地質建模范文

導語：如何才能寫好一篇地質建模，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：砂體描述;老163單元;建模

1 完成的主要工作量與成果

《老163單元地質建模研究》擬通過精細油藏地質研究，建立精細三維地質模型，通過測井二次解釋、數(shù)值模擬、油藏工程和油藏動態(tài)綜合研究的方法，對剩余油分布進行定量描述，完善注采井網(wǎng)，改善水驅開發(fā)效果。

精細地質研究：通過對地層模型、構造模型和沉積微相的研究，建立地質模型，并對儲層進行儲量復算。同時完成地層對比圖2～3張，館陶組含油砂組頂構造圖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。

油藏數(shù)值模擬研究：通過對單井單層數(shù)據(jù)的統(tǒng)計錄入，并對砂體頂部構造圖（3張）、砂體等厚圖（3張）、有效厚度圖（3張）進行數(shù)字化，建立油藏數(shù)值模擬網(wǎng)絡系統(tǒng)，并建立數(shù)值化地質模型，完成分小層含油飽和度等值圖3～4張，儲量豐度等值圖3～4張，注采調整井位部署圖3～4張。

2 成藏條件分析

（一）區(qū)域構造背景

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，活動時間較長，屬同沉積斷層，對該區(qū)油氣運移和油藏形成有重要影響。

1號斷層為本區(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號斷層與其派生的3號斷層是形成老區(qū)局部斷鼻構造的封堵性斷層，對老區(qū)的油氣富集起著重要的控制作用;3號斷層為斷塊內小斷層，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塊北構造較高部位，構造形態(tài)南高北低，較平緩，最大閉合高度16m。井區(qū)內無斷層發(fā)育。

（二）地層沉積特征

（1）地層層序及接觸關系

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砂巖，地層厚度一般在1000m左右，其下部為一套含砂質粉砂巖，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）地層對比及小層精細劃分

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)域性標志，橫向上砂體變化快，給地層對比帶來極大困難，因此本次地層對比充分利用Ng2砂層組底部自然伽瑪抬高拐點，與河流相等高程切片法相結合，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個砂層組13個小層。

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個小層。

（三）成藏規(guī)律分析

（1）構造背景有利。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造，為油氣聚集提供了場所。該區(qū)為緩坡帶上的局部構造高點，是有利的油氣聚集區(qū)。

（2）儲蓋匹配有利。本塊館上段油源來自埕北凹陷，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

（一）地震地質模型及地震相模式的建立。通過分析樁106地區(qū)館上段巖性組合及速度關系：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一--測井約束反演技術。在老163井區(qū)應用Jason反演技術，以測井、地質和地震動力學特征為約束條件，克服了反演的多解性，同時保證了測井與地震的最佳匹配，使反演結果較為符合實際地質情況。

（三）河道砂體的描述技術二--分頻處理技術。它是一種全新的地震儲層研究方法，是以傅立葉變換、最大熵方法為核心的頻譜分解技術，該方法在對三維地震資料時間厚度、地質不連續(xù)性成像和解釋時，可在頻率域內對每一個頻率所對應的振幅進行分析。

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

4 結論

《老163單元地質建模研究》擬通過精細油藏地質研究，建立精細三維地質模型，通過測井二次解釋、數(shù)值模擬、油藏工程和油藏動態(tài)綜合研究的方法，對剩余油分布進行定量描述，在此基礎上，通過井網(wǎng)優(yōu)化、注采比優(yōu)選以及對采油井的轉注時機的優(yōu)選，完善注采井網(wǎng)，改善水驅開發(fā)效果。

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

中圖分類號：P613 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）29-0126-03

1 概述

隨著礦山工程建設的發(fā)展，地質建模技術也在不斷革新，各種建模軟件和建模方法相繼涌現(xiàn)在工程應用實踐中。其中效果好、應用廣的礦山三維地質建模成了目前的主流趨勢，我們通過了解3DMine軟件建立地質模型方法的特點，將其與傳統(tǒng)建模方法結合在一起進行探討，對于礦山工程建設發(fā)展將有著重要的意義。

2 傳統(tǒng)建模方法

礦山設計常常都會面臨項目完成和投標時間都比較緊促的難題，項目完成時間一般限制在1～2個月內，投標時間則更短。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利用地質剖面線或鉆孔數(shù)據(jù)庫連接礦體，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^對頂?shù)装妩c進行插值加密法生成，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是一套主要應用于礦山測量、地質勘探、采礦設計、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)點和前瞻的設計理念有機結合，具備快速響應和技術全面的特點。3DMine還是一種可用來建立數(shù)字型礦山，具有典型特征的礦山地質信息系統(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模擬出來，這和巖石模型的建立一樣。礦體模型實質上是一個密實的實體，實體是由一系列線上的點和一系列相鄰的三角面相互連接包裹而成的密實三

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。按傳統(tǒng)方法的步驟，先把鉆孔數(shù)據(jù)庫建好，然后直接用3DMine軟件提取礦體頂?shù)装妩c，再對這些點進行插值法加密生成頂?shù)装迕?。建立礦體的方法：第一步直用3DMine加載各水平的礦體剖面線。在相鄰剖面線條之間連接三角網(wǎng)，選擇其中兩個閉合線，依次連接多段，連續(xù)點擊，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

在露天開采設計中，要進行露天開采計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，而次級模塊尺寸小是保證礦體儲量準確性的基本要求，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模塊尺寸，這樣就可以達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

通過對前面幾種建模方法優(yōu)劣勢的比較分析，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來生成頂?shù)装迕?。這種方法的優(yōu)點是快速便捷，比較符合沉積型礦床的建模的需求。缺點是在層狀模型中，由于礦體的整體傾向傾角較大，導致多層礦層現(xiàn)象的存在，另外礦層間還有相互交錯的礦脈。針對這種情況，如果直接用這種方法，在礦區(qū)的邊緣，建立出來的模型將與地質勘探報告區(qū)別很大。而且這種方法是依靠增多虛擬孔來對礦體形態(tài)進行控制的，如果礦層較多，對礦體形態(tài)的控制將變得很有難度。

4.2 剖面線法

這種方法是利用礦體剖面線上的頂?shù)装寰€來生產(chǎn)頂?shù)装迕妗ａ槍Τ练e性礦床的特點，我們可以直接利用剖面線上的頂板線生成頂板面文件，從而達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，而且建立出來的模型也會比較吻合地質勘探報告。因為剖面線和頂?shù)装寰€包含了對礦體專業(yè)詳細的分析，特別是在處理礦層邊緣和交叉相錯的問題上，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軟件對礦體頂?shù)装寰€、剖面線、地形線轉換成三維坐標系統(tǒng)來建立礦體模型。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€和地形的高程賦值的計算比較繁瑣，但是把它放在3DMine中進行將會很便捷。而且使用這種方法控制礦體形態(tài)和儲量將變得簡單得多，不再需要增多虛擬孔就能達到控制效果，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、礦體剖面線和鉆孔的頂?shù)装妩c等信息來生產(chǎn)礦體。通過分析，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。剖面線法沒能直接利用不在剖面上鉆孔和頂?shù)装甯呔€等方式來達到剖面間礦體形態(tài)的目的。針對沉積型礦床流線形態(tài)的特點，我們可以綜合利用鉆孔頂?shù)装妩c、礦體剖面線和頂?shù)装甯呔€等信息分別生成礦層的頂?shù)装迕?，這將會是一個更好的方法。

