地质建模范文

导语：如何才能写好一篇地质建模，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：砂体描述;老163单元;建模

1 完成的主要工作量与成果

《老163单元地质建模研究》拟通过精细油藏地质研究，建立精细三维地质模型，通过测井二次解释、数值模拟、油藏工程和油藏动态综合研究的方法，对剩余油分布进行定量描述，完善注采井网，改善水驱开发效果。

精细地质研究：通过对地层模型、构造模型和沉积微相的研究，建立地质模型，并对储层进行储量复算。同时完成地层对比图2～3张，馆陶组含油砂组顶构造图3张，砂体顶面埋深图、砂体厚度图、油层厚度图10余张，油藏剖面图3～4张。

油藏数值模拟研究：通过对单井单层数据的统计录入，并对砂体顶部构造图（3张）、砂体等厚图（3张）、有效厚度图（3张）进行数字化，建立油藏数值模拟网络系统，并建立数值化地质模型，完成分小层含油饱和度等值图3～4张，储量丰度等值图3～4张，注采调整井位部署图3～4张。

2 成藏条件分析

（一）区域构造背景

桩106块馆上段地层是在埕东凸起北斜坡下第三系超覆沉积背景上形成的北低南高的单斜，构造较平缓，地层倾角约0.5～2°，全区共发育三条断层，都有井钻遇，地震剖面显示清楚。其中1、2号断层发育于中古生代，消失在上新世明化镇组沉积末期，活动时间较长，属同沉积断层，对该区油气运移和油藏形成有重要影响。

1号断层为本区南界断层，走向东西，南倾，落差70m左右。老34井钻遇该断层;2号为本区东南界断层，北东走向，东南倾，落差30m左右，桩106-2井钻遇该断层。2号断层与其派生的3号断层是形成老区局部断鼻构造的封堵性断层，对老区的油气富集起着重要的控制作用;3号断层为断块内小断层，近东西走向，北倾，落差约20m。桩106-5、-35井钻遇该断层。老163井区位于桩106块北构造较高部位，构造形态南高北低，较平缓，最大闭合高度16m。井区内无断层发育。

（二）地层沉积特征

（1）地层层序及接触关系

桩106块钻遇地层自上而下为：第四系平原组、上第三系明化镇组、馆陶组、下第三系东营组、沙河街组及中生界。

明化镇组与馆陶组属整合接触，馆陶组与下伏东营组地层区域上呈角度不整合接触。沙河街组地层厚度小，本块绝大部分井只钻到馆上段。

明化镇组：岩性以棕红色泥岩为主，夹薄层透镜状粉砂岩及细砂岩，地层厚度一般在1000m左右，其下部为一套含砂质粉砂岩，厚度一般在10～20m。

馆陶组：岩性主要为棕红色、浅灰色泥岩与细砂岩、粉砂岩间互层，地层厚度一般在800～1000m。馆上段为一套曲流河"泥包砂"沉积，是本区的目的层。

老163井区方案井目的层为馆上段，该区钻遇地层为Np、Nm、Ng上。

（2）地层对比及小层精细划分

本块为河流相沉积，多期河道频繁发育，难以找到稳定的区域性标志，横向上砂体变化快，给地层对比带来极大困难，因此本次地层对比充分利用Ng2砂层组底部自然伽玛抬高拐点，与河流相等高程切片法相结合，延用1996～2001年方案砂层组及小层的划分方法，并根据砂体的旋回性、厚度及隔层的稳定情况，将馆上段地层划分为5个砂层组13个小层。

老163井区主要含油目的层为Ng1、Ng2、Ng3砂层组的Ng12+3、Ng23、Ng33等3个小层。

（三）成藏规律分析

（1）构造背景有利。桩106块馆陶组含油层系是在埕东凸起北斜坡下第三系超覆沉积的背景之上形成的大的古缓鼻状构造，为油气聚集提供了场所。该区为缓坡带上的局部构造高点，是有利的油气聚集区。

（2）储盖匹配有利。本块馆上段油源来自埕北凹陷，近生油凹陷，纵向上Nm底部厚层泥岩为良好盖层，良好的储盖配置是该区成藏和油气聚集的必备条件。

3 老163井区河道砂体描述技术

（一）地震地质模型及地震相模式的建立。通过分析桩106地区馆上段岩性组合及速度关系：砂岩传播速度为2500～2800m/s，泥岩传播速度为2000～2300m/s，二者之差一般大于500m/s，因此泥岩和砂岩之间为良好的波阻抗界面，可形成较好的地震反射同相轴。

（二）河道砂体的描述技术一--测井约束反演技术。在老163井区应用Jason反演技术，以测井、地质和地震动力学特征为约束条件，克服了反演的多解性，同时保证了测井与地震的最佳匹配，使反演结果较为符合实际地质情况。

（三）河道砂体的描述技术二--分频处理技术。它是一种全新的地震储层研究方法，是以傅立叶变换、最大熵方法为核心的频谱分解技术，该方法在对三维地震资料时间厚度、地质不连续性成像和解释时，可在频率域内对每一个频率所对应的振幅进行分析。

（四）河道砂体描述技术的应用。老河口馆上段河流相岩性油藏，区内河道砂体展布决定了油藏的分布。

4 结论

《老163单元地质建模研究》拟通过精细油藏地质研究，建立精细三维地质模型，通过测井二次解释、数值模拟、油藏工程和油藏动态综合研究的方法，对剩余油分布进行定量描述，在此基础上，通过井网优化、注采比优选以及对采油井的转注时机的优选，完善注采井网，改善水驱开发效果。

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关键词：沉积型矿床；3DMine软件；地质建模方法；矿业软件；矿体模型

中图分类号：P613 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0126-03

1 概述

随着矿山工程建设的发展，地质建模技术也在不断革新，各种建模软件和建模方法相继涌现在工程应用实践中。其中效果好、应用广的矿山三维地质建模成了目前的主流趋势，我们通过了解3DMine软件建立地质模型方法的特点，将其与传统建模方法结合在一起进行探讨，对于矿山工程建设发展将有着重要的意义。

2 传统建模方法

矿山设计常常都会面临项目完成和投标时间都比较紧促的难题，项目完成时间一般限制在1～2个月内，投标时间则更短。沉积型矿床钻孔数目密集、面积大、矿体广布分层，面对这又一重大挑战，确定一种合适的建模方法就变得尤为

重要。

传统的建模方法主要是通过利用地质剖面线或钻孔数据库连接矿体，然后利用生成矿体顶底板面生产矿体。矿体顶底板面是通过对顶底板点进行插值加密法生成，插值方法有距离幂反比法和克里格法两种。

3 3DMine建模

3.1 软件介绍

3DMine是一套主要应用于矿山测量、地质勘探、采矿设计、生产管理的三维矿业软件。它将多种优秀矿业软件的优点和前瞻的设计理念有机结合，具备快速响应和技术全面的特点。3DMine还是一种可用来建立数字型矿山，具有典型特征的矿山地质信息系统软件。

3.2 基本原理和方法

用3DMine软件建模，第一步要做的是矿体模型的建立，要将矿体形态以较为精确的形状和趋势模拟出来，这和岩石模型的建立一样。矿体模型实质上是一个密实的实体，实体是由一系列线上的点和一系列相邻的三角面相互连接包裹而成的密实三

角网。

3DMine基本具备了上述传统建模的方法，并有着自己的特点。按传统方法的步骤，先把钻孔数据库建好，然后直接用3DMine软件提取矿体顶底板点，再对这些点进行插值法加密生成顶底板面。建立矿体的方法：第一步直用3DMine加载各水平的矿体剖面线。在相邻剖面线条之间连接三角网，选择其中两个闭合线，依次连接多段，连续点击，三角网连接完成，完整的矿体模型就形成了。

