针对地质对象的复杂性，难以用传统的CAD方法进行三维地质模拟，法国南锡大学Mallet教授于1989年提出地质对象计算机辅助设计(Geological Object Computer Aided Design，GOCAD)的研究计划。经过近二十年的发展，该计划所取得的成果已经广泛应用于石油、天然气工业等领域，取得不菲的成就。
北京大学从1992年开始，开展三维地质空间信息系统(Geological Spatial Information System，GSIS)研究计划，欲建立供地质信息共享、数据分析处理、决策支持和辅助科学研究与教学的信息系统(李魁星等，1999)。
英国地质调查局(British Geological Survey，BGS)从2000年开始开展了一个为期5年的数字地学空间模型项目(Digital Geoscience Spatial Model Project，DGSM)的研究计划(Smith，2005)，欲建立一个共享的全国范围内的三维地质模型，供具有权限的用户使用。目的在于将英国地质调查局所拥有的地质数据，经过有经验的地质专家和信息技术人员的共同努力，将隐藏在地下的地质信息以数字模型的形式揭示出来，并采用可视化的形式供客户开发和利用。
波兰率先建立了欧洲范围内的第一个国家级的三维地质模型，用于地热资源评价与管理等领域(Malolepszy，2005)。
从1990年开始，受加拿大联邦政府与地方政府基金的支持，提出国家地质测绘计划(National Geoscience Mapping Program)(Keller et al.，2005)，用来促进交叉学科的发展，并致力于建立一个区域级的三维地质模型。先后在 Manitoba地区建立了水文地质模型，用来进行水资源保护研究。又在2000年前后，利用数千个钻孔数据，采用一定的插值方法建立了区域地质模型，进行地下水调查研究(Logan et al.，2001；Sharpe et al.，2002；Thorleifson et al.，2003)。
同济大学朱合华和李晓军(2007)从当今信息化技术在岩土及地下工程的研究现状与趋势出发，在数字地层(朱合华，1998)的基础上，系统完整地提出了数字地下空间与工程(Digital Underground Space and Engineering，DUSE)的概念，即为地下空间与工程提供开放的信息组织方法和信息发布框架，建立完整的数据标准及数据处理方法，并提供可视化手段及相关软件。对地下空间与工程的基本理论框架体系进行了研究，分别从工程、信息、服务和软件架构四个角度对体系进行描述和定义，给出了地下空间与工程的数据分类体系与数据标准化方法，将地下空间与工程中的对象建模分为地质体建模、地下管线建模和地下构筑物建模三大类。本书则是在该系统下地质建模方法的核心研究内容。
外校的吧？地下>桥梁>结构>其他>岩土分数神马的都是浮云考录比根据上面的不等式，从10:1到5:1左右。热门程度跟难度是接近的。
工程对象主要指建筑在地面以下，为满足特定功能，按照事先设计而修筑起来的建(构)筑物。例如，为缓解大城市中心城区的交通拥堵，及中心城区与周边地区的交通辐射作用而修建的轨道交通工程；在矿山工程中，为实现安全、高效的矿产资源开采而修筑的采掘工程。这些工程是数字地下空间与工程的主要研究内容(李晓军等，2006；朱合华等，2007)。
以矿山为例，开采生产是在三维地质环境中进行的。为了有效、安全地组织生产，必须针对不同的矿产资源的赋存特点及开采条件，以开采为中心，建立运煤、通风、运料排矸、排水等地面和井下生产系统，做好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应及生产技术管理。而这些生产系统是通过建立在不同深度和不同位置的岩层及矿体的巷道工程，以及用于矿体开采的工作面来实现的，统称为采掘工程。矿山中所有采掘工程构成一个大的空间网络系统。采掘工程本身也具有一定的几何形态特征，分布在一定的空间位置，具有一定的属性特征(如用途、规格、支护类型、开采方式等)，采掘工程之间、采掘工程与地层岩石之间具有一定的空间关系，同时随着矿山生产活动的进行，采掘工程也有从初期的建设、生产过程中的维护到生产结束后报废的历史过程。显然，这样庞大的系统工程，仍用传统的工程管理措施已经远远跟不上时代技术进步的需求。