我們可以通過采用上述方法建立沉積型礦體模型來驗證其可行性，實踐結果表明，利用這種方法建立的礦體模型，礦體總儲量誤差在5%以內，和地質儲量勘察報告的吻合度好，且完全符合生產(chǎn)和設計的標準，滿足復雜地質的建模要求。在礦體的賦存和形態(tài)方面，頂?shù)装迕嬉矟M足沉積型礦床的賦存需求，流暢平滑，和地質賦存勘察報告的吻合度也好，完全能夠用來作為地質建模施工圖的

設計。

5 結語

通過對各種地質建模方法的探討，我們發(fā)現(xiàn)了綜合利用頂?shù)装妩c、底板等高線和剖面線進行沉積型礦床地質建模是比較好的方法，解決了針對沉積型礦床特點的一些工程難題，同時也說明了工程軟件的應用對于礦山地質建模的重要性。科學技術的發(fā)展，可以在很大程度上推動工程建設的發(fā)展，我們要好好利用這項寶貴資源。探討創(chuàng)新的精神在任何時候都是需要的，它才是社會發(fā)展的源

動力。

參考文獻

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[2] 李志剛，周彥鋒.淺述礦床地質建模及礦體經(jīng)濟評價[J].科技資訊，2010，（2）：95.

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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，無斷裂和較大的褶曲構造，無巖漿巖侵入。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模型，進行資源量估算，為礦產(chǎn)資源合理利用提供依據(jù)。

2建立三維地質模型

2.1簡述

建立三維地質模型（3DGeologicalModelling）簡稱地質建模，是在分析整理前期已有的地質資料的基礎上，將測量資料、鉆孔柱狀圖、煤質資料、物探資料等二維數(shù)據(jù)導入到Minex軟件相應的三維空間中，利用和二維空間的相關性，將不連續(xù)的離散的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，從而形成三維實體的過程。三維地質模型建立流程如圖1所示。

2.2地質數(shù)據(jù)庫的建立與煤層連線

2.2.1原始數(shù)據(jù)準備地質數(shù)據(jù)庫一般通過鉆探、坑探和槽探等方法獲得。地質數(shù)據(jù)庫是三維地質模型建模的基礎，對獲取礦區(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鍵作用。按照軟件要求產(chǎn)生6個數(shù)據(jù)表，即COLLAR、SURVEY、PICKS、QUALITY、LITHO、GEOPHY表。數(shù)據(jù)表結構見表1。2.2.2基礎數(shù)據(jù)庫的建立Minex數(shù)據(jù)庫基本上是由6個二進制文件組成，其文件擴展名為.B3n，n取不同的值對應文件的不同用途，如鉆孔數(shù)據(jù)通過B31文件進行管理，煤層層序通過B35管理。在Minex軟件中，按步驟分別導入以上6個.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中提供了對鉆孔數(shù)據(jù)檢驗的模塊功能，可以對導入的鉆孔數(shù)據(jù)和煤層數(shù)據(jù)等進行驗證，若出現(xiàn)錯誤提示，則說明輸入的原始數(shù)據(jù)之間存在錯誤或矛盾，可及時修正。煤層連線是很關鍵的一步，Minex根據(jù)實際情況，提供了兩種煤層連線的方法。一種是father-son煤層連線方式，一種是split煤層連線方式。father-son煤層連線方式適合于存在多個主煤層和少量薄煤層的情況；split煤層連線方式適合于對應主煤層層位存在2個或多個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方式。需要通過反復檢查各個剖面，糾正不合理存在，修正煤層連線。圖2為該礦區(qū)的2號剖面示意圖。

2.3構建三維地質模型的方法選擇

目前建模的主要方法有塊段構模法和界面構模法。Minex軟件采用界面構模法建立礦床模型，實質是用若干個多邊形面拼接形成一個多邊形網(wǎng)來模擬礦床的各種地質界面和開挖工程界面。Minex采用界面模型的構模方法主要有3種：規(guī)則格網(wǎng)構模法（Grid）、三角網(wǎng)構模法（Triangle）和等值線構模法3種。本文采用Grid建模法，這是基于規(guī)則分布數(shù)據(jù)點的建模方法。它將構模區(qū)域按一定的方向劃分成若干個等距二維矩形網(wǎng)格，再根據(jù)已知的樣本點數(shù)據(jù)，采用一定的估值方法算出各網(wǎng)格頂點的高程、礦石質量等指標以描述礦床[2]。估值主要由已知樣品點推斷未知樣品點的值，成熟的市場經(jīng)濟國家同我國的資源儲量估計方法有很大差異。剖面法在我國資源儲量估計中占統(tǒng)治地位，其次是地質塊斷法。而國外現(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，即找出每個樣本（鉆孔）的影響范圍邊界，在邊界范圍內的所有塊段或網(wǎng)格頂點的值都與該孔樣本值相同。其方法就是對勘探格規(guī)則的鉆孔連線的中點垂線構成多邊形，形成多邊形塊段。此法計算簡單，適用于礦床在平面上變化幅度小的儲量計算。針對礦區(qū)煤層穩(wěn)定的特點，本次采用了多邊形法進行估值。2.3.1地表模型的建立地表模型建立的依據(jù)是地表測量的數(shù)據(jù)，通過對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高自動生成，也可以通過地表等高線對應標高賦予等高線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高自動生成地表模型的方法。2.3.2煤層頂?shù)装?、煤厚及夾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。對于煤層較厚，分布穩(wěn)定的煤層，可以先自動生成頂?shù)装?，再依?jù)頂?shù)装迥Ｐ陀庙敯鍦p去底板的數(shù)學計算方法生成煤厚模型從而生成夾矸層；對于薄煤層，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)負值；對于數(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computerwashoutgrids生成MK網(wǎng)格。運用SQL語言，借助MK變量（washout位置賦值0，否則1）重新生成煤厚模型后，重新計算出煤層頂板。至此，煤層結構模型建成。圖3為此法構筑的5-1煤層的三角網(wǎng)模型。圖35-1煤層三角網(wǎng)Minex與其他國際通用的軟件例如Surpac相比，優(yōu)勢非常明顯，Surpac需要地質人員通過各勘探線剖面逐個圈定礦體范圍，建立三維實體模型。Minex是針對層狀譬如煤而設計的專業(yè)的軟件，煤層建立可以由軟件自動完成，大大節(jié)約了時間成本，這也是Minex軟件在煤礦建模時優(yōu)于其他軟件的最重要的標志。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、等值線等，這些算法都是在礦產(chǎn)資源勘探時期估算礦產(chǎn)資源量的估算方法，并不適于計算礦體采空區(qū)的開采量。因此用礦業(yè)工程軟件對采空區(qū)進行三維空間模擬、展示，有著傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)越性。運用Minex建立采空區(qū)的步驟：將CAD中的采空區(qū)邊界通過軟件導入到Minex中，并設定線型為mask。通過SeamModelOperations運算建立采空區(qū)。2.3.4Distance模型的建立按照相關規(guī)范及標準的，如JORK準則（2004年澳大利亞報告地質勘探結果，礦產(chǎn)資源及礦石儲量），“測定的資源量”“標志的資源量”以及“推斷的資源量”分別以“250m”、“500m”、“1000m”進行空間圈定，這是一種常用的資源量估算的方法，結合地質工作可靠程度適當調節(jié)。通過“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煤質模型的建立首先將煤質參數(shù)灰分（ASH）、、揮發(fā)分（VOLATILE）、硫分（SULFUR）、發(fā)熱量（HEATVAL）、密度（DENSITY）用多重變量自動建立的方法，建立各參數(shù)對應的煤質模型。Minex軟件利用SQL語言可對灰分、揮發(fā)分等幾乎所有煤礦關心的數(shù)據(jù)屬性進行賦值，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模型并與資源量級別進行限定，模型在報告資源量時可以自由利用。