3.3 特有的优势

在露天开采设计中，要进行露天开采计划和境界圈定的编制，必须先建立岩石模型。沉积型矿床的赋存面积大，很多甚至在20多平方公里以上，矿体厚度也常在1～2m之间，而次级模块尺寸小是保证矿体储量准确性的基本要求，所以确保大范围的岩石模型的建立非常困难。但是如果利用3DMine软件，在没有约束的地方，它的模型尺寸很大，而在边缘的约束部位附近，模块尺寸最小即为次级模块尺寸，这样就可以达到减小模型大小的目的，成功解决了大范围建立岩石模型困难的

局面。

4 建模方法的比选

通过对前面几种建模方法优劣势的比较分析，可以帮助我们找到一种最佳的方法。

4.1 钻孔数据法

钻孔数据法就是直接利用钻孔数据，提取顶底板点来生成顶底板面。这种方法的优点是快速便捷，比较符合沉积型矿床的建模的需求。缺点是在层状模型中，由于矿体的整体倾向倾角较大，导致多层矿层现象的存在，另外矿层间还有相互交错的矿脉。针对这种情况，如果直接用这种方法，在矿区的边缘，建立出来的模型将与地质勘探报告区别很大。而且这种方法是依靠增多虚拟孔来对矿体形态进行控制的，如果矿层较多，对矿体形态的控制将变得很有难度。

4.2 剖面线法

这种方法是利用矿体剖面线上的顶底板线来生产顶底板面。针对沉积性矿床的特点，我们可以直接利用剖面线上的顶板线生成顶板面文件，从而达到约束生成体文件的目的。这样不仅使手工连接的工作量减少了，而且建立出来的模型也会比较吻合地质勘探报告。因为剖面线和顶底板线包含了对矿体专业详细的分析，特别是在处理矿层边缘和交叉相错的问题上，这方面的信息丰富而全面，使矿体建模有依据，符合矿体建模原则。

另外我们还可以利用3DMine软件对矿体顶底板线、剖面线、地形线转换成三维坐标系统来建立矿体模型。这样还可以利用3DMine与其他软件的兼容性使工作效率得到提高。矿体顶底板线和地形的高程赋值的计算比较繁琐，但是把它放在3DMine中进行将会很便捷。而且使用这种方法控制矿体形态和储量将变得简单得多，不再需要增多虚拟孔就能达到控制效果，相比第一种方法而言，使矿体建模得到很大程度上的改善。

4.3 综合法

综合法即综合利用底板等高线、矿体剖面线和钻孔的顶底板点等信息来生产矿体。通过分析，我们看到第二种方法有着很好的建模效果，但是仍然存在着一些不足。剖面线法没能直接利用不在剖面上钻孔和顶底板高线等方式来达到剖面间矿体形态的目的。针对沉积型矿床流线形态的特点，我们可以综合利用钻孔顶底板点、矿体剖面线和顶底板高线等信息分别生成矿层的顶底板面，这将会是一个更好的方法。

我们可以通过采用上述方法建立沉积型矿体模型来验证其可行性，实践结果表明，利用这种方法建立的矿体模型，矿体总储量误差在5%以内，和地质储量勘察报告的吻合度好，且完全符合生产和设计的标准，满足复杂地质的建模要求。在矿体的赋存和形态方面，顶底板面也满足沉积型矿床的赋存需求，流畅平滑，和地质赋存勘察报告的吻合度也好，完全能够用来作为地质建模施工图的

设计。

5 结语

通过对各种地质建模方法的探讨，我们发现了综合利用顶底板点、底板等高线和剖面线进行沉积型矿床地质建模是比较好的方法，解决了针对沉积型矿床特点的一些工程难题，同时也说明了工程软件的应用对于矿山地质建模的重要性。科学技术的发展，可以在很大程度上推动工程建设的发展，我们要好好利用这项宝贵资源。探讨创新的精神在任何时候都是需要的，它才是社会发展的源

动力。

参考文献

[1] Joon K I，Ho L J，Ro L S，et al.Probabilistic analysis for regional mineral potential mapping with GIS for sedimentary ore deposits in the Kangwondo Area[J].Korea，2005.

[2] 李志刚，周彦锋.浅述矿床地质建模及矿体经济评价[J].科技资讯，2010，（2）：95.

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矿区面积25.5km2，发育有宽缓的波状起伏。主要含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y），上覆地层有侏罗系中统直罗组（J2z）、安定组（J2a）、白垩系下统的迳川组（K1jc）和东胜组（K2ds），第三系上新统（N2）和第四系（Q）。地层产状平缓，无断裂和较大的褶曲构造，无岩浆岩侵入。主要煤层共5层3-1、4-1、5-1、6-1、6-2。本区煤岩类型为暗淡型和半暗淡型，煤岩成分以暗煤为主，含较多丝炭和少量亮煤。本文旨在建立资源空间地质模型，进行资源量估算，为矿产资源合理利用提供依据。

2建立三维地质模型

2.1简述

建立三维地质模型（3DGeologicalModelling）简称地质建模，是在分析整理前期已有的地质资料的基础上，将测量资料、钻孔柱状图、煤质资料、物探资料等二维数据导入到Minex软件相应的三维空间中，利用和二维空间的相关性，将不连续的离散的数据联系起来，从而形成三维实体的过程。三维地质模型建立流程如图1所示。

2.2地质数据库的建立与煤层连线

2.2.1原始数据准备地质数据库一般通过钻探、坑探和槽探等方法获得。地质数据库是三维地质模型建模的基础，对获取矿区深部信息有着十分重要的作用，而在矿体模型圈定、资源量估算等方面也起着关键作用。按照软件要求产生6个数据表，即COLLAR、SURVEY、PICKS、QUALITY、LITHO、GEOPHY表。数据表结构见表1。2.2.2基础数据库的建立Minex数据库基本上是由6个二进制文件组成，其文件扩展名为.B3n，n取不同的值对应文件的不同用途，如钻孔数据通过B31文件进行管理，煤层层序通过B35管理。在Minex软件中，按步骤分别导入以上6个.csv格式数据表，要注意字段的匹配及数据的检查及修正。Minex中提供了对钻孔数据检验的模块功能，可以对导入的钻孔数据和煤层数据等进行验证，若出现错误提示，则说明输入的原始数据之间存在错误或矛盾，可及时修正。煤层连线是很关键的一步，Minex根据实际情况，提供了两种煤层连线的方法。一种是father-son煤层连线方式，一种是split煤层连线方式。father-son煤层连线方式适合于存在多个主煤层和少量薄煤层的情况；split煤层连线方式适合于对应主煤层层位存在2个或多个煤层且厚度较平均的情况，该煤矿煤层分布情况适合于第二种连线方式。需要通过反复检查各个剖面，纠正不合理存在，修正煤层连线。图2为该矿区的2号剖面示意图。

