地质界面构建三维地质体
- 界面构建三维地质体
- 使用指南
简介
本工程模板提供了一套基于地质界面高程数据构建三维地质体模型的完整管道。用户无需从零搭建模型，也无需掌握复杂的三维建模操作，只需准备一套符合规范的地质界面高程数据（钻孔点X、Y坐标及各地层面的高程值、钻孔编号）和研究区卫星地图，通过"改变数据源"将自有素材替换到模板管道的对应图层中，即可零成本生成自定义的三维地质体模型。本文档将介绍模板的输入图层、输出图层与图层管道；并以另一套地质界面高程数据和场地地图进行数据替换，演示使用自有数据生成三维地质体模型的完整流程。
| 1 打开工程模板文件 2 输入图层 3 输出图层 4 图层管道介绍 5 工程模板文件使用方法 |
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打开工程模板文件
打开EnviFusion软件，如未安装，请先进行EnviFusion软件的安装。EnviFusion社区版下载地址为https://ef-tutorial-videos.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/Envifusion_Community_Viewer.rar，该版本安装后即可直接打开和浏览模板文件。如需对工程模板进行修改保存，请联系北水国际获取EnviFusion专业版。社区版打开界面如下：
专业版打开界面如下，与社区版相比主要增加了计算菜单：
下载使用地质界面构建三维地质体模型模板文件（EnviFusion-3dLayeredGeology-Template-20261026.rar），并将文件解压保存在本地。
点击开始，打开工程按钮
，选择并打开模板文件夹中的3dGeologyLayer.efp文件。在导入工程文件对话框中，数据文件选项栏选择相对路径，并将模板文件所在文件夹设为数据文件夹；或选择逐一指定数据文件，为每个文件指定来源路径，点击确定打开工程模板文件。
模板内容如下图所示。如视图窗口未出现模型，可点击快捷工具栏中的俯视
按钮，转动视图中模型进行查看。在视图窗口通过按住鼠标左键旋转视图，按住鼠标中键拖动视图的方式查看视图窗口内容。
在图层面板中，勾选图层前方的方框设置图层的可见与不可见，方框中有可见标识的图层则在视图窗口进行展示。
输入图层
第一个输入图层为dippingStrata-all.csv图层，为导入的地质界面高程数据，该数据为csv格式，具体数据内容如下图所示。必要数据列包括钻孔点X、Y坐标，各钻孔不同地层地层面的高程值，从下至上为底层第8地层面（z8）~表层第1地层面（z0），钻孔编号（ID）
本图层数据通过开始->导入数据
按钮导入。在视图窗口点击视图2，可在表格窗口查看散点数据具体如下图所示。
第二个输入图层为Rectangle#1卫图_Level_17.tif图层，为研究区对应的卫星地图，通过开始->导入数据
按钮导入，具体如下图所示。
输出图层
第一至第八个输出图层为输出-第8层岩体-网格→蒙板1图层至输出-第1层岩体-网格→蒙板8图层，自下至上分别展示了8个添加岩性蒙板的地质层。
第九个输出图层为输出-井管-快速井管1图层。展示了各钻孔的井管分布。
第十个输出图层为输出-井管标注-散点→文字标注1图层。展示了各钻孔编号。
第十一个输出图层为输出-背景网格-网格→蒙板9图层。展示了地质体背景网格，并为网格增加岩性蒙板。
第十二个输出图层为输出-底部背景蒙板-网格→蒙板1图层，为地质体背景添加了底部岩性展示。
第十三和十四个输出图层分别为输出-顶部背景1-结构网格→提取子网格2和输出-顶部背景2-结构网格→提取子网格3图层。展示了地质体背景中顶部的卫星地图。