3結論

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關鍵詞：工程地質三維建模與可視化地質信息

1前言

現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)(GIS)都主要表達二維的地表地物的圖形和屬性信息，要擴展到真三維包含地下地質結構的地質信息系統(tǒng)還有差距。一個大型地質工程項目從可行性研究階段、初步設計階段到詳細設計階段，乃至到工程施工與運行階段，往往積累了大量的地質資料，用三維模型圖形圖像來表達和解釋如此龐大的資料，比光靠數(shù)據(jù)庫和圖表圖紙等傳統(tǒng)手段來得有效的多。建立工程地質體的三維模型，處理巖層界面與結構面組合關系，逼真反映地下主要地質結構全貌，將為工程地質工作者分析研究工程地質現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)掌握巖土體結構規(guī)律，提供一種嶄新的研究手段和研究方法。

國外三維地質建模和可視化研究發(fā)展較快。加拿大阿波羅科技集團公司推出的三維建模與分析軟件MicroLYNX，通過對離散點采樣、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變化并計算礦藏儲量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開發(fā)的Gemcom軟件通過鉆孔、點、多邊形等數(shù)據(jù)，利用實用的圖形編輯和生成工具，顯示鉆孔孔位分布，運用不規(guī)則三角網(wǎng)建立表面和實體模型，運用多義線圈閉巖層和礦體邊界進行儲量和品位分析，提供了交互操作功能并允許用戶根據(jù)自己的經(jīng)驗和專家知識勾畫地質模型，實現(xiàn)任意剖面切割任意角度觀察和實體與實體或實體與表面的交切與布爾運算等。國外軟件主要是瞄準采礦工程，能夠較好地滿足采礦工程活動中的礦產(chǎn)資源勘探和評價、地下礦井和露天礦坑設計和規(guī)劃、礦產(chǎn)資源管理和采礦生產(chǎn)管理等需求。美國Kinetix公司開發(fā)的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司開發(fā)的Maya和微軟公司開發(fā)的Softimage等大眾化的三維建模軟件，在構建工業(yè)和建筑模型與動畫制作方面有其獨到之處，但交互查詢的功能較弱，與工程勘測數(shù)據(jù)庫結合并應用于工程地質三維建模方面還有較大距離。

張菊明等對風化帶分布、多層地層等地質信息的可視化和斷層錯斷巖層的表達和顯示的算法[1,2]進行了較為深入的研究，為工程地質三維可視化軟件的開發(fā)準備了數(shù)學基礎，并借助AutoCAD平臺實現(xiàn)了復雜三維地質圖形的顯示。國內的靈圖VRMap地理信息系統(tǒng)軟件有較強的地形模擬和地表地物的查詢功能，但不是真三維的地質建模工具。北京東方泰坦科技有限公司開發(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)，建立起三維空間復雜形狀物體的真三維實體模型，但目前只是初步的三維建模與圖形處理的引擎，在面向具體專業(yè)時，需要添加或擴充專業(yè)模塊，比如工程地質專業(yè)模塊等。

縱觀國內外幾種軟件的研究與開發(fā)現(xiàn)狀，它們?yōu)楣こ痰刭|三維建模與可視化打下了很好的技術基礎，提供了很寶貴的開發(fā)經(jīng)驗。但是，對于工程地質專業(yè)的地質體建模與可視化分析的針對性不強，不能夠很好地滿足工程地質生產(chǎn)與研究的專業(yè)功能需要。因此本文將從分析工程地質的三維建模和可視化的關鍵技術問題入手，簡單描述作者在工程地質三維建模和可視化方面的初步開發(fā)研究成果。

2關鍵技術問題分析2.1離散數(shù)據(jù)的插值與擬合

工程地質復雜地質體中的各種地質信息，包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學、巖土體的物理力學參數(shù)或數(shù)據(jù)的等值面(線)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)實際勘測數(shù)據(jù)建立，實測數(shù)據(jù)越豐富，越能夠真實描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。地表地形測量數(shù)據(jù)、地下水位埋深測量信息等的單值曲面圖形生成可歸結為雙自變量離散數(shù)據(jù)的插值和擬合，多值曲面如倒轉褶皺和空間等值面等，則應采用多參變量插值等其他一些較復雜的方法?？臻g曲面插值函數(shù)有以下構造方法，如與距離成反比的加權方法(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連續(xù)地層界面、地球物理勘探數(shù)據(jù)、地球化學勘探數(shù)據(jù)以及巖土體物理力學參數(shù)在地質體空間的分布。

2.2三維數(shù)據(jù)結構

工程地質體一般是不規(guī)則形體，在計算機圖形學中曲線和曲面總是分別通過很多微小直線段和微小三角面逼近來模擬地層巖性界線和巖層曲面，即巖層界面（和地表曲線、地下水位面等地質層面界線）和巖層曲面都分別是許多微小直線段和微小三角面的集合。地質體三維空間數(shù)據(jù)結構是工程地質三維建模和可視化的基礎，這就要求必須具備有效的分層的三維數(shù)據(jù)結構，能夠確保人機交互和查詢的實現(xiàn)。

2.3曲面求交

地質體中存在大量各種層面，當出現(xiàn)地層不整合、斷層錯斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時，就自然會遇到曲面間求交的問題；地質體三維模型的上部邊界是地表曲面，通過數(shù)學方法擬合出的巖層面或地下水位面不應超出地表曲面，即超出部分不應顯示。同樣的，當顯示多層地層時，下面的每一巖層應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題。另一方面，在剖面圖成圖時，地質界線的繪制是通過顯示剖面(平面)與各種地質界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質界面（層面）之間的相交，和地質界面與剖面的相交兩類問題。

