三维地质模拟使用地质勘探资料分析结果重建地下三维地质模型，其中，三维地质结构结构模型反映了三维地质体的几何形态，它与三维机械CAD实体造型有许多相似之处，既要表达物体的几何形状，又要表达物体各部分之间的关联。通过建立地质结构模型，能够模拟地层面、断层面的形态位置和相互关系，从而显示地质体的位置、形状，进而辅助各种工程设计，地质结构模型还是地震勘探过程中进行地震反演的重要手段。进而通过对三维地质结构模型进行切割分析，可以清晰地展现模型的内部细节，*大限度地增强地质分析的直观性和准确性，为制定科学合理的区域发展规划提供基础地质资料和决策依据。
1三维地质结构模型的组织三维地质模拟的一个难点在于地质模型的组织，近年来，地质、矿山、计算机等领域的专家学者，围绕着矿床地质、工程地质和矿山工程等问题，对三维地质数据模型进行了卓有成效的研究，目前，对复杂的三维地质结构模型基本上都采用基于边界表示的块体组织方法。这类模型中，一个复杂的地质结构模型M可由多个块体厂构成，一个块体厂可完全由它的边界来表示，它的边界可以是任意的闭合的自由表面，通常用TIN来表示。一个基于TIN的块体F可表示为…U"U，其中，m是构成块体的表面数目；是一个TIN，它们共同构成块体的封闭边界。在实际的地质模型中，F可以表示一个简单的地层的一个层块，多个地层块的组合就构成了一个复杂的地质模型。
2空间三角网切割算法TriCut基于TIN的复杂地质模型的剖面生成问题可归结为空间三角网的相互切割问题。主要算法有提出并实现的算法和gOcad项目组实现的Coelho等。本文采用一种基于OBB树的三角网切割算法TRICUT来实现空间两个TIN的切割。三角网切割算法TRICUT由3个核心部分组成：用于三角形对碰撞检测的OBB（orientedboundingboxes）树结构；用于三角网求交后重新三角化的约束Delaunay三角化算法；用于三角网切割后的三角形数据分类算法。该算法的主要步骤如下：确定相交三角形对。输入原始的切割面三角网和被切割面三角网，建立OBB树，通过三维碰撞检测找到两个网格中所有的相交三角形对。
对每一个相交三角形对计算交点（去掉重复点）。
对计算出的交点进行排序，得到两个三角形网格之间的交线。
重新三角化每个相交三角形。
根据切割面与被切割面三角网之间的位置关系，整理被切割三角网，将其沿着交线分为两个不同的网格。
3单个块体的切割方法根据三维地质结构模型的组织，块体为模型的一个独立的基本单元，三维地质结构模型的切割问题关键在于单个块体的平面切割问题，而单个块体的切割关键在于平面切割面上的剖面构建。基金项目：国家“863”计划基金资助项目（2001AA135170）建模，3DGIS；刘修国，教授、博士生导师；尚建嘎，硕士、讲师；花卫华，硕士、助教3.1单个块体的平面切割面上的剖面构建在地质学中地质剖面可分为平面剖面和立体剖面，平面剖面是在一个方向上对地质模型进行剖切的结果，而立体剖面是一次用多个不同方向的平面剖面同时对地质模型剖切的结果。单个块体的平面剖面的构建是其它任意复杂剖面构建的基础，本文将在此进行详细的论述。
交线封闭且位于同一平面规律规律用个平面切割面S去切割个块体K（其范围大于该块体K的包围盒），如若存在交线，则所有交线合在一起将形成一个或多个封闭的交线圈（多边形），并且这些多交线圈（多边形）都位于平面切割面上。下面给出证明：①证明所有交线都将形成一个或多个封闭的多边形。
证明反证法，假设存在一条交线L没有和其他交线一起构成封闭的多边形。由于交线L是切割平面和块体K共同的线，那么L也在K上，如若L没有和其他交线一起形成封闭的多边形，则块体K必在该交线L的两端点处裂开，即块体K是不封闭的，这与已知条件K是封闭的相矛盾，假设不成立。
证明这些封闭的多边形位于平面切割面上。
证明由于所有交线是切割平面和块体K共同的线，那么所有交线也在平面切割面上，即所有封闭的多边形位于平面切割面上。
洞点、非洞点和洞多边形、非洞多边形的定义与确定准则首先引入洞点和非洞点，洞多边形和非洞多边形的定义：根据1）所讨论的原理，在形成的每个平面多边形R内任意找一个点P（点P必须满足如下条件：包含点P的从里向外的第个多边形是该平面多边形兄这是为了处理多边形嵌套的情况），如果点p在块体K的外部，则称点p为洞点，该多边形R为洞多边形；否则该点P为非洞点，该多边形R为非洞多边形。给出了个平面切割面切割个伞状块体对象K后的洞点、非洞点，洞多边形和非洞多边形的示意。