2.3构建三维地质模型的方法选择

目前建模的主要方法有块段构模法和界面构模法。Minex软件采用界面构模法建立矿床模型，实质是用若干个多边形面拼接形成一个多边形网来模拟矿床的各种地质界面和开挖工程界面。Minex采用界面模型的构模方法主要有3种：规则格网构模法（Grid）、三角网构模法（Triangle）和等值线构模法3种。本文采用Grid建模法，这是基于规则分布数据点的建模方法。它将构模区域按一定的方向划分成若干个等距二维矩形网格，再根据已知的样本点数据，采用一定的估值方法算出各网格顶点的高程、矿石质量等指标以描述矿床[2]。估值主要由已知样品点推断未知样品点的值，成熟的市场经济国家同我国的资源储量估计方法有很大差异。剖面法在我国资源储量估计中占统治地位，其次是地质块断法。而国外现在已基本上不使用剖面法。多边形法、克里格法以及反比距离加权法是目前研究较成熟的3种方法[3]。Minex软件提供了3种估值方法，如包括多边形法、克里格法和距离幂次反比法。多边形法是一种最原始的估值方法，即找出每个样本（钻孔）的影响范围边界，在边界范围内的所有块段或网格顶点的值都与该孔样本值相同。其方法就是对勘探格规则的钻孔连线的中点垂线构成多边形，形成多边形块段。此法计算简单，适用于矿床在平面上变化幅度小的储量计算。针对矿区煤层稳定的特点，本次采用了多边形法进行估值。2.3.1地表模型的建立地表模型建立的依据是地表测量的数据，通过对这些离散不均匀的数据的加密插值，才能形成完整的地表高程数据。地表模型可以用钻孔孔口标高自动生成，也可以通过地表等高线对应标高赋予等高线Z值生成地表模型。由于本区高差不大，故使用了第一种钻孔孔口标高自动生成地表模型的方法。2.3.2煤层顶底板、煤厚及夹矸模型的建立煤层顶底板、煤厚及夹矸模型的建立方法，根据煤层特征不同而各异。对于煤层较厚，分布稳定的煤层，可以先自动生成顶底板，再依据顶底板模型用顶板减去底板的数学计算方法生成煤厚模型从而生成夹矸层；对于薄煤层，建议先生成煤厚与底板模型，用底板加上煤厚模型模拟出顶板模型，再模拟出夹矸层，这样模拟出的煤层顶底板不容易出现交叉重叠，夹矸不容易出现负值；对于数据最差，煤层最不稳定的薄煤层，建议生成夹矸和煤厚模型，在用这两个模型模拟出顶底板的方式最佳。本文采用的是第二种方法。通过computerwashoutgrids生成MK网格。运用SQL语言，借助MK变量（washout位置赋值0，否则1）重新生成煤厚模型后，重新计算出煤层顶板。至此，煤层结构模型建成。图3为此法构筑的5-1煤层的三角网模型。图35-1煤层三角网Minex与其他国际通用的软件例如Surpac相比，优势非常明显，Surpac需要地质人员通过各勘探线剖面逐个圈定矿体范围，建立三维实体模型。Minex是针对层状譬如煤而设计的专业的软件，煤层建立可以由软件自动完成，大大节约了时间成本，这也是Minex软件在煤矿建模时优于其他软件的最重要的标志。2.3.3采空区的建立资源量的估算方法有断面法、算数平均法、等值线等，这些算法都是在矿产资源勘探时期估算矿产资源量的估算方法，并不适于计算矿体采空区的开采量。因此用矿业工程软件对采空区进行三维空间模拟、展示，有着传统方法无法比拟的优越性。运用Minex建立采空区的步骤：将CAD中的采空区边界通过软件导入到Minex中，并设定线型为mask。通过SeamModelOperations运算建立采空区。2.3.4Distance模型的建立按照相关规范及标准的，如JORK准则（2004年澳大利亚报告地质勘探结果，矿产资源及矿石储量），“测定的资源量”“标志的资源量”以及“推断的资源量”分别以“250m”、“500m”、“1000m”进行空间圈定，这是一种常用的资源量估算的方法，结合地质工作可靠程度适当调节。通过“boreholedistancegridding”建立的各煤层的“distancegrid”可以明显看出资源量在二维及三维空间上的分布，并且可以以JPG以及DXF输出所需的平面分布图，可以进行直接利用或编辑。图5是该区5-1煤层的资源量估算图。2.3.5煤质模型的建立首先将煤质参数灰分（ASH）、、挥发分（VOLATILE）、硫分（SULFUR）、发热量（HEATVAL）、密度（DENSITY）用多重变量自动建立的方法，建立各参数对应的煤质模型。Minex软件利用SQL语言可对灰分、挥发分等几乎所有煤矿关心的数据属性进行赋值，根据各种约束条件和不同属性可自由组合建立不同的煤质模型并与资源量级别进行限定，模型在报告资源量时可以自由利用。

3结论

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关键词：工程地质三维建模与可视化地质信息

1前言

现有的地理信息系统(GIS)都主要表达二维的地表地物的图形和属性信息，要扩展到真三维包含地下地质结构的地质信息系统还有差距。一个大型地质工程项目从可行性研究阶段、初步设计阶段到详细设计阶段，乃至到工程施工与运行阶段，往往积累了大量的地质资料，用三维模型图形图像来表达和解释如此庞大的资料，比光靠数据库和图表图纸等传统手段来得有效的多。建立工程地质体的三维模型，处理岩层界面与结构面组合关系，逼真反映地下主要地质结构全貌，将为工程地质工作者分析研究工程地质现象和发现掌握岩土体结构规律，提供一种崭新的研究手段和研究方法。

国外三维地质建模和可视化研究发展较快。加拿大阿波罗科技集团公司推出的三维建模与分析软件MicroLYNX，通过对离散点采样、钻探采样和探槽采样等空间数据的处理，产生剖面、块和面等模型，确定矿藏分布和等级变化并计算矿藏储量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司开发的Gemcom软件通过钻孔、点、多边形等数据，利用实用的图形编辑和生成工具，显示钻孔孔位分布，运用不规则三角网建立表面和实体模型，运用多义线圈闭岩层和矿体边界进行储量和品位分析，提供了交互操作功能并允许用户根据自己的经验和专家知识勾画地质模型，实现任意剖面切割任意角度观察和实体与实体或实体与表面的交切与布尔运算等。国外软件主要是瞄准采矿工程，能够较好地满足采矿工程活动中的矿产资源勘探和评价、地下矿井和露天矿坑设计和规划、矿产资源管理和采矿生产管理等需求。美国Kinetix公司开发的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司开发的Maya和微软公司开发的Softimage等大众化的三维建模软件，在构建工业和建筑模型与动画制作方面有其独到之处，但交互查询的功能较弱，与工程勘测数据库结合并应用于工程地质三维建模方面还有较大距离。

张菊明等对风化带分布、多层地层等地质信息的可视化和断层错断岩层的表达和显示的算法[1,2]进行了较为深入的研究，为工程地质三维可视化软件的开发准备了数学基础，并借助AutoCAD平台实现了复杂三维地质图形的显示。国内的灵图VRMap地理信息系统软件有较强的地形模拟和地表地物的查询功能，但不是真三维的地质建模工具。北京东方泰坦科技有限公司开发TITAN三维建模软件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面数据，建立起三维空间复杂形状物体的真三维实体模型，但目前只是初步的三维建模与图形处理的引擎，在面向具体专业时，需要添加或扩充专业模块，比如工程地质专业模块等。

纵观国内外几种软件的研究与开发现状，它们为工程地质三维建模与可视化打下了很好的技术基础，提供了很宝贵的开发经验。但是，对于工程地质专业的地质体建模与可视化分析的针对性不强，不能够很好地满足工程地质生产与研究的专业功能需要。因此本文将从分析工程地质的三维建模和可视化的关键技术问题入手，简单描述作者在工程地质三维建模和可视化方面的初步开发研究成果。

2关键技术问题分析2.1离散数据的插值与拟合

工程地质复杂地质体中的各种地质信息，包括地表地形、地下水位、地层界面、断层、节理、风化带分布、侵入体及各种地球物理、地球化学、岩土体的物理力学参数或数据的等值面(线)等，都可以看作是三维空间中的函数，它们的拟合函数要根据实际勘测数据建立，实测数据越丰富，越能够真实描绘出这些信息的空间分布规律。地表地形测量数据、地下水位埋深测量信息等的单值曲面图形生成可归结为双自变量离散数据的插值和拟合，多值曲面如倒转褶皱和空间等值面等，则应采用多参变量插值等其他一些较复杂的方法。空间曲面插值函数有以下构造方法，如与距离成反比的加权方法(Shepard方法)，径向基函数插值法(Multiquadric方法)[3]，平面弹性理论插值法[1,2]等，它们同样适用于单个连续地层界面、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据以及岩土体物理力学参数在地质体空间的分布。

2.2三维数据结构

工程地质体一般是不规则形体，在计算机图形学中曲线和曲面总是分别通过很多微小直线段和微小三角面逼近来模拟地层岩性界线和岩层曲面，即岩层界面（和地表曲线、地下水位面等地质层面界线）和岩层曲面都分别是许多微小直线段和微小三角面的集合。地质体三维空间数据结构是工程地质三维建模和可视化的基础，这就要求必须具备有效的分层的三维数据结构，能够确保人机交互和查询的实现。