2.4三維拓撲結構分析

從地質學角度看，拓撲是地質對象間關系的表格，拓撲表存儲層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓撲表達)等的地層學關系及地質空間位置關系。拓撲也可視為允許這些地質關系合理儲存的數(shù)據(jù)結構。例如，考慮多層地層，上一個巖層的底面和與其相鄰的下一個巖層的頂面是上下巖層這兩個實體的公共部分或共享邊界，它們之間的拓撲關系就是相鄰和同一的關系，在存儲數(shù)據(jù)時只存儲上一個巖層的底面或其相鄰的下一個巖層的頂面，即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個地層曲面，大大減少數(shù)據(jù)存儲量。評價地質模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點往往決定于描述地質對象所用的拓撲結構[4]。

2.5可視化技術

工程地質復雜地質體可視化，是利用計算機技術將工程勘測獲得的數(shù)據(jù)，轉換為形象直觀的便于進行交互分析的地下地質結構空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形，其基礎是工程數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的可視化〔5〕。利用可視化技術可以從龐大的地質勘測數(shù)據(jù)中構造出地質工程中對于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關鍵作用的巖層和結構面，并顯示其范圍、走向和相互交切關系，幫助工程地質人員對原始數(shù)據(jù)做出正確解釋，繼而為工程地質分析具體問題提供決策支持。

3工程地質三維可視化技術的初步開發(fā)與應用3.1研究框圖

工程地質復雜地質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)轉化為連續(xù)曲線曲面,工程地質復雜地質體三維建模與可視化的過程是，從勘探數(shù)據(jù)庫中提取各種地質信息的坐標位置及巖土體的物理力學參數(shù)，通過不同的擬合與插值函數(shù)得到地質層面(曲面)和地質實體的三維計算機圖形顯示，表達地質信息在研究區(qū)域內的分布規(guī)律。生成地質巖層面和地質實體后，實現(xiàn)從任意角度觀察建立的模型，實現(xiàn)根據(jù)指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。

3.2初步開發(fā)與應用3.2.1工程勘測空間數(shù)據(jù)庫管理

在收集整理現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)后錄入金沙江某水電工程勘測空間數(shù)據(jù)庫各分項數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表不僅包括地質信息的位置數(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、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性（地層名稱）、地層代碼（地層年代）、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關系、地質描述等數(shù)據(jù)。隨著工程勘測的進展，能夠方便地修改補充和管理勘測數(shù)據(jù)。圖2是工程勘測數(shù)據(jù)庫中鉆孔地層系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的管理界面。

3.2.2三維瀏覽

通過孔口坐標和測量數(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），進而可在三維圖形環(huán)境中進行虛擬現(xiàn)實瀏覽觀察（圖4）。

3.2.3三維地質立體圖

利用工程勘測數(shù)據(jù)，建立了壩址區(qū)右岸三維立體地質圖。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、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，三疊系上統(tǒng)厚至巨厚層狀細至中粒砂巖，三疊系上統(tǒng)薄至中厚層狀粉細紗巖、粉砂巖，三疊系上統(tǒng)中厚至厚層狀中粗砂巖。通過有限的工程勘測數(shù)據(jù)得出的立體圖，能夠較好地滿足工程地質的精度。圖5表達了該壩址區(qū)右岸三維地質圖。

3.2.4三維可視化查詢

通過圖形與工程勘測數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)的鏈接，實現(xiàn)可視化查詢地層巖性和其他工程地質信息，最終完成向三維地質信息系統(tǒng)的轉變。圖6是一簡單的被斷層錯斷的水平多層地層模型，通過模型的每個地層實體名稱與數(shù)據(jù)表中的巖石名稱字段對應鏈接，能夠查詢地層的巖性，地質年代，起止深度和地質描述等工程地質人員關心的地質信息。

4結論

(1)運用先進的可視化技術與交互圖形技術建立數(shù)據(jù)庫，存儲和管理現(xiàn)場勘探實測和試驗數(shù)據(jù)，建立工程地質體的三維模型，工程地質工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細致，對研究(工作)區(qū)域隨時補充信息來自動顯示地質信息在研究(工作)區(qū)域內的分布，從而不斷提高模型精度，并且利用模型反饋回來的信息及時發(fā)現(xiàn)已有勘察工作中的不足，從而及時修改勘察或研究工作方案，指導下一步勘探或研究工作的實施。

(2)工程地質三維建模與可視化的深入研究，可以充分利用已有現(xiàn)場勘探實測或試驗數(shù)據(jù)，達到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當現(xiàn)場勘探和試驗數(shù)據(jù)資料不足情況下，通過對已有數(shù)據(jù)的插值與擬合到建立三維模型，可以推斷和預測未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質信息或巖土體物理力學參數(shù)的分布趨勢，從而為減少勘探工作量提供科學的可靠的依據(jù)，達到節(jié)約花費，為生產(chǎn)或研究部門產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益的目的。

(3)工程地質巖土體是復雜的不規(guī)則形體，存在各種地質巖性層面、結構面以及各種空間分布的地質與力學信息，完全表達地質信息的空間分布及巖層和結構面間的位置關系，工程地質三維建模與可視化研究是大有作為的。

參考文獻：

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[2]張菊明孫惠文劉承祚.局部間斷擬合函數(shù)在地質曲面分析和顯示中的應用,中國數(shù)學地質進展.北京:地質出版社，1995,14-23

ZhangJuming,SunHuiwen,LiuChengzuo.Applicationofpartiallydiscontinuousfittingfunctioninanalysisanddisplayofgeologicalcurvesurface,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,14-23

[3]唐澤圣等.三維數(shù)據(jù)場的可視化.北京:清華大學出版社,1999,130-135

TangZesheng,etc.Visualizationofthree-dimensionaldatasets.Beijing:PressofTsinghuaUniversity,1999.130-135

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MengXiaohong,WangWeimin,YaoChangli,etc.PrincipleofComputer-aideddesignofgeologicalmodelanditsApplication.Beijing:PressofGeology,2001,4-8

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ZhangShengde,ZhangShizhong,MenJihua.BriefanalysisofVisualizationtechniqueanditsapplicationingeologicalexploration.Securityofgeologicalexploration,2000(4),42-43

篇5

【關鍵詞】水文地質；數(shù)字模型；地層巖性；建模對象；可視化模型；地質構造

0 引言

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

1 主要建模對象

1.1 地貌

地貌，是指地球硬表面由地貌內外動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時期內所形成的層狀堆積物或巖石，巖性是指一種巖石或巖石構造的所有物理屬性。地層的上、下界面叫層面，上層面又稱頂面，下層面又稱底面。兩個地層的接觸面，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的方向，它標志著地層的延長方向；層面上與走向垂直并指向下方的直線成為傾斜線，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)在不同地質時期地殼運動的性質不同以及所形成的地質構造的特征不同，就會造成新老地層之間具有不同的相互關系，即接觸關系。概括說來，地層的接觸關系主要有以下幾種：