图层管道介绍
在管道面板中可以查看本模板的图层管道，如下图所示：
dippingStrata-all.csv图层，为导入的钻孔数据。通过开始->导入数据
按钮导入。表格->散点1图层，使用计算->通用工具->散点->表格->散点工具，将导入的钻孔表格数据，根据钻孔xy坐标转换为二维散点数据。
散点->曲面（三角化）1图层，使用通用工具->散点->散点->曲面（三角化）工具，根据钻孔散点，构建三角网格。
曲面→曲面（均一平滑）1图层，使用通用工具->曲面->曲面->曲面（均一平滑）工具，对上一步中生成的网格进行加密平滑，进而使最终生成的地质体更平滑。该图层属性面板中的目标边长，可根据网格实际情况进行调整。
输出-钻孔点-表格→散点1克里金采样1图层，使用通用工具箱->属性->克里金采样工具，在选择图层对话框，将采样体设为曲面->曲面（均一平滑）1图层，将数据体设为表格->散点1图层，点击确定生成。本图层使用上一步生成的网格对钻孔高程数据进行克里金采样，使地层面高程在细密的网格中分布更均匀，同时还能保留原始数据中的极值。
空间变换1图层，点击通用工具箱->空间拓扑->空间变换工具生成本图层， Z方向缩放调整为0。将采样后的网格变为二维网格，方便构建地质体时进行垂向拉伸。
第8层底层-阈值拉伸1图层，使用通用工具箱->空间拓扑->阈值拉伸工具，在该图层数据子面板中，将上覆面高程设为z7，下垫面高程设为z8，缩放因子设为0.5，勾选尖灭选项，将尖灭阈值设为0.1。对空间变换1图层进行阈值拉伸形成地质体第8层。在渲染子面板中，设置地质体颜色等属性。
第7层-阈值拉伸2图层至第1层顶层-阈值拉伸8图层，参考步骤8，使用阈值拉伸工具，设置每一个地层的顶底高程，阈值拉伸生成第7层至顶层地质体。
输出-第8层岩体-网格→蒙板1图层，使用工具箱->曲面->网格->蒙板工具，在该图层渲染子面板，曲面蒙板属性中，导入岩性图片，为第8层底层-阈值拉伸1图层添加岩性蒙板。
输出-第7层岩体-网格→蒙板2至输出-第1层岩体-网格→蒙板8图层，参考步骤10，为第7层至顶层地质体添加岩性蒙板，因为原始数据中未提供岩性信息，因此模板中的岩性仅为示意，用户可根据自有数据自定义岩性信息。
标量扭曲1图层，使用通用工具->空间拓扑->标量扭曲工具，基于z0（地表高程）值，对表格->散点1图层中的散点进行垂向缩放，缩放因子为0.5，使二维散点变为三维散点， 散点z坐标使用标量数列z0。
输出-井管→快速井管1图层，对标量扭曲1图层中的散点，使用通用工具->地理地质->快速井管工具，向下拉伸生成线段，设置线段直径生成钻孔。该图层属性面板中井管长度设为-220，线宽设为3，勾选柱状线选项。
输出-井管标注-散点→文字标注1图层，使用通用工具->标注->散点->文字标注工具，为标量扭曲1图层中的散点添加文字标注，标注数列为ID数列。可在该图层渲染子面板中，对标注字体的格式、颜色等进行设置。
界面均匀网格1图层，使用通用工具->标注->界面均匀网格工具，基于散点->曲面（三角化）1图层范围外扩，在地质体外形成20*20*20的网格，用于地质体背景的展示。
结构网格->隐藏1图层，使用通用工具->网格->结构网格->隐藏工具，设置筛选条件，隐藏地质体所在区域的结构网格（X小于6，Y大于-5且Z大于-7的网格）。
空间变换2输出-背景网格-网格→蒙板9图层，为了使地质体背景更加真实，使用通用工具->曲面->网格->蒙板工具，为地质体背景添加地层蒙板。
Rectangle#1卫图_Level_17.tif图层，为地质体所在区域的卫星地图，通过开始->导入数据