平面切割面切割块体洞多边形、非洞多边形的确定是正确进行约束Delaunay三角化的一个基本前提，它们的确定可依据点和块体K的位置关系进行判断。
在确定了洞多边形和非洞多边形后，将所有交线多边形进行约束，并标志出洞多边形，然后进行约束Delaunay三角化就形成了单个平面切割单个块体对象时的平面剖面。
（2）单个块体的平面剖面构建算法算法1切割面范围大于或等于块体包围盒时的平面剖生成算法输入个块体K；个平面切割面C（其范围大于或等于块体K包围盒）；输出块体K的平面剖面；Stepl取出块体K的一个未被处理的三角面\如果块体K的所有三角面都被处理，转Step3. Step2用切割面C切割三角面\如若存在交线，将交Step3如果交线数组中不存在交线，结束该算法，否则将交线数组IntersectLineArr中的所有交线形成有限个封闭的多边形。
Step4循环取出每一个多边形，在当前多边形内任意确定一个点P，判断点P是否为洞点（判断准则可依据洞点的定义），将是否为洞点标志存入标志数组BIsHoleDotArr中。
Step5将n个封闭的多边形转换为二维多边形。
Step6取出《个二维多边形并根据标志数组BisHoleDotArr约束Delaunay三角化多边形成二维剖面。
Step7将二维剖面根据平面切割面C反算到三维空间形成三维剖面。
给出了单个块体的平面剖面生成过程。
单个块体平面切割示意算法2切割面范围小于块体包围盒时的平面剖面的生成算法输入一个块体K；个平面切割面C（其范围小于块体K包围盒）；输出块体K的平面剖面；Stepl将切割面4个角点（户1户2户34）沿平面方向延伸至包围盒，与包围盒有4个交点（设为户1‘户2’心‘户4’），根据4个交点形成新的切割面C. Step2用新的切割面C采用算法1形成剖面1. Step3构建一个和原始切割面垂直且经过4个角点构成的多边形的三角面VerSc（*个上下开口，侧面闭合的多折三角面）。
从该算法可知，这一过程实际上是一个剖面裁剪的过程。
3.2单个块体的其它切割分析的实现单个块体的立体剖面的生成立体剖面图的生成也是建立在单个平面剖面图生成的原理之上。立体剖面图由一个多折面切割块体构成，循环多折面的每一个折平面，取出当前折平面采用算法2切割块体形成一个剖面See，所有剖面的组合就是一个多折面切割块体F后的立体剖面。
单个块体的任意切割单个块体的任意切割指的是除生成块体的剖面之外，还要保留切割后剩余侧的三角面。过程如下：1）采用算法1或算法2构建当前块体的剖面；2）将当前切割面作为一个整体切割面，循环切割当前块体的每一个面，取要保留侧的三角面；3）剖面和保留侧的三角面的组合即为切割后的新的块体。
给出了任意切割的示意。
（a）单个块体和立体切割面（b）切割后的新块体（3）单个块体的组合切割组合切割是一次对块体用两个切割面进行切割，这两个切割面一个为水平切割面，一个为竖直切割面，并且可以多次切割模型。这种切割方式可实现基坑开挖、台阶状模型的分析，这可为建筑施工、地下空间开发利用提供可分析的地质成果资料。单个块体的组合切割过程如下：Stepl输入两个切割面：一个竖直切割面，一个水平切割面。
Step2取出当前块体模型F的一个面用水平切割面进行切割，取保留侧的面至一个新的块体r，如果当前块体的所有面处理完，转Step3. Step3取另一侧的面用竖直切割面切割，取保留侧的面至新的块体厂，转Step2. Step4首先，用竖直切割面切割块体模型，采用算法1或算法2生成竖直方向的剖面Seel，然后用水平切割面切割该剖面See1，取保留侧剖面至块体F. Step5首先，用水平切割面切割块体模型P，采用算法1或算法2生成水平方向的剖面See2，然后用竖直切割面切割该剖面See2，取保留侧剖面，取保留侧剖面至块体F. Step6如果需要再次切割，设新的块体F为F，转Step1，否则结束。
其中，Step4和Step5可以互换。
4三维地质模型的切割分析及应用实例在单个块体的切割方法的基础上实现复杂三维地质结构模型的切割就比较简单，只需循环使用单个块体的切割方法即可实现。下面以上海某区域三维地质模型为例，给出基于该模型切割后的效果图，如所示。
（a）复杂三维地质模型（b）切割形成的剖面栅状图（c）模型的基坑开挖（d）模型的隧道模拟三维地质模型的切割分析5总结本文所提出的单个块体的平面剖面生成方法思想简单，适应性强，单个块体的任意切割方法简洁而完备。本文的各种切割分析方法不仅能用于地质领域，也能很方便地应用到计算机辅助设计、CAD制图等领域。