1）整合接觸

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

2）平行不整和接觸

又稱假整和接觸。新老地層產(chǎn)狀一致，其巖石性質與古生物演化突變，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、下兩套地層的界線在較大區(qū)域內呈平行展布，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)生過強烈的地殼運動，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（即不整和線）與下伏較老的不同層位的地層相交截。

1.3 構造

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：系指褶皺核部兩側的地層；

轉折端：系指從一翼向另一翼過渡的部分；

樞紐：在褶皺的各個橫剖面上，同一褶皺面的各最大彎曲點的聯(lián)線；

軸面：是一個褶皺內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明顯滑動者稱為節(jié)理，巖石破裂且沿破裂面有明顯滑動者稱為斷層。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)生相對滑動的滑動面；

斷層盤：被斷開的兩部分巖塊，斷層面上面的一盤稱為上盤，斷層面下面的一盤稱為下盤；

斷層線：斷層面與地面的交線；

斷距：被錯斷巖層在兩盤上的對應層之間的相對距離。

根據(jù)斷層兩盤相對滑動的方向，斷層可分為：

正斷層：上盤沿斷層面相對向下滑動，下盤沿斷層面相對向上滑動；

逆斷層：上盤沿斷層面相對向上滑動，下盤沿斷層面相對向下滑動；

平移斷層：斷層兩盤沿斷層面走向相對滑動，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，當它向兩側同時變薄和尖滅，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，在構造力的作用下，或者由于巖石物質間密度的差異所引起的浮力作用下，向上流動并擠入上覆地層之中而形成的一種構造；鹽丘是由于鹽巖和石膏向上流動并擠入圍巖，使上覆巖層發(fā)生拱曲隆起而形成的一種構造。

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，按照含水介質類型，又可將地下水分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。

上層滯水是指，當包氣帶存在局部隔水層（弱透水層）時，局部隔水層（弱透水層）上會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具有自由表面的含水層中的水。承壓水是指充滿于兩個隔水層（弱透水層）之間的含水層中的水。

2 主要建模對象的信息分類

在三維水文地質建模中涉及的研究對象較多，有點狀對象如高程點，線狀對象如鉆孔，面狀對象如地貌、地層面，體狀對象如地下水體、孔隙度等。對于這些不同類型的對象需要用不同的數(shù)據(jù)類型來表達和存儲，而這些對象之間也存在著復雜的關系，這些關系也需要在模型中表達出來。

從GIS角度來說，矢量數(shù)據(jù)結構精度高，容易表達拓撲關系，數(shù)據(jù)存儲量少，圖形輸出精確美觀，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復、更新、綜合都容易實現(xiàn)，其缺點是數(shù)據(jù)結構和矢量疊置較為復雜，數(shù)學模擬也比較困難，且技術復雜，對軟硬件要求較高。而柵格數(shù)據(jù)結構簡單，空間迭置分析速度快，數(shù)學模擬方便，但其數(shù)據(jù)存儲量大，用大像元減少數(shù)據(jù)量時，精度和信息量會受損，圖形輸出也不美觀。

一般來說，在三維地質建模中，多用矢量數(shù)據(jù)結構來表達幾何模型，用柵格數(shù)據(jù)結構來表達屬性模型。本文中，我們從構建幾何模型和構建屬性模型的角度，將建模信息分為描述地質體空間幾何形態(tài)的幾何信息，和描述附著在地質體空間幾何形態(tài)上的屬性信息兩類，具體內容參見表1。

表1

3 結束語

總之，利用現(xiàn)代計算機技術建立水文地質三維可視化模型，不但減輕了水文地質工作者的任務，方便他們進行專業(yè)領域知識的討論、傳播和發(fā)展，而且，這樣的模型還能將專業(yè)領域復雜的、抽象的或專業(yè)性過強的成果及結論用簡潔的、直觀的、易于被廣泛接受的方法和形式表現(xiàn)出來，它還將有助于不同領域間方便、正確的進行知識交流，有助于決策者做出正確判斷。

【參考文獻】

篇6

摘 要 本文采用理論分析與實踐相結合的方法，先從理論上研究基于UML的地質災害信息系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術，在此基礎上，將系統(tǒng)的設計文檔與UML的特點緊密結合起來，利用UML可以對軟件系統(tǒng)進行面向對象的描述和建模，它可以描述從需求分析、系統(tǒng)設計、編碼和測試等軟件開發(fā)全過程。精心規(guī)劃設計步驟，保證設計出來的系統(tǒng)簡單、實用。

關鍵詞 地質災害 信息系統(tǒng) UML

中圖分類號：P463.22 文獻標識碼：A

1 UML建模語言

UML （Unified Modeling Language）為面向對象軟件設計提供統(tǒng)一的、標準的、可視化的建模語言。適用于描述以用例為驅動，以體系結構為中心的軟件設計的全過程。

UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分：

（1） UML語義：UML對語義的描述使開發(fā)者能在語義上取得一致認識，消除了因人而異的表達方法所造成的影響;（2）UML表示法：UML表示法定義UML符號的表示法，為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號和文本語法為系統(tǒng)建模提供了標準。

總體來說，UML由以下幾個部分構成：

1.1視圖

視圖是表達系統(tǒng)的某一方面特征的UML建模元素的子集，視圖并不是圖，它是由一個或多個圖組成的對系統(tǒng)某個角度的抽象。在建立一個系統(tǒng)模型時，通過定義多個反映系統(tǒng)不同方面的視圖，才能對系統(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，把這幾種圖結合起來就可以描述系統(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對象的概念，如類、對象、接口、消息和組件等。事物之間的關系能夠把事物聯(lián)系在一起，組成有意義的結構模型。常見的聯(lián)系包括關聯(lián)關系、依賴關系、泛化關系、實現(xiàn)關系和聚合關系。同一個模型元素可以在幾個不同的UML圖中使用，不過同一個模型元素在任何圖中都保持相同的意義和符號。

1.4通用機制

UML提供的通用機制可以為模型元素提供額外的注釋、信息或語義。這些通用機制同時提供擴展機制，擴展機制允許用戶對UML進行擴展，以便適應一個特定的方法/過程、組織或用戶。

2建立系統(tǒng)用例圖

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

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

本文僅以普通用戶為例建立用例圖，如圖1所示。

圖1：UML的用戶用例圖

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，它通過建立類對象的生存周期模型來描述對象隨時間變化的動態(tài)行為。系統(tǒng)分析員在對系統(tǒng)建模時，最先考慮的不是基于活動之間的控制流，而是基于狀態(tài)之間的控制流，因為系統(tǒng)中對象的狀態(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)錄入活動圖

活動圖是UML用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模的另一種常用工具，它描述活動的順序，展現(xiàn)從一個活動到另一個活動的控制流?；顒訄D本質上是一種流程圖。

活動是某件事情正在進行的狀態(tài)，既可以是現(xiàn)實生活中正在進行的某一項工作，也可以是軟件系統(tǒng)某個類對象的一個操作?；顒釉跔顟B(tài)機中表現(xiàn)為由一系列動作組成的非原子的執(zhí)行過程。