概括地讲，地下空间由离散地质对象按照一定空间排列关系组成三维实体空间。无论是地质对象还是工程对象，其共同特征是具有真三维特点，即具有空间几何特征、属性特征、空间拓扑关系和时间特征。地质对象和工程对象构成我们所要研究的地下空间，图2.1为在矿山环境下，为矿山开采而修建的工程对象。
盾构隧道(张凤祥朱合华傅明德编着)
盾构隧道施工手册
不一定导师强，将来找工作就强。如果导师很强，项目很多，那研究生很多都是打内酱油的，给老板容当廉价劳动力的，那样很难学到真东西，最多将来给你推荐个好单位，找找熟人，并且那样的导师如果爱面子不愿意给你推荐，总想让你自己靠自己的本事去找工作的话，你就惨了。如果导师项目少，但科研很认真，很想让你学到很多理论或实践的真本事，那你可能就凭自觉在硕士三年学到很多比博士还牛的东西，另外没事的话经常和导师交流交流工地的现场经验，虽然你可能不会去工地，这样的话，在找工作面试笔试时，你就可以拖颖而出，很多单位招人，不排除招收有关系的，但更重要的是你如果能力很强，单位会更喜欢你。我同学去铁四院都不是靠关系的，就是凭本事。
Houlding于1993年提出3D GMS，就是运用计算机技术在三维环境下，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，并用于地质分析的技术。它是随着地球空间信息技术的不断发展而发展起来的，由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成的一门新兴学科。
从广义角度，三维地学建模是研究地理学(geography)、地质学(geology)、地球物理学(geophysics)及大地测量学(geodesy)等与地球相关的学科领域的地质建模问题。从工程的角度考虑，更愿意从狭义的角度去定义(钟登华等，2006)，即三维地质建模就是指在野外地质勘察和室内地质资料分析的基础上，利用计算机量化(数字化)描述地质对象的几何形态、拓扑关系(地质结构体间的空间关系)和物性信息等，包含的元素层次有点(地质点)、线(钻孔、平硐路径)、曲面(地层面、断层面等)、交线(地层与断层的交线)、闭合区域体(断块、地层块、岩脉等)、网络(断层网络)、属性(年代、密度、孔隙度等)。通过对研究区域这些对象的一维、二维和三维信息数据综合解释后重构建立而成的复杂整体计算机模型。
美国前副总统戈尔在20世纪末曾作了一篇题为“认识2l世纪我们这颗星球——数字地球”的论述。指出数字地球能嵌入巨量地理信息，并对我们这颗星球进行多分辨率、三维的描述。受到数字地球这一概念的影响，朱合华(1998)和朱合华等(2002)提出数字地层的概念，即利用现代的计算机技术，将原始地层信息(由地壳运动和周围环境引起的)和施工扰动地层信息(由人类工程活动引起的)用数字化的方法直观地展现出来。
历任院长：项海帆、李永盛、李永盛、朱合华、顾祥林(现任)
历任党委书记：程鸿鑫、楼梦麟、陈世鸣(现任)
名誉抄主编：张咸恭
主编：王思敬袭
副主编：伍法权 黄润秋殷跃平 胡瑞林 宋玉环（专职）
编委：（按姓氏笔划）
化建新 王思敬 王恩志 王 清 兰恒星 孙进忠 冯夏庭 伍法权 李广诚 李国敏 李天斌 李 晓 朱合华 刘大安 刘传正 刘汉东 许再良 许 强 宋玉环 吴青柏 吴树仁张 炜 张永双 陈剑平 汪 稔 胡卸文 胡瑞林 尚彦军 尚岳全 武 强 施 斌顾国荣 秦四清 聂德新 殷跃平 唐辉明 常 旭 崔 鹏 黄润秋隋旺华阎长虹 韩文峰 彭建兵 戴福初名誉编委：张倬元 孙广忠 黄鼎成 陈德基 顾宝和 肖树芳 李毓瑞罗国煜 张苏民 杨志法
海外名誉编委：H.Brian 赵 坚（J.Zhao) 李焯芬（C.F.Lee)
海外通信编委：盛祝平（Zh.P. Sheng) 岳中琦（Z.Q.Yue) 王功辉（G.H.Wang)
中文编辑：宋玉环 刘 英