2.3曲面求交

地质体中存在大量各种层面，当出现地层不整合、断层错断岩层、地层尖灭和地下水出露于河谷地表等情形时，就自然会遇到曲面间求交的问题；地质体三维模型的上部边界是地表曲面，通过数学方法拟合出的岩层面或地下水位面不应超出地表曲面，即超出部分不应显示。同样的，当显示多层地层时，下面的每一岩层应以其上一岩层为边界。因此，为了可视化地层界面必须要解决地层面与地表、断层面和其他地层面的求交问题。另一方面，在剖面图成图时，地质界线的绘制是通过显示剖面(平面)与各种地质界面(曲面)求交所得出的交线。因此曲面求交包括地质界面（层面）之间的相交，和地质界面与剖面的相交两类问题。

2.4三维拓扑结构分析

从地质学角度看，拓扑是地质对象间关系的表格，拓扑表存储层位间上覆、下伏和交切(被断层切割后地层的拓扑表达)等的地层学关系及地质空间位置关系。拓扑也可视为允许这些地质关系合理储存的数据结构。例如，考虑多层地层，上一个岩层的底面和与其相邻的下一个岩层的顶面是上下岩层这两个实体的公共部分或共享边界，它们之间的拓扑关系就是相邻和同一的关系，在存储数据时只存储上一个岩层的底面或其相邻的下一个岩层的顶面，即相邻岩层的边界曲面可以存为一个地层曲面，大大减少数据存储量。评价地质模型系统的优缺点往往决定于描述地质对象所用的拓扑结构[4]。

2.5可视化技术

工程地质复杂地质体可视化，是利用计算机技术将工程勘测获得的数据，转换为形象直观的便于进行交互分析的地下地质结构空间形态的立体图和剖面图形，其基础是工程数据和测量数据的可视化〔5〕。利用可视化技术可以从庞大的地质勘测数据中构造出地质工程中对于边破稳定性和地下硐室变形破坏等起关键作用的岩层和结构面，并显示其范围、走向和相互交切关系，帮助工程地质人员对原始数据做出正确解释，继而为工程地质分析具体问题提供决策支持。

3工程地质三维可视化技术的初步开发与应用3.1研究框图

工程地质复杂地质体三维建模与可视化的研究框图如图1所示。

基于离散采样数据的插值与拟合的思想，即将离散数据转化为连续曲线曲面,工程地质复杂地质体三维建模与可视化的过程是，从勘探数据库中提取各种地质信息的坐标位置及岩土体的物理力学参数，通过不同的拟合与插值函数得到地质层面(曲面)和地质实体的三维计算机图形显示，表达地质信息在研究区域内的分布规律。生成地质岩层面和地质实体后，实现从任意角度观察建立的模型，实现根据指定的剖面走向、倾向和倾角生成垂直剖面。

3.2初步开发与应用3.2.1工程勘测空间数据库管理

在收集整理现场勘测数据后录入金沙江某水电工程勘测空间数据库各分项数据表，这些数据表不仅包括地质信息的位置数据，更重要的是提供属性数据。

以地层岩性数据表为例，要求录入钻孔编号、岩层起始深度、岩层终止深度、层厚、岩性（地层名称）、地层代码（地层年代）、岩层走向、岩层倾向、岩层倾角、接触关系、地质描述等数据。随着工程勘测的进展，能够方便地修改补充和管理勘测数据。图2是工程勘测数据库中钻孔地层系统数据表的管理界面。

3.2.2三维浏览

通过孔口坐标和测量数据等的离散数据的拟合和插值法绘制坝址区的右岸地表曲面网格（图3），进而可在三维图形环境中进行虚拟现实浏览观察（图4）。

3.2.3三维地质立体图

利用工程勘测数据，建立了坝址区右岸三维立体地质图。该坝址区自上而下地层岩性组合为：第四系崩坡堆积物，侏罗系泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，三叠系上统厚至巨厚层状细至中粒砂岩，三叠系上统薄至中厚层状粉细纱岩、粉砂岩，三叠系上统中厚至厚层状中粗砂岩。通过有限的工程勘测数据得出的立体图，能够较好地满足工程地质的精度。图5表达了该坝址区右岸三维地质图。

3.2.4三维可视化查询

通过图形与工程勘测数据库中的属性数据的链接，实现可视化查询地层岩性和其他工程地质信息，最终完成向三维地质信息系统的转变。图6是一简单的被断层错断的水平多层地层模型，通过模型的每个地层实体名称与数据表中的岩石名称字段对应链接，能够查询地层的岩性，地质年代，起止深度和地质描述等工程地质人员关心的地质信息。

4结论

(1)运用先进的可视化技术与交互图形技术建立数据库，存储和管理现场勘探实测和试验数据，建立工程地质体的三维模型，工程地质工作者可随着勘察或研究工作的不断深入细致，对研究(工作)区域随时补充信息来自动显示地质信息在研究(工作)区域内的分布，从而不断提高模型精度，并且利用模型反馈回来的信息及时发现已有勘察工作中的不足，从而及时修改勘察或研究工作方案，指导下一步勘探或研究工作的实施。

(2)工程地质三维建模与可视化的深入研究，可以充分利用已有现场勘探实测或试验数据，达到节约投资减少勘察或研究成本的目的。当现场勘探和试验数据资料不足情况下，通过对已有数据的插值与拟合到建立三维模型，可以推断和预测未知区域或研究较少区域的地质信息或岩土体物理力学参数的分布趋势，从而为减少勘探工作量提供科学的可靠的依据，达到节约花费，为生产或研究部门产生直接经济效益的目的。

(3)工程地质岩土体是复杂的不规则形体，存在各种地质岩性层面、结构面以及各种空间分布的地质与力学信息，完全表达地质信息的空间分布及岩层和结构面间的位置关系，工程地质三维建模与可视化研究是大有作为的。

参考文献：

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[2]张菊明孙惠文刘承祚.局部间断拟合函数在地质曲面分析和显示中的应用,中国数学地质进展.北京:地质出版社，1995,14-23

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[3]唐泽圣等.三维数据场的可视化.北京:清华大学出版社,1999,130-135

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

篇5

【关键词】水文地质；数字模型；地层岩性；建模对象；可视化模型；地质构造

0 引言

在三维水文地质建模研究中，由于其建模尺度上的差异，一些地质现象，如节理、劈理、线理等规模过小，不会涉及到，会涉及的地质现象主要是大尺度、大规模的，如山地、平原、断层、褶皱等。

1 主要建模对象

1.1 地貌

地貌，是指地球硬表面由地貌内外动力相互作用塑造而成的多种多样的外貌或形态。主要的地貌包括平原、台地、丘陵、低山、中山、高山、极高山、大陆架、大陆坡、大陆裙、深海平原等。

1.2 地层岩性

地层是指在一定地质时期内所形成的层状堆积物或岩石，岩性是指一种岩石或岩石构造的所有物理属性。地层的上、下界面叫层面，上层面又称顶面，下层面又称底面。两个地层的接触面，既是上覆地层的底面，又是下伏地层的顶面。

地层的空间位置取决于地层的产状，即地层的走向、倾向、倾角及地层的厚度。走向是指层面与假想水平面交线的方向，它标志着地层的延长方向；层面上与走向垂直并指向下方的直线成为倾斜线，它的水平投影所指的方向即为倾向，倾向代表了地层面倾斜的方向；倾角指层面与假想水平面的交角；地层的厚度指地层顶底面间的距离。

由于同一地区在不同地质时期地壳运动的性质不同以及所形成的地质构造的特征不同，就会造成新老地层之间具有不同的相互关系，即接触关系。概括说来，地层的接触关系主要有以下几种：