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

圖3：UML的數(shù)據(jù)錄入活動圖

5建立采集系統(tǒng)對象模型

5.1建立靜態(tài)對象模型

類圖的設計是系統(tǒng)設計核心的部分，明確基本的類以及相互的關系有助于使用者進一步完善整個系統(tǒng)。

在整個系統(tǒng)中用到的主要類有系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)、用戶、用戶界面定制、計算機、數(shù)據(jù)查詢與顯示、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)備份與恢復、數(shù)據(jù)檢查、地圖操作、空間查詢、空間分析。

類圖是對包所涉及的類的詳細描述。在類圖中要詳細描述每個類的屬性和操作，如確定屬性的類型是公開的還是私有的，每個操作的屬性、參數(shù)的說明等。在類圖中還需描述類之間的關系，如繼承、關聯(lián)等，在類圖中用各種箭頭表示，如圖4的用戶與計算機就是1 對n到多的關系，即一個用戶可對應0 到多個數(shù)據(jù)。

圖4：UML的類圖

5.2建立時序圖

時序圖（Sequence Diagram）描述了對象之間傳送消息的時間順序，它用來表示用例中的行為順序。當執(zhí)行一個用例行為時，時序圖中的每條消息對應了一個類操作或狀態(tài)機中引起轉換的觸發(fā)事件。

圖5：錄入模塊時序圖

6結論

本文以地質災害數(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作為實現(xiàn)平臺的新一代面向對象建模技術進行了探討，運用UML建模語言，設計了直觀簡單的系統(tǒng)用例圖，并根據(jù)所要實現(xiàn)的功能完成了系統(tǒng)的動態(tài)建模工作，可供需求相似的應用系統(tǒng)在建模過程中借鑒?？傊?，利用UML進行系統(tǒng)建模是行之有效的，具有非常好的利用價值。

參考文獻

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篇7

關鍵字：工程地質；多場耦合；構模技術；三維地質

中圖分類號： TU198 文獻標識碼： A 文章編號：

在大型工程建設項目中，不管是在規(guī)劃、勘察階段，還是在設計、施工階段都必須明確工程地質信息，進而準確的刻畫出地質內部屬性參數(shù)與幾何構造的變化規(guī)律。在傳統(tǒng)地質空間中，通常用CAD數(shù)字化圖件和地質紙圖表示地質信息，通過綜合應用空間數(shù)據(jù)、GIS、三維領域以及計算機圖像技術進行三維建模和可視化分析，用形象、直觀的三維圖形展示構造單元布置特征和內部參數(shù)分布領域，讓工程信息從二維向三維以及四維過渡。近年來，隨著科學技術的快速發(fā)展，三維技術逐漸成為工程界和科學領域的重點，并且成為國際性研究的重點內容。在計算機專家、地質工作人員、GIS人員的共同努力下，一些用于精確刻畫地質特征的地質建模與可視化技術在實際工程中得到了應用，顯示出三維模擬在空間分析、重構、過程、表示等方面的價值和潛力。

一、工程地質空間多場耦合構模技術發(fā)展以及概念

（一）工程地質空間多場耦合構模技術發(fā)展

在工程地質研究中，三維模擬研究整合了工程、基礎、巖土、地球空間以及計算機等多種學科領域。近年來，國內外在工程地質方面的研究主要集中在實現(xiàn)技術、理論基礎以及工程應用中。在工程三維模擬基礎上方面，主要是在地質空間劃分、認知、表達、映射的方面，逐步研究適合三維地質模擬的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)構造。在工程地質三維實現(xiàn)技術中，主要研究三維體系構造與三維模型重構。通常將三維地質劃分成地質數(shù)據(jù)處理、實物建模、空間模型和屬性應用等，現(xiàn)有的三維地質建模方法包括：用于地質內部屬性的建模方法，另一種則是用于內部屬性的地質重構建模方法，例如：基于空間插值的建模方法，基于隨機模擬不確定的建模方法。

從實際應用來看，地質可視化研究和三維建模一直都是工程界的急需的部分。在地質概念基礎上對地質工程實體模型的特征屬性以及單元結構進行分析，是為進一步分析地質現(xiàn)象和過程提供新的視野和方法。早在上個世紀九十年代中期，很多國家的專家人員已經(jīng)認同了三維地質模擬作用和概念，并且開展了一系列應用探究工作。但是目前的三維模擬技術仍然以空間展示和直觀描述為主，被廣泛應用于地質屬性可視化展示和地質體表示、數(shù)值模型處理以及后處理幾個領域，更深層次的應用相對較少，同時工程地質潛力也沒有被完全挖掘出來。

從整體來看，工程地質三維模擬方法、理論、技術還哦初音島應用、研究的初級階段，很多問題都有待解決。根據(jù)目前的技術水準和理論基礎，完全實現(xiàn)三維地質模擬仍然需要10到20秒時間。需要開展的項目仍然包括：平面設計、實體地質、地質模擬、三維空間拓撲的數(shù)據(jù)結構以及模型、三維地質結構、數(shù)形模型的統(tǒng)一和融合技術。通過研發(fā)的4D或者3D定量空間，不斷研究地質模型和數(shù)據(jù)的不確定表示和準確性檢驗等。

（二）多場耦合構模概念

從地質場觀念來看，地質工程三維模擬是對地質場地信息、物質、特征進行的三維再現(xiàn)、重構與分析的過程。一種是地質場地屬性參數(shù)，它是不同的地質體界面、化學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)。另一種則是地質結構場，它是不同地質、地質體界面與地質體結構形態(tài)的空間反應，有相對明確的邊界，讓控制性數(shù)據(jù)以離散的形式分布。在地質空間，地質結構和屬性不僅具有良好的套合關系，而且在特性和成因上相互關聯(lián)。在工程實踐中，通常根據(jù)參數(shù)特征劃分結構場地控制界面。從另一個層面來看，參數(shù)分布情況和地質體埋藏深度、幾何形狀、周邊地質具有直接的關系，幾何結構不盡展現(xiàn)了地質空間分布，同時也控制了內部數(shù)形參數(shù)。因此，可以在地質結構的基礎上，對參數(shù)特征進行預測、推斷，在日常工作中也有這方面的需求。明確工程額地質屬性參數(shù)和幾何結構關系，不僅具有良好的理論基礎，另外在三維模擬中也有良好的指導意義。

在三維空間內部，地質結構通過重構模擬能夠生成三維結構模型，如果是在地質屬性上進行模擬重構，則就可以生成三維地質屬性模型。由于三維結構模型側重于幾何形狀、空間形態(tài)、拓撲關系反應，所以對展示地質體屬性參數(shù)造成了很大的影響，通常是將同一單元的參數(shù)特征假設為始終不變。在這過程中，三維屬性能很方便的表達內部屬性參數(shù)，對綜合分析和統(tǒng)計計算具有很大作用，但是它不包含拓撲關系與幾何形體等方面的信息。

