黑龙江科技信息，2012(14):15－16．

［4］李娟娟，潘冬明，胡明顺，等．煤矿采空区探测的几种工程物探方法的应用［J］．工程地球物理学报，2009(6):728－732．

［5］傅茂朝．瞬变电磁法原理及应用［J］．军工勘察，1996(2):55－58．

［6］张胤彬，张华，杨海燕，等．瞬变电磁法在煤矿水文地质灾害调查中的应用［J］．物探与化探，2012(2):283－286

［7］陈卫，杨生，王有霖，等．时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用［J］．矿产与地质，2006(z1):538－542．

［8］马胜胜．常用电法勘探的原理及优点分析［J］．黑龙江科技信息，2013(17):12．

A Research on TEM Data Based on Voxler Multi-angle 3D Visualization

LI Donglin1，GU Huidong2
(1．School of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China;2．Yunnan Earthquake Administration Forecasting Center，Kunming，Yunnan 650224，China)

Transient electromagnetic method has achieved remarkable results in engineering geological prospecting，and it has an irreplaceable position in the engineering prospecting．It is very important to select a reasonable treatment and the display method for a large number of TEM data．We have been based on field geological data collection and TEM data collection and disposition to check that Voxler is used to display underground geological features from multiple angles．Voxler can be clearer with intuitive display geological information and real-time data display．

Transient electromagnetic method;Voxler;Visualization

P631．325

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．044

2016－12－10

李东林(1993－)，男，云南曲靖人，在读硕士研究生，研究方向:矿床成矿规律与与隐伏矿预测，手机: 15198868307，E-mail:1925212445@qq．com．