1）整合接触

新老地层产状一致，其岩石性质与生物演化连续而渐变，沉积作用上没有间断。它表明该地层是在地壳运动处于持续下降或持续上升的背景中在沉积盆地内连续形成的。

2）平行不整和接触

又称假整和接触。新老地层产状一致，其岩石性质与古生物演化突变，沉积作用上有间断。平行不整和接触表示老地层形成后，地壳曾明显地均衡上升，老地层遭受剥蚀，接着地壳又均衡下降，在剥蚀面上重新接受沉积，形成新的地层。平行不整和在平面上和剖面上都表现为：不整和面上、下两套地层的界线在较大区域内呈平行展布，产状也基本一致，但其间却缺失部分地层。

3）角度不整和

新老地层产状不一致，其岩石性质与古生物演化突变，沉积作用上有间断，新老地层间又广泛的剥蚀面。角度不整和表示在老地层形成以后发生过强烈的地壳运动，老地层褶皱隆起并遭受剥蚀，形成剥蚀面，然后地壳下降并在剥蚀面上接受沉积，形成新地层。角度不整和在平面上和剖面上均表现为：不整和面上、下两套地层的产状有较明显的差异，其间又缺失一部分地层；上覆较新地层的底面的界线（即不整和线）与下伏较老的不同层位的地层相交截。

1.3 构造

1.3.1 褶皱

褶皱是岩石受力发生的弯曲变形，它是岩石中原来近于平直的面变成了曲面而表现。

要正确描述褶皱，必须表述清楚褶皱的以下主要要素：

核部：泛指褶皱中心部分的地层；

翼部：系指褶皱核部两侧的地层；

转折端：系指从一翼向另一翼过渡的部分；

枢纽：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面的各最大弯曲点的联线；

轴面：是一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽联成的面；

1.3.2 断裂

断裂分为两种，岩石破裂但沿破裂面无明显滑动者称为节理，岩石破裂且沿破裂面有明显滑动者称为断层。由于建模尺度的原因，我们这里的断裂特指断层。

要描述清楚断层，需考虑它的主要几何要素：

断层面：断裂岩块之间发生相对滑动的滑动面；

断层盘：被断开的两部分岩块，断层面上面的一盘称为上盘，断层面下面的一盘称为下盘；

断层线：断层面与地面的交线；

断距：被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离。

根据断层两盘相对滑动的方向，断层可分为：

正断层：上盘沿断层面相对向下滑动，下盘沿断层面相对向上滑动；

逆断层：上盘沿断层面相对向上滑动，下盘沿断层面相对向下滑动；

平移断层：断层两盘沿断层面走向相对滑动，断层面常近于直立；

1.3.3 透镜体

有的地层厚度不稳定发生一定的变化，当它向两侧同时变薄和尖灭，就形成了透镜体。

1.3.4 侵入体和盐丘

侵入体是地下高韧性岩体，在构造力的作用下，或者由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆地层之中而形成的一种构造；盐丘是由于盐岩和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。

1.4 地下水

地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水。按照地下水的埋藏条件，可将地下水分为上层滞水、潜水和承压水，按照含水介质类型，又可将地下水分为孔隙水、裂隙水及岩溶水。

上层滞水是指，当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由水面的重力水，这部分水便是上层滞水。潜水是指饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。承压水是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。

2 主要建模对象的信息分类

在三维水文地质建模中涉及的研究对象较多，有点状对象如高程点，线状对象如钻孔，面状对象如地貌、地层面，体状对象如地下水体、孔隙度等。对于这些不同类型的对象需要用不同的数据类型来表达和存储，而这些对象之间也存在着复杂的关系，这些关系也需要在模型中表达出来。

从GIS角度来说，矢量数据结构精度高，容易表达拓扑关系，数据存储量少，图形输出精确美观，图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都容易实现，其缺点是数据结构和矢量叠置较为复杂，数学模拟也比较困难，且技术复杂，对软硬件要求较高。而栅格数据结构简单，空间迭置分析速度快，数学模拟方便，但其数据存储量大，用大像元减少数据量时，精度和信息量会受损，图形输出也不美观。

一般来说，在三维地质建模中，多用矢量数据结构来表达几何模型，用栅格数据结构来表达属性模型。本文中，我们从构建几何模型和构建属性模型的角度，将建模信息分为描述地质体空间几何形态的几何信息，和描述附着在地质体空间几何形态上的属性信息两类，具体内容参见表1。

表1

3 结束语

总之，利用现代计算机技术建立水文地质三维可视化模型，不但减轻了水文地质工作者的任务，方便他们进行专业领域知识的讨论、传播和发展，而且，这样的模型还能将专业领域复杂的、抽象的或专业性过强的成果及结论用简洁的、直观的、易于被广泛接受的方法和形式表现出来，它还将有助于不同领域间方便、正确的进行知识交流，有助于决策者做出正确判断。

【参考文献】

篇6

摘 要 本文采用理论分析与实践相结合的方法，先从理论上研究基于UML的地质灾害信息系统开发的关键技术，在此基础上，将系统的设计文档与UML的特点紧密结合起来，利用UML可以对软件系统进行面向对象的描述和建模，它可以描述从需求分析、系统设计、编码和测试等软件开发全过程。精心规划设计步骤，保证设计出来的系统简单、实用。

关键词 地质灾害 信息系统 UML

中图分类号：P463.22 文献标识码：A

1 UML建模语言

UML （Unified Modeling Language）为面向对象软件设计提供统一的、标准的、可视化的建模语言。适用于描述以用例为驱动，以体系结构为中心的软件设计的全过程。

UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分：

（1） UML语义：UML对语义的描述使开发者能在语义上取得一致认识，消除了因人而异的表达方法所造成的影响;（2）UML表示法：UML表示法定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。

总体来说，UML由以下几个部分构成：

1.1视图

视图是表达系统的某一方面特征的UML建模元素的子集，视图并不是图，它是由一个或多个图组成的对系统某个角度的抽象。在建立一个系统模型时，通过定义多个反映系统不同方面的视图，才能对系统做出完整、精确的描述。

1.2图

视图由图组成，UML通常提供9种基本的图，把这几种图结合起来就可以描述系统的所有视图。

1.3模型元素

UML中的模型元素包括事物和事物之间的联系。事物描述了一般的面向对象的概念，如类、对象、接口、消息和组件等。事物之间的关系能够把事物联系在一起，组成有意义的结构模型。常见的联系包括关联关系、依赖关系、泛化关系、实现关系和聚合关系。同一个模型元素可以在几个不同的UML图中使用，不过同一个模型元素在任何图中都保持相同的意义和符号。

1.4通用机制

UML提供的通用机制可以为模型元素提供额外的注释、信息或语义。这些通用机制同时提供扩展机制，扩展机制允许用户对UML进行扩展，以便适应一个特定的方法/过程、组织或用户。

2建立系统用例图

用例图是由软件需求分析到最终实现的第一步，它描述人们希望如何实现一个系统。用例图显示谁将是相关的用户、用户希望系统提供什么服务，以及用户需要为系统提供的服务，以便使系统的用户更容易地理解这些元素的用途，也便于软件开发人员最终实现这些元素。用例图在各种开发活动中被广泛的应用，但是它最常用来描述系统以及子系统。

当用例视图在外部用户前出现时，它捕获到系统、子系统或类的行为。它将系统功能划分成对参与者（即系统的理想用户）有用的需求。而交互部分被称作用例。用例使用系统与一个或多个参与者之间的一系列消息来描述系统中的交互。

本文仅以普通用户为例建立用例图，如图1所示。

图1：UML的用户用例图

图2： UML的数据录入状态图

3建立数据录入模块状态图

状态图是系统分析的一种常用工具，它通过建立类对象的生存周期模型来描述对象随时间变化的动态行为。系统分析员在对系统建模时，最先考虑的不是基于活动之间的控制流，而是基于状态之间的控制流，因为系统中对象的状态变化最易发现和理解。图2为数据录入模块状态图。