二、工程地質空間多場耦合研究框架

綜合目前已有的三維地質結構、異性建模與應用情況，基本的研究框架如圖一、所示，由于工程地質多場耦合模型要求必須對的工程拓撲關系、幾何形狀、內部數(shù)形進行統(tǒng)一、完整的分析、描述。因此必須從矢量與體元模型相結合的方式，對不同地質進行空間表達、映射。在實際操作中，可以根據(jù)地質晶胞、邊界表示的數(shù)據(jù)模型，搭建數(shù)據(jù)結構，進而解決工程地質形態(tài)、內部屬性和拓撲關系的信息參數(shù)。通過這種描述方式，邊界模型作為最成熟的三維矢量表示方法，擁有速度多快、算法簡單的優(yōu)點，但是數(shù)據(jù)構造相對復雜。

圖一、地質空間多場耦合構模技術總體框架

地質晶胞作為三維結構的變種，在XY平面，它是標準的Grid部分，在Z方向上根據(jù)地層界面和數(shù)據(jù)場地進行劃分，進而形成和實際界面比較接近的三維空間部分。

在地質屬性三維重構中，為了更加真實的反映出空間部分地質結構、非均值屬性對參數(shù)的約束、控制，引入了地質約束下的參數(shù)插值。由于地質約束包括數(shù)字定量、侵入體空間分布、地質約束等，在現(xiàn)有的技術中藥實現(xiàn)地質約束定量化表達，就必須采取對應的方法。一是在地質數(shù)據(jù)處理中，通過沉淀定性的約束條件和沉淀環(huán)境，將定性的約束條件轉換成用數(shù)字表達的控制性參數(shù)。再在地質約束帶下，對網(wǎng)絡體數(shù)形參數(shù)進行外推內插，這是最容易最現(xiàn)實的方法。另外一種方法，則是改進實現(xiàn)和建模方法，通過運用程序設計，方便高程調整、交切處理等復雜界面的處理，再將控制界面的幾何形體約束條件轉換成計算機編程、識別規(guī)則。需要注意的是，該方法必須結合地質環(huán)境，對各種建模方法進行改進、優(yōu)化，所以實現(xiàn)難度較高。

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

結束語：

工程地質空間三維耦合構模技術作為突破地質數(shù)字化的關鍵，耦合過程則是信息傳遞與集成的過程，同時也是工程地質體到空間數(shù)據(jù)，再到空間信息、知識決策的過程。因此，在實際工作中，必須根據(jù)技術發(fā)展、耦合框架，從根本上保障構模技術研究與發(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、技術模仿之間的相關等方面論述地方政府間制度模仿的現(xiàn)實性,從制度的普遍適用性、制度的公共產(chǎn)品屬性、制度的可設計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，而且是解決我國地方制度問題的一條有效途徑的基本結論。

制度模仿是后發(fā)國經(jīng)濟發(fā)展過程中廣泛存在的一種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在當前我國地區(qū)間經(jīng)濟不平衡發(fā)展的過程中也普遍存在，處于轉型期的我國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)實性

（一）地方利益的需要。地方政府是指由中央政府依法設置的，治理國家部分地域或部分地域某些社會事務的政府。在形式結構上，“地方”有著行政區(qū)特點，它在地域界限上對應省、市、縣等中級行政區(qū)。

地方利益屬于社會利益中的群體利益層次。對地方來說，其最大的利益主體是地方所對應的行政區(qū)的政府。群體中各個體的共同利益是群體利益所包含的另一類利益，即行政區(qū)的政府應當是地方所對應的行政區(qū)中各個人和所屬各部門、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。當前我國處于社會主義初級階段，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。市場經(jīng)濟中，不同集團和個人都是作為利益主體而存在的，其活動蘊涵著效用最大化的動機。地方政府作為一種經(jīng)濟主體，并不是大公無私的利他主義者，而是要在其理性決策的基礎上追求行政區(qū)域內的經(jīng)濟利益的最大化。

（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)濟發(fā)展過程中現(xiàn)有的制度并非總是有效率的。制度僵化以及地方政府對制度的惰性容易長期存在，進而可能使制度不能對制度環(huán)境的變化做出相應的調整，并導致制度無效。

低效率制度之所以能夠長期存在，有制度區(qū)域的不同利益關系導致的原因，地方政府所代表的地方共同利益又包含多個利益集團，利益集團的權力結構或力量的對比是決定制度變遷的主導因素。事實往往是各既得利益集團作為舊有低效率制度的獲益者，總會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。從中國改革的目標及其20多年來呈現(xiàn)出的特征來看，這種改革屬于需求誘導式的制度變遷，它是一種漸進式的變遷，其過程往往表現(xiàn)為局部變遷，在實踐中經(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，其原因是開放經(jīng)濟中人們的制度需求大于實際制度供給。制度需求反映各利益主體對新制度的期望，不存在實際發(fā)生的成本與代價。而制度供給意味著規(guī)則、習慣的重新確立，必然伴隨著成本和風險。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間遲滯。制度變遷過程中，當制度需求與制度供給之間的時滯被持久延續(xù)并成為大量存在的現(xiàn)象時，制度短缺便出現(xiàn)了。

（四）制度模仿、技術模仿之間的相關。制度結構及其互補性對制度變遷績效產(chǎn)生決定性影響，同時要求制度變遷的整體性、協(xié)調性，這樣決定了在一個相互聯(lián)系的制度體系和結構中，只模仿其中的單個或一部分制度，放棄對制度體系和結構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。制度模仿與技術模仿之間存在著高度關聯(lián)性。技術作為經(jīng)濟增長的內在因素之一，在具體的某一國家和特定歷史時期，它與制度在促進經(jīng)濟增長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，技術與制度是相互關聯(lián)的、相互作用甚至相互決定的，技術與制度是不能分割開來的。

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、確定和開放這幾個特點。同時表現(xiàn)在制定制度的基本原則、理念、技術具有普遍適用性。而普遍適用性往往是有效制度的特征。制度是可以通過模仿產(chǎn)生的，但是外生的制度必須要和交易系統(tǒng)相結合才有可能成為有效的制度。成功的制度會引起大家模仿，但這種制度在一個交易系統(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，制度不應該在無確切理由的情況下對個人和情境實施差別待遇。因此，制度必須要有一點調整的余地，以便允許行為者通過創(chuàng)新行動對新環(huán)境作出反應。

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

公共物品具有非排他性與非競爭性的特點。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展效應和學習效應。新制度經(jīng)濟學指出，制度供給不足的主要原因在于“搭便車”行為，普遍的“搭便車”傾向是無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)新型制度變遷實際上是一種合法的搭便車行為，但與技術模仿這種搭便車行為不同的是，率先創(chuàng)新者并不一概反對這種利益外部化的移植，甚至有可能給予一定的支持來鼓勵制度的移植，以謀求制度的規(guī)模效益。