按钮导入，增加地质体背景展示信息。界面贴图1图层。使用通用工具->标注->界面贴图工具，将界面均匀网格1图层设为输入图层，Rectangle#1卫图_Level_17.tif图层设为栅格图层，在界面均匀网格1图层顶部贴图卫星地图。
空间变换2图层，使用通用工具->空间拓扑->空间变换工具，对界面贴图进行调整，使其与界面网格相匹配。本模板中贴图与网格相对应，未进行空间变换。
结构网格→提取子网格1图层，使用通用工具->网格->结构网格->提取子网格工具，提取空间变换2图层地质体所在区域的子网格，并在渲染子面板中设置Z方向平移，将子网格移至地质体下方的背景网格。
输出-底部背景蒙板-网格→蒙板10图层，通用工具->曲面->网格->蒙板工具，为地质体背景底部添加岩性蒙板。
输出-顶部背景1-结构网格→提取子网格2和输出-顶部背景2-结构网格→提取子网格3图层，使用通用工具->网格->结构网格->提取子网格工具，提取空间变换2图层中地质体背景网格顶部区域的子网格，为背景添加顶部卫星地图背景。
工程模板文件使用方法
如用户使用EnviFusion社区版打开本工程模板，可在视图面板查看地质界面构建的三维地质体模型及各图层展示效果，在图层面板和管道面板中查看本模板的图层管道，在属性面板和颜色面板中查看和修改各图层属性设置。
虽然使用EnviFusion社区版无法对工程模板进行新增图层和保存操作，但可以通过导入自有数据，改变数据源方式，利用模板的管道，生成自定义三维地质体模型。具体方法如下：
根据本工程模板输入图层要求，准备研究区域地质界面数据文件（csv格式，地质界面数据是基于钻孔数据和专家判断之后形成的地质界面高程数据）和研究区域卫星地图（场地地图）文件（jpg或png格式）。
地质界面数据可参看工程模板中的dippingStrata-all.csv文件进行数据整理。该文件列标题如下图所示，包括钻孔点X、Y坐标，各钻孔不同地层地层面的高程值，从下至上为底层第8地层面（z8）~表层第1地层面（z0），钻孔编号（ID）数据。
本文档中准备进行替换的数据为wells.csv，列标题如下图所示：
根据工程模板输入文件格式整理为wells_tpl.csv文件，列标题如下图所示。自有地质界面数据为三个地层四个地层界面高程数据，从上至下为z0~z3。注：如自有数据中还包含其他数据，删除或保留不影响本次模板的使用。
本文档中自有地图为场地地图，为WL202101-Ave INCR0.3.jpg文件。
导入地质界面数据。点击开始->导入数据
按钮，导入本地wells_tpl.csv文件，点击确定后生成wells_tpl.csv图层。点击视图2表格窗口，可查看导入文件具体数据情况。
回到视图1 窗口，在图层面板空白处右击选择隐藏所有图层选项，关闭所有图层显示。
替换原有地质界面数据。右击dippingStrata-all.csv图层，在选择图层对话框中，选择新导入的wells_tpl.csv图层。替换原有地质界面高程数据。
重新设置加密网格边长，因为自有数据的xy范围比模板中范围大，因此需要重新调整加密网格边长。曲面->曲面（均一平滑）1图层，在该图层属性面板中，将目标边长设为200，点击应用完成设置。
重新设置克里金采样网格数。因研究区范围变大，克里金采样使用的网格数需要重新设置。克里金采样1图层，将网格划分改为50*50*2，点击应用完成设置。
调整地层厚度。在第1层顶层-阈值拉伸8、第2层-阈值拉伸7和第3层-阈值拉伸6图层的属性面板中，将缩放因子都改为200，点击应用完成设置。缩放因子根据自有数据地层和厚度和展示效果确定。因为自有数据只有3层，模板原有数据有8层，因此只有显示和设置第1-3层地层相关的图层即可。
