三維可視化平臺建設(shè)在九嶷山地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

魏元泵，肖 想，龔 飛，劉湘成，陳進京，尹 展

(1.湖南省核工業(yè)地質(zhì)局303大隊，湖南 長沙 410119；2.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心 北京100012）

傳統(tǒng)的平面工作平臺空間能力有限，限制了研究人員想像力與創(chuàng)造力，三維可視化具有形象、直觀、準(zhǔn)確、動態(tài)、信息豐富等特點，讓參與者能快速地融入其中，挖掘獲取更多的信息，具有重要意義[1]。

1 三維可視化平臺建設(shè)流程

通過 DEM 制作三維影像、三維航空放射數(shù)據(jù)、三維航磁數(shù)據(jù)，通過立體展示，放大空間信息，輔助綜合研究。三維可視化操作流程見圖 1。

圖1 三維可視化研究流程圖

2 DEM 數(shù)據(jù)生成與坡度提取

在地形圖上由于數(shù)字化的等高線不適合用于模擬三維地形以及進行地形分析，因此，必須要把數(shù)字化等高線轉(zhuǎn)為格網(wǎng)高程矩陣。

不規(guī)則三角網(wǎng)(Triangulated Irregular Network,TIN)地形模型是以三角形作為構(gòu)成地形模型的基本單元，它直接利用原始采樣點進行地形表面的重建，由連續(xù)的相互聯(lián)結(jié)的三角網(wǎng)組成，在地理信息系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。主要操作步驟如下：

步驟 1：三角網(wǎng)(TIN)表面建模。通過Arcgis軟件ArcToolbox-＞3DAnalystTools-＞TIN Management-＞Create TIN工具完成。

步驟 2：三角網(wǎng)(TIN)轉(zhuǎn) DEM。通過Arcgis 軟件ArcToolbox-＞3DAnalyst Tools-＞Conversion-＞From TIN-＞TIN to Raster工具完成。

坡度提?。?/p>

地面坡度是決定地表物質(zhì)與能量再分配的關(guān)鍵地形因子，在三維可視化分析中，加入坡度因素，可以量化地形地貌特征，可以分析巖性分布特征，可以總結(jié)異常規(guī)律等，具有重要作用。

高程表面是一個連續(xù)值的表面，我們可以從這個表面提取出坡度、山體陰影等信息。在 ArcToolbox-＞3DAnalyst Tools-＞TIN Surface-＞Slope工具[2-4]。

3 三維場景創(chuàng)建

Arcgis三維場景創(chuàng)建主要有ArcGlobe與ArcScene，ArcGlobe的特點是在建立緩存后，對大范圍影像圖的實現(xiàn)效果比較好，而小范圍的三維分析ArcScene應(yīng)用更多。

ArcScene 創(chuàng)建三維場景主要原理是柵格（或矢量）數(shù)據(jù)從 DEM 中獲取高程顯示：依次添加 DEM、遙感影像、航放圖件、航磁圖件等；獲取 DEM 高程；設(shè)置場景屬性，為了突出三維效果，一般場景參數(shù)設(shè)置 2。

同時，三維場景下，通過改變模型旋轉(zhuǎn)漫游的方法能實時實現(xiàn)多視角條件下對地形三維模型的觀察；通過交互式變換視點的位置或設(shè)定視點運動路線能實現(xiàn)對三維模型的各角度觀察。三維效果見圖 2。

圖2 九嶷山天鵝寨巖體航空放射性信息三維展示圖

4 三維可視化分析

通過三維可視化顯示，天鵝寨火山巖體地貌特征更為清晰，西邊低、東邊高，北邊低、南邊高；新構(gòu)造活動更為顯現(xiàn)，南北向山脊線、河流線，特別是影像中“幾”字型凹陷盆地醒目，圖3。

圖3 九嶷山天鵝寨巖體地貌三維展示圖

結(jié)合坡度三維顯示，西邊平坦區(qū)坡度范圍在0°～15°；中部區(qū)域坡度有所增加，范圍在5°～25°；東部區(qū)域坡度較大，主要集中在 20°～35°?？傮w上，工作區(qū)坡度值較大，顯示地形切割深。

結(jié)合巖性影像分析，天鵝寨雜巖體坡度大，圍巖坡度小；雜巖體邊緣相坡度大，影像紋理粗糙；中間相坡度小，影像紋理平滑。

結(jié)合航空伽瑪能譜總量等值線和航磁△T等值線分布情況，天鵝寨雜巖體值級均明顯高于圍巖值級，南邊高山區(qū)值級高于北邊凹陷盆地。大坡度區(qū)值級高于低坡度區(qū)。

5 結(jié)語

三維可視化形象、直觀、準(zhǔn)確地展示了遙感影像信息和集成信息，加深了對天鵝寨火山雜巖體各個層面的整體理解與認(rèn)識，對在該區(qū)開展地質(zhì)找礦工作起到準(zhǔn)確建立成礦模型和找礦模型從而能精準(zhǔn)布設(shè)勘查工程的作用，起到事半功倍的效果。