（三）制度的可設計性。按照柯武鋼、史漫飛的觀點，內在制度是群體內隨經(jīng)驗而演化的規(guī)則，外在制度是外在地設計出來并依靠政治行動由“暴力”強加于社會的規(guī)則。制度結構的演進和發(fā)展是通過自發(fā)演進與人為設計兩條途徑進行的。一方面，人對制度變遷的認識是不全面的，只有在實踐中逐漸提高相關知識，才能更好地接受、實施新制度。另一方面，制度演變的過程中，如果沒有一些外在或者外生力量，只通過自生自發(fā)的路徑，可以但不一定會產(chǎn)生出有效率的社會制度。因此，應該認識到制度變遷的過程既是社會自發(fā)的，又是可以外生的，制度的外生經(jīng)常通過制度的模仿來進行，但是外生的制度必須和具體的環(huán)境結合，即最終達到內生化。

總之，當前我國地區(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和諧社會的需要，除了歷史地環(huán)境的因素以外，我國地方間發(fā)展不平衡進而導致的欠發(fā)達問題，相當一部分是由于當?shù)匕l(fā)展政策和當?shù)刂贫鹊娜∠蛩?。而對制度問題的解決，地方政府間的制度模仿是一條有效的途徑。事實上，地方政府間的制度模仿一直存在，經(jīng)濟發(fā)展中處于下位的地方近年來意識到了制度模仿的重要性，也有制度模仿的具體表現(xiàn)。但應該注意到，制度模仿必須與自身的實際相結合，與非正式制度的變遷相配合，與基本政治制度相契合，才能真正達成促進經(jīng)濟發(fā)展的目標。

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篇9

近年來，濰坊市以實施“雙保工程”為總抓手，以規(guī)范土地執(zhí)法監(jiān)管為目標，以落實共同監(jiān)管責任為重點，在建立健全共同監(jiān)管“五項機制”的基礎上，采取“三扣三停三禁”綜合施治措施，對土地違法案件發(fā)現(xiàn)不及時、報告不及時、整改不到位的縣市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道動真的、來實的，采取組織、經(jīng)濟、政策“三管齊下”，從根本上解決各級黨政領導和部門主要負責人責任不明晰、履職不到位的問題，增大了土地違法單位或個人的風險、成本，做到預防與懲治并舉，收到了明顯成效。

“三扣”。一是扣減建設用地指標。濰坊市委、市政府規(guī)定，對違法用地面積大、不能按時整改到位的縣市區(qū)，嚴格按照15號令實施問責，同時扣減建設用地指標，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，把扣減的指標優(yōu)先安排使用到重點項目和依法集約用地先進單位。近四年全市扣減建設用地指標2900畝。二是扣減財政辦公經(jīng)費。立足管住、管好土地，積極運用經(jīng)濟手段遏制違法用地行為發(fā)生。2012年，安丘市政府出臺辦法，將國土資源執(zhí)法監(jiān)管、城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤工作與鄉(xiāng)鎮(zhèn)財政經(jīng)費使用相聯(lián)系，按增減掛鉤項目補助標準的2倍扣減財政經(jīng)費，即鎮(zhèn)街每發(fā)生1畝違法用地扣減財政經(jīng)費42萬元；對違法用地整改不力、違法問題突出的鎮(zhèn)街，由紀檢監(jiān)察部門給予相關負責人黨紀政紀處分。峽山生態(tài)發(fā)展區(qū)出臺規(guī)定，對因違法用地問題被上級扣減建設用指標的街道，每扣減1畝計劃指標從財政撥款中扣減20萬元經(jīng)費，同時對列入全市違法用地重點街道的主要負責人實行約談問責，一年內不得提拔使用。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，濰坊市積極探索將違法用地責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）支部書記或村主任簽訂《土地使用管理責任狀》，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)“責任狀”規(guī)定，因為制止違法用地不力，共有10名、5名和2名村支書（主任），分別被扣發(fā)1到6個月的工資，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?！?。一是停止申報城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤試點項目。凡是發(fā)生土地違法問題的縣市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，一律停止增減掛鉤試點項目申報；二是停止土地綜合整治項目市級驗收。對違法用地案件查處不力、整改不到位的，堅決停止土地綜合整治項目申報和市級驗收；三是停批一切土地審批業(yè)務。對違法用地問題突出、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。

“三禁”。一是禁止用地項目觀摩點評。凡納入觀摩點評項目的用地必須經(jīng)過市、縣兩級國土資源部門審查，未經(jīng)審查或審查不合格的項目，一律不得列入觀摩點評。濰坊市委市政府下發(fā)了《關于嚴格審查觀摩點評項目用地嚴禁弄虛作假行為的通知》，把制止違法用地作為確定觀摩點評和招商引資項目認定的前置條件。二是禁止招商引資項目認定。在招商引資項目認定中，凡無合法用地手續(xù)或手續(xù)不全的項目，一律不得納入招商引資項目考核。近三年，分別有74個項目因用地審查不合格被取消。三是禁止干部提拔重用。對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、濰坊市國土資源局等十二個部門聯(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，不得評先樹優(yōu)。近三年，因涉嫌土地違法和整改不到位先后有6名縣級干部、74名科級干部受到處理，取消了提拔使用資格，起到了良好的警示作用，促進了監(jiān)管責任的落實。

篇10

一、創(chuàng)設機會， 激發(fā)欲望

剛步入高中的學生的空間想象能力有限，在學習《地球的運動》這一節(jié)時，學生對太陽直射點的回歸運動及全球晝夜長短的變化理解有困難，學校配備的晨昏儀僅為地球與晨昏圈、太陽直射點的組合，沒有繞日公轉的演示。為了讓學生理解得更透徹，教學中我以自己為太陽，一手托著晨昏儀，一手捏著直射點，做起了繞日公轉運動。我耐心詳細地講解后， 由于受儀器限制，仍有不少學生以迷惑的眼神望著我， 于是我決定引導學生動手制作地理教學模型。

二、集思廣益，優(yōu)化方案

根據(jù)我的提議，不少學生紛紛提出自己的設想和設計方案，為集思廣益、群策群力，我把對該問題有所思考并積極提出設想的學生組建成一個小組，并任命了小組長。之后，小組長多次召集成員在一起，就各自的設想和方案暢所欲言，并通過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，但還存在一些問題。比如當兩個軸滑到兩個圓環(huán)交界處時還需要人為矯正方向，使整個演示過程不順暢，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，試著尋找使模型運轉更順暢的方法。受學校廢棄地球儀支架的啟發(fā)，有學生提出以齒輪作為傳送方式進行設計。經(jīng)過大家不斷修正和優(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齒輪，兩兩咬合，當支架繞此軸旋轉時，中間的三個小齒輪起傳送作用，帶動另一個齒輪與支架轉動反方向且角速度相同旋轉，并以此齒輪的旋轉帶動地球的轉動，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，我和學生一起討論制作材料、制作工具和制作中應注意的問題，列出詳細清單如下。

1.制作材料方面：夜半球罩，地球儀，示意太陽的小紅球，示意太陽直射光線的鐵絲，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，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.制作加工時應注意的問題： （1）地軸傾斜角度的調整。（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，又要能順利轉動。

明確了以上問題之后，組長給成員合理分工，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，實物圖如圖2所示。

四、交流分享，反思提升