4建立数据录入活动图

活动图是UML用于对系统的动态行为建模的另一种常用工具，它描述活动的顺序，展现从一个活动到另一个活动的控制流。活动图本质上是一种流程图。

活动是某件事情正在进行的状态，既可以是现实生活中正在进行的某一项工作，也可以是软件系统某个类对象的一个操作。活动在状态机中表现为由一系列动作组成的非原子的执行过程。

虽然活动图与状态图都是状态机的表现形式，但是两者还是有本质的区别：活动图着重表现一个活动到另一个活动的控制流，是内部处理驱动的流程;而状态图着重描述从一个状态到另一个状态的流程，主要有外部事件的参与。录入模块活动图如图3所示。

图3：UML的数据录入活动图

5建立采集系统对象模型

5.1建立静态对象模型

类图的设计是系统设计核心的部分，明确基本的类以及相互的关系有助于使用者进一步完善整个系统。

在整个系统中用到的主要类有系统管理员、数据、用户、用户界面定制、计算机、数据查询与显示、数据交换、数据备份与恢复、数据检查、地图操作、空间查询、空间分析。

类图是对包所涉及的类的详细描述。在类图中要详细描述每个类的属性和操作，如确定属性的类型是公开的还是私有的，每个操作的属性、参数的说明等。在类图中还需描述类之间的关系，如继承、关联等，在类图中用各种箭头表示，如图4的用户与计算机就是1 对n到多的关系，即一个用户可对应0 到多个数据。

图4：UML的类图

5.2建立时序图

时序图（Sequence Diagram）描述了对象之间传送消息的时间顺序，它用来表示用例中的行为顺序。当执行一个用例行为时，时序图中的每条消息对应了一个类操作或状态机中引起转换的触发事件。

图5：录入模块时序图

6结论

本文以地质灾害数据采集系统为例，采用UML作为系统建模手段，以Rational Rose作为实现平台的新一代面向对象建模技术进行了探讨，运用UML建模语言，设计了直观简单的系统用例图，并根据所要实现的功能完成了系统的动态建模工作，可供需求相似的应用系统在建模过程中借鉴。总之，利用UML进行系统建模是行之有效的，具有非常好的利用价值。

参考文献

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[5] 吴信才等.地理信息系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社，2009.

篇7

关键字：工程地质；多场耦合；构模技术；三维地质

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

在大型工程建设项目中，不管是在规划、勘察阶段，还是在设计、施工阶段都必须明确工程地质信息，进而准确的刻画出地质内部属性参数与几何构造的变化规律。在传统地质空间中，通常用CAD数字化图件和地质纸图表示地质信息，通过综合应用空间数据、GIS、三维领域以及计算机图像技术进行三维建模和可视化分析，用形象、直观的三维图形展示构造单元布置特征和内部参数分布领域，让工程信息从二维向三维以及四维过渡。近年来，随着科学技术的快速发展，三维技术逐渐成为工程界和科学领域的重点，并且成为国际性研究的重点内容。在计算机专家、地质工作人员、GIS人员的共同努力下，一些用于精确刻画地质特征的地质建模与可视化技术在实际工程中得到了应用，显示出三维模拟在空间分析、重构、过程、表示等方面的价值和潜力。

一、工程地质空间多场耦合构模技术发展以及概念

（一）工程地质空间多场耦合构模技术发展

在工程地质研究中，三维模拟研究整合了工程、基础、岩土、地球空间以及计算机等多种学科领域。近年来，国内外在工程地质方面的研究主要集中在实现技术、理论基础以及工程应用中。在工程三维模拟基础上方面，主要是在地质空间划分、认知、表达、映射的方面，逐步研究适合三维地质模拟的数据模型和数据构造。在工程地质三维实现技术中，主要研究三维体系构造与三维模型重构。通常将三维地质划分成地质数据处理、实物建模、空间模型和属性应用等，现有的三维地质建模方法包括：用于地质内部属性的建模方法，另一种则是用于内部属性的地质重构建模方法，例如：基于空间插值的建模方法，基于随机模拟不确定的建模方法。

从实际应用来看，地质可视化研究和三维建模一直都是工程界的急需的部分。在地质概念基础上对地质工程实体模型的特征属性以及单元结构进行分析，是为进一步分析地质现象和过程提供新的视野和方法。早在上个世纪九十年代中期，很多国家的专家人员已经认同了三维地质模拟作用和概念，并且开展了一系列应用探究工作。但是目前的三维模拟技术仍然以空间展示和直观描述为主，被广泛应用于地质属性可视化展示和地质体表示、数值模型处理以及后处理几个领域，更深层次的应用相对较少，同时工程地质潜力也没有被完全挖掘出来。

从整体来看，工程地质三维模拟方法、理论、技术还哦初音岛应用、研究的初级阶段，很多问题都有待解决。根据目前的技术水准和理论基础，完全实现三维地质模拟仍然需要10到20秒时间。需要开展的项目仍然包括：平面设计、实体地质、地质模拟、三维空间拓扑的数据结构以及模型、三维地质结构、数形模型的统一和融合技术。通过研发的4D或者3D定量空间，不断研究地质模型和数据的不确定表示和准确性检验等。

（二）多场耦合构模概念

从地质场观念来看，地质工程三维模拟是对地质场地信息、物质、特征进行的三维再现、重构与分析的过程。一种是地质场地属性参数，它是不同的地质体界面、化学物理以及水文工程等方面的反映，并且连续分布在三维空间上，明确边界形态。另一种则是地质结构场，它是不同地质、地质体界面与地质体结构形态的空间反应，有相对明确的边界，让控制性数据以离散的形式分布。在地质空间，地质结构和属性不仅具有良好的套合关系，而且在特性和成因上相互关联。在工程实践中，通常根据参数特征划分结构场地控制界面。从另一个层面来看，参数分布情况和地质体埋藏深度、几何形状、周边地质具有直接的关系，几何结构不尽展现了地质空间分布，同时也控制了内部数形参数。因此，可以在地质结构的基础上，对参数特征进行预测、推断，在日常工作中也有这方面的需求。明确工程额地质属性参数和几何结构关系，不仅具有良好的理论基础，另外在三维模拟中也有良好的指导意义。

在三维空间内部，地质结构通过重构模拟能够生成三维结构模型，如果是在地质属性上进行模拟重构，则就可以生成三维地质属性模型。由于三维结构模型侧重于几何形状、空间形态、拓扑关系反应，所以对展示地质体属性参数造成了很大的影响，通常是将同一单元的参数特征假设为始终不变。在这过程中，三维属性能很方便的表达内部属性参数，对综合分析和统计计算具有很大作用，但是它不包含拓扑关系与几何形体等方面的信息。

二、工程地质空间多场耦合研究框架

综合目前已有的三维地质结构、异性建模与应用情况，基本的研究框架如图一、所示，由于工程地质多场耦合模型要求必须对的工程拓扑关系、几何形状、内部数形进行统一、完整的分析、描述。因此必须从矢量与体元模型相结合的方式，对不同地质进行空间表达、映射。在实际操作中，可以根据地质晶胞、边界表示的数据模型，搭建数据结构，进而解决工程地质形态、内部属性和拓扑关系的信息参数。通过这种描述方式，边界模型作为最成熟的三维矢量表示方法，拥有速度多快、算法简单的优点，但是数据构造相对复杂。

图一、地质空间多场耦合构模技术总体框架

地质晶胞作为三维结构的变种，在XY平面，它是标准的Grid部分，在Z方向上根据地层界面和数据场地进行划分，进而形成和实际界面比较接近的三维空间部分。

在地质属性三维重构中，为了更加真实的反映出空间部分地质结构、非均值属性对参数的约束、控制，引入了地质约束下的参数插值。由于地质约束包括数字定量、侵入体空间分布、地质约束等，在现有的技术中药实现地质约束定量化表达，就必须采取对应的方法。一是在地质数据处理中，通过沉淀定性的约束条件和沉淀环境，将定性的约束条件转换成用数字表达的控制性参数。再在地质约束带下，对网络体数形参数进行外推内插，这是最容易最现实的方法。另外一种方法，则是改进实现和建模方法，通过运用程序设计，方便高程调整、交切处理等复杂界面的处理，再将控制界面的几何形体约束条件转换成计算机编程、识别规则。需要注意的是，该方法必须结合地质环境，对各种建模方法进行改进、优化，所以实现难度较高。