调整地层展示效果。在输出-第1层岩体-网格→蒙板8、输出-第2层岩体-网格→蒙板7和输出-第3层岩体-网格→蒙板6图层渲染子面板中，将坐标变换中的Z方向平移分别设为0、-2000和-4000，点击应用完成设置。更好的展示三个地层。因此其他图层，只显示这三个图层的效果如下图所示：
本模板说明中未对地层岩性蒙板进行更改，用户可在曲面蒙板属性中，根据自有地质体实际情况选择岩性材质。
调整钻孔井管相关参数。标量扭曲1图层，将该图层属性面板中的缩放因子设为200；输出-井管-快速井管1图层，在该图层属性面板中，将批量井管长度值设为-13000，线宽参数设为2；输出-井管标注-散点→文字标注1图层，将该图层渲染子面板中的最大标签数设为20，点击应用，视图窗口如下图所示：
重新设置背景网格范围。界面均匀网格1图层，根据自有数据范围，将属性面板中的X、Y和Z方向外扩系数设为（4000，20000）、（1000，4000）和（14000、2000），点击应用完成设置。
注：用户也可根据研究区地图范围，设置相对外扩系数。
调整背景网格隐藏范围。结构网格→隐藏1图层，在该图层属性面板中，根据自有地质体范围，将XYZ方向筛选条件值分别设为4、-8和-1，点击应用完成设置。
调整背景网格蒙板。输出-背景网格-网格→蒙板9图层，在该图层渲染子面板曲面蒙板中，将材质设为ef粉土，平铺模式设为3*3，点击应用完成设置。用户可根据自有地质体实际情况选择岩性图片。
导入研究区地图。点击开始->导入数据
按钮，导入WL202101-Ave INCR0.3.jpg文件，点击确定后生成WL202101-Ave INCR0.3.jpg图层。关闭其他图层显示，在图层渲染子面板其他颜色属性下，关闭使用色板选项，卫星地图如下图所示。
替换地图文件。选中界面贴图1图层，右击选择改变数据源选项，在选择图层对话框中，将栅格图像选为WL202101-Ave INCR0.3.jpg图层，点击确定替换地图。在该图层渲染面板中，将着色属性设为JPEGImage，点击应用完成设置。
调整界面贴图位置。根据背景网格和界面贴图1图层位置，使用空间变换将贴图与背景网格匹配。空间变换2图层，在其属性面板中，将XY的平移值设为30356.24和-631722.19，缩放值设为0.870965和1.154972，点击应用完成设置。
设置背景网格底图。可在输出-底部背景蒙板-网格→蒙板10图层中，重新进行蒙板材质的选择，还可直接使用场地地图作为背景网格底图。在结构网格→提取子网格1图层属性面板中，将子网格坐标XY方向设为（0，5100）和（500，5732）；将渲染子面板坐标变换属性下的Z方向平移值设为-8700，点击应用生成底部背景。
设置顶部背景。分别设置输出-顶部背景1-结构网格→提取子网格2和输出-顶部背景2-结构网格→提取子网格3图层中的子网格坐标，将着色属性设为JPEGImage，对场地地图作为顶部背景进行展示。
EnviFusion社区版用户可调整视图角度后，点击截图按钮，选择适宜的分辨率保存图像（默认分辨率为当前视图分辨率）。
EnviFusion专业版用户点击开始->保存工程
，将本项目efp工程文件保存在本地。如需再次打开该工程，可在EnviFusion专业版中点击开始->打开工程
，选择保存在本地的efp文件，选择工程中用到的输入文件的路径，点击确定打开文件。注：如导入文件未发生位置变化，可直接使用绝对路径；如文件位置发生变化，文件都放在一个文件夹中，可使用相对路径定义文件夹位置；如文件位置发生变化且文件位置不统一，则使用逐一指定数据文件。