在同一单元内部参数插值中，由于岩浆岩、沉积岩、变质岩产出形态差异较大，所以内部属性插值必须使用不同的解决方案。沉积岩，只要地质年代相同，沉积结果就会拥有相同的属性。为了从根本上解决属性参数插值问题，也引入了等时地层的方法，先假定各个部分都是可以对比的，也可以作为一个次一级的层段，再将相邻地质属性和模拟的地层联系起来。

结束语：

工程地质空间三维耦合构模技术作为突破地质数字化的关键，耦合过程则是信息传递与集成的过程，同时也是工程地质体到空间数据，再到空间信息、知识决策的过程。因此，在实际工作中，必须根据技术发展、耦合框架，从根本上保障构模技术研究与发展。

参考文献：

[1] 朱良峰,李明江,孙建中等.工程地质空间多场耦合构模技术研究[J].岩土力学,2012,33(8):2500-2506.

[2] 李世海,李晓,刘晓宇等.工程地质力学及其应用中的若干问题[J].岩石力学与工程学报,2006,25(6):1125-1140.

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[论文摘要]在提出地方政府利益的基础上，从地方利益需要、地方政府间存在的制度差距、制度后发地方政府的制度短缺、制度模仿、技术模仿之间的相关等方面论述地方政府间制度模仿的现实性,从制度的普遍适用性、制度的公共产品属性、制度的可设计性等方面论述了地方政府间制度模仿的可能性，并得出地方政府间存在着制度模仿现象，而且是解决我国地方制度问题的一条有效途径的基本结论。

制度模仿是后发国经济发展过程中广泛存在的一种现象。这种现象在当前我国地区间经济不平衡发展的过程中也普遍存在，处于转型期的我国各地方政府间的制度模仿是必要的。

一、地方政府间制度模仿的现实性

（一）地方利益的需要。地方政府是指由中央政府依法设置的，治理国家部分地域或部分地域某些社会事务的政府。在形式结构上，“地方”有着行政区特点，它在地域界限上对应省、市、县等中级行政区。

地方利益属于社会利益中的群体利益层次。对地方来说，其最大的利益主体是地方所对应的行政区的政府。群体中各个体的共同利益是群体利益所包含的另一类利益，即行政区的政府应当是地方所对应的行政区中各个人和所属各部门、各单位的共同利益代表和体现者，因此其利益主体也是地方政府。地方政府是地方上述两种利益的主体。当前我国处于社会主义初级阶段，中央与地方、地方政府之间存在着种种利益矛盾。地方政府作为地区经济的组织者与管理者，其制度安排总是倾向于本地区的局部利益。市场经济中，不同集团和个人都是作为利益主体而存在的，其活动蕴涵着效用最大化的动机。地方政府作为一种经济主体，并不是大公无私的利他主义者，而是要在其理性决策的基础上追求行政区域内的经济利益的最大化。

（二）地方政府之间存在的制度差距。制度模仿出现的前提有效率的制度的存在。制度存在有效率和无效率(或低效率)的区别，地方的制度差距主要表现为制度效率的差距。地方经济发展过程中现有的制度并非总是有效率的。制度僵化以及地方政府对制度的惰性容易长期存在，进而可能使制度不能对制度环境的变化做出相应的调整，并导致制度无效。

低效率制度之所以能够长期存在，有制度区域的不同利益关系导致的原因，地方政府所代表的地方共同利益又包含多个利益集团，利益集团的权力结构或力量的对比是决定制度变迁的主导因素。事实往往是各既得利益集团作为旧有低效率制度的获益者，总会阻碍旧有制度的改革，使低效率的旧有制度大量存在。

（三）制度后发地方政府的制度短缺。从中国改革的目标及其20多年来呈现出的特征来看，这种改革属于需求诱导式的制度变迁，它是一种渐进式的变迁，其过程往往表现为局部变迁，在实践中经常性发生制度安排层面上的创新。局部的变迁使地方的制度发展并非一致，制度短缺的情况也存在其中。制度短缺，其原因是开放经济中人们的制度需求大于实际制度供给。制度需求反映各利益主体对新制度的期望，不存在实际发生的成本与代价。而制度供给意味着规则、习惯的重新确立，必然伴随着成本和风险。因此制度供给通常滞后于制度需求，两者之间存在着明显的时间迟滞。制度变迁过程中，当制度需求与制度供给之间的时滞被持久延续并成为大量存在的现象时，制度短缺便出现了。

（四）制度模仿、技术模仿之间的相关。制度结构及其互补性对制度变迁绩效产生决定性影响，同时要求制度变迁的整体性、协调性，这样决定了在一个相互联系的制度体系和结构中，只模仿其中的单个或一部分制度，放弃对制度体系和结构中其它制度的模仿是不可能的。否则制度模仿不可能有效率，已模仿的制度也不可能真正发挥作用。制度模仿与技术模仿之间存在着高度关联性。技术作为经济增长的内在因素之一，在具体的某一国家和特定历史时期，它与制度在促进经济增长的作用上存在着某些差异，它们的重要替出现。但总体而言，技术与制度是相互关联的、相互作用甚至相互决定的，技术与制度是不能分割开来的。

二、地方政府间制度模仿的可能性

（一）制度的普遍适用性。制度的普遍适用性表现为，制度有一般而抽象、确定和开放这几个特点。同时表现在制定制度的基本原则、理念、技术具有普遍适用性。而普遍适用性往往是有效制度的特征。制度是可以通过模仿产生的，但是外生的制度必须要和交易系统相结合才有可能成为有效的制度。成功的制度会引起大家模仿，但这种制度在一个交易系统的成功并不代表它具有普遍的适用性。制度和交易系统的具体条件相适应，制度不应该在无确切理由的情况下对个人和情境实施差别待遇。因此，制度必须要有一点调整的余地，以便允许行为者通过创新行动对新环境作出反应。

（二）制度的公共产品属性。任何有价值的资源不在公有产权，或者说不存在不受限制的共同财产。因此，如果制度可以看作是一个公共产品的话，那它也是一个物理范围内的公共产品，即制度必然会附属于一个特定的既得利益集团或者分配占优集团。

公共物品具有非排他性与非竞争性的特点。被模仿制度具有公共产品属性。制度属于公共产品，但又是一种特殊的公共产品，其特殊性就在它的扩展效应和学习效应。新制度经济学指出，制度供给不足的主要原因在于“搭便车”行为，普遍的“搭便车”倾向是无效或低效的旧制度迟迟不能被有效制度替代的原因。模仿创新型制度变迁实际上是一种合法的搭便车行为，但与技术模仿这种搭便车行为不同的是，率先创新者并不一概反对这种利益外部化的移植，甚至有可能给予一定的支持来鼓励制度的移植，以谋求制度的规模效益。

（三）制度的可设计性。按照柯武钢、史漫飞的观点，内在制度是群体内随经验而演化的规则，外在制度是外在地设计出来并依靠政治行动由“暴力”强加于社会的规则。制度结构的演进和发展是通过自发演进与人为设计两条途径进行的。一方面，人对制度变迁的认识是不全面的，只有在实践中逐渐提高相关知识，才能更好地接受、实施新制度。另一方面，制度演变的过程中，如果没有一些外在或者外生力量，只通过自生自发的路径，可以但不一定会产生出有效率的社会制度。因此，应该认识到制度变迁的过程既是社会自发的，又是可以外生的，制度的外生经常通过制度的模仿来进行，但是外生的制度必须和具体的环境结合，即最终达到内生化。

总之，当前我国地区发展不平衡的情况是存在的，缩短乃至消除差距是建设和谐社会的需要，除了历史地环境的因素以外，我国地方间发展不平衡进而导致的欠发达问题，相当一部分是由于当地发展政策和当地制度的取向所致。而对制度问题的解决，地方政府间的制度模仿是一条有效的途径。事实上，地方政府间的制度模仿一直存在，经济发展中处于下位的地方近年来意识到了制度模仿的重要性，也有制度模仿的具体表现。但应该注意到，制度模仿必须与自身的实际相结合，与非正式制度的变迁相配合，与基本政治制度相契合，才能真正达成促进经济发展的目标。

参考文献：

[1]崔鑫生、李芳著，《制度的性质》，中国商务出版社，2007：27，71，146.

[2]诺思，《经济史中的结构与变迁》，上海人民出版社，1994.

[3]田穗生，龙朝双等，《地方政府学》，中国地质大学出版社，2001:5.

[4]姜德波著，《地区本位论》，人民出版社，2004:23，63.

篇9

近年来，潍坊市以实施“双保工程”为总抓手，以规范土地执法监管为目标，以落实共同监管责任为重点，在建立健全共同监管“五项机制”的基础上，采取“三扣三停三禁”综合施治措施，对土地违法案件发现不及时、报告不及时、整改不到位的县市区和乡镇街道动真的、来实的，采取组织、经济、政策“三管齐下”，从根本上解决各级党政领导和部门主要负责人责任不明晰、履职不到位的问题，增大了土地违法单位或个人的风险、成本，做到预防与惩治并举，收到了明显成效。

“三扣”。一是扣减建设用地指标。潍坊市委、市政府规定，对违法用地面积大、不能按时整改到位的县市区，严格按照15号令实施问责，同时扣减建设用地指标，违法占用耕地1亩扣减1亩，违法占用基本农田1亩扣减2亩，把扣减的指标优先安排使用到重点项目和依法集约用地先进单位。近四年全市扣减建设用地指标2900亩。二是扣减财政办公经费。立足管住、管好土地，积极运用经济手段遏制违法用地行为发生。2012年，安丘市政府出台办法，将国土资源执法监管、城乡建设用地增减挂钩工作与乡镇财政经费使用相联系，按增减挂钩项目补助标准的2倍扣减财政经费，即镇街每发生1亩违法用地扣减财政经费42万元；对违法用地整改不力、违法问题突出的镇街，由纪检监察部门给予相关负责人党纪政纪处分。峡山生态发展区出台规定，对因违法用地问题被上级扣减建设用指标的街道，每扣减1亩计划指标从财政拨款中扣减20万元经费，同时对列入全市违法用地重点街道的主要负责人实行约谈问责，一年内不得提拔使用。三是扣减村干部工资。村（居）是遏制违法违规用地的最前沿，也是薄弱环节。去年以来，潍坊市积极探索将违法用地责任分解到包片干部和村“两委”成员，从源头上杜绝违法用地发生。昌邑市各镇街与包村干部、各村（居）支部书记或村主任签订《土地使用管理责任状》，将土地违法情况与干部使用、工资相挂钩。近三年，昌邑市根据“责任状”规定，因为制止违法用地不力，共有10名、5名和2名村支书（主任），分别被扣发1到6个月的工资，在全市起到了很好的警示教育作用。峡山生态发展区王家庄街道出台办法，规定街道年度工作千分考核中，出现违法占地的实行一票否决，并扣减村“两委”干部工资1000元、扣减包村干部500元。

“三停”。一是停止申报城乡建设用地增减挂钩试点项目。凡是发生土地违法问题的县市区和乡镇街道，一律停止增减挂钩试点项目申报；二是停止土地综合整治项目市级验收。对违法用地案件查处不力、整改不到位的，坚决停止土地综合整治项目申报和市级验收；三是停批一切土地审批业务。对违法用地问题突出、整改不力的县市区和乡镇街道，停办一切土地审批业务。

“三禁”。一是禁止用地项目观摩点评。凡纳入观摩点评项目的用地必须经过市、县两级国土资源部门审查，未经审查或审查不合格的项目，一律不得列入观摩点评。潍坊市委市政府下发了《关于严格审查观摩点评项目用地严禁弄虚作假行为的通知》，把制止违法用地作为确定观摩点评和招商引资项目认定的前置条件。二是禁止招商引资项目认定。在招商引资项目认定中，凡无合法用地手续或手续不全的项目，一律不得纳入招商引资项目考核。近三年，分别有74个项目因用地审查不合格被取消。三是禁止干部提拔重用。对市县党委管理的干部，在任职期间违法批地、违法占地被立案处理的情况，作为选拔任用的重要依据。潍坊市委组织部、潍坊市国土资源局等十二个部门联合下发了《干部监督信息沟通暂行办法》，因涉嫌土地违法和整改不到位的干部，一律不得提拔，不得评先树优。近三年，因涉嫌土地违法和整改不到位先后有6名县级干部、74名科级干部受到处理，取消了提拔使用资格，起到了良好的警示作用，促进了监管责任的落实。

篇10

一、创设机会， 激发欲望

刚步入高中的学生的空间想象能力有限，在学习《地球的运动》这一节时，学生对太阳直射点的回归运动及全球昼夜长短的变化理解有困难，学校配备的晨昏仪仅为地球与晨昏圈、太阳直射点的组合，没有绕日公转的演示。为了让学生理解得更透彻，教学中我以自己为太阳，一手托着晨昏仪，一手捏着直射点，做起了绕日公转运动。我耐心详细地讲解后， 由于受仪器限制，仍有不少学生以迷惑的眼神望着我， 于是我决定引导学生动手制作地理教学模型。

二、集思广益，优化方案

根据我的提议，不少学生纷纷提出自己的设想和设计方案，为集思广益、群策群力，我把对该问题有所思考并积极提出设想的学生组建成一个小组，并任命了小组长。之后，小组长多次召集成员在一起，就各自的设想和方案畅所欲言，并通过讨论确定较合理的方案。图1中的a图是大家确定的双轴、双层轨道方案。

研讨中，大家感到初步方案虽然很好地控制了地轴的指向，但还存在一些问题。比如当两个轴滑到两个圆环交界处时还需要人为矫正方向，使整个演示过程不顺畅，且轨道及支架等的制作十分困难。接着大家再次探究，拓宽思路，试着寻找使模型运转更顺畅的方法。受学校废弃地球仪支架的启发，有学生提出以齿轮作为传送方式进行设计。经过大家不断修正和优化，最终形成齿轮传送方案（如图1中的b图）。

齿轮传送方案借助了五个齿轮，两两咬合，当支架绕此轴旋转时，中间的三个小齿轮起传送作用，带动另一个齿轮与支架转动反方向且角速度相同旋转，并以此齿轮的旋转带动地球的转动，从而使地轴的指向保持不变。

三、合理分工，有序加工

方案确定好以后，我和学生一起讨论制作材料、制作工具和制作中应注意的问题，列出详细清单如下。

1.制作材料方面：夜半球罩，地球仪，示意太阳的小红球，示意太阳直射光线的铁丝，连接夜半球罩的半圆铁丝，齿轮，支架，螺丝钉，胶水，表示节气及月份的刻度盘，模型底座等。

2.制作工具方面：锯，锥子，锉刀，圆规，尺子，剪刀，钳子，量角器，小刀等。

3.制作加工时应注意的问题： （1）地轴倾斜角度的调整。（2）使夜半球罩稳定放置在支架上，并减小它与支架的摩擦。（3）夜半球罩与支架垂直，直射光线与半圆铁丝和支架平行，和夜半球罩外沿垂直。（4）齿轮既要咬合良好，又要能顺利转动。

明确了以上问题之后，组长给成员合理分工，让大家按照具体分工制作配件，最后再将各配件整合在一起，逐步完成模型的制作，实物图如图2所示。

四、交流分享，反思提升