英文编辑：岳中琦 盛祝平
国家重点基础研究发展计划（973计划,2011CB013800）：城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论，2011,8，首席科学家；
国家自然科学基金项目(40672184)：软弱破碎隧道围岩渐进性破坏分析与松动荷载预测研究，2007.1-2009.12，项目负责人；
上海青草沙投资建设发展有限公司：青草沙水源地原水工程输水隧道衬砌结构接头试验研究，2008.5-2009.6, 项目负责人；
国家科技支撑计划（2006BAJ27B05）：城市地下空间建设工程化技术开发，2007.1-2010.12, 项目负责人；
国家863计划（2006AA11Z102）：大深度大断面地下穿越工程与微扰动施工研究，2007.1-2008.12, 项目负责人之一；
国家自然科学面上项目(50579093)：岩石高边坡裂纹扩展过程的无网格方法模拟研究，2006.1-2008.12，项目第二负责人；
国家自然科学基金重点项目（50639090）：深部岩体工程特性的理论与实验研究，2007.1-2009.12，项目第四负责人；
国家科技攻关项目（2005BA908B06世博科技专项）：世博园区数字地下空间基础平台与应用研究, 2005.10-2007.12, 项目负责人之一；
厦门东通道工程指挥部：厦门东通道(翔安隧道)数字海底隧道工程应用研究, 2005.10-2008.12, 项目负责人 ；
国家科技支撑计划（2006BAJ27B04）：城市地下空间防灾减灾技术研究，2007.1-2010.12, 项目第二负责人 ；
海南省交通厅：琼州海峡跨海公路通道规划研究，2005.8-2006.12, 项目负责人；
上海市重大科技攻关计划（04dz12011子项）：崇明越江通道隧道工程三维数字模型与信息管理系统研究，2004.8-2006.12, 项目负责人；
上海市重大科技攻关计划（04dz12010）：城市地下空间开发应用核心技术和关键问题研究，2004.8-2006.12，项目技术总负责人，并负责承担子项“地下空间防灾安全关键技术及其应用”研究；
第四届高等学校教师奖励计划：三维数字地层信息管理系统关键技术研究，2003.1-2007.12,项目负责人；
国家自然科学基金项目(40172095)：隧道围岩可视化数字地层信息系统与施工监控研究，2002.1-2004.12，项目负责人；
国家“863”计划（子项）：盾构地层适应性设计理论、方法和模拟试验台，2003.3-2005.3，项目负责人；
国家重点自然科学基金(59738160)：受施工扰动影响的土体环境稳定理论和控制方法，1998.1-2001.12，第3完成人；
上海市重大科技攻关计划（04dz12010子项）：超长大断面管幕－箱涵推进技术研究与应用，2003.10-2005.12，项目负责人之一;
交通部西部交通建设科技重点项目（2003-318-000-22）：连拱隧道建设关键技术研究，2002.4-2005.5，项目负责人；
云南省交通建设科技项目TST(2001)209A:元磨高速公路隧道围岩分类及应用研究，2001.10-2003.12,第4完成人；
云南省交通厅科技项目：元磨高速公路隧道动态反馈设计与信息化施工研究，2003.10-2004.10，第3负责人；
国家自然科学基金：岩土介质随机形变场仿真模型识别理论，1993.1-1995.4，第2完成人；
福建省交通厅、罗长高速公路指挥部：大跨度连拱不对称高速公路隧道设计与防排水技术研究，2000.9-2002.4，项目负责人；
韩国三星建设公司技术研究所（国际合作项目）：Dynamic Construction Monitoring for Retaining System and Existing Structures of Deep Foundation Pit(Technical Report)，，1997.9-1998.9，项目负责人；
国家教育委员会留学回国人员基金（100-144-08-040）：盾构隧道施工监控跟踪系统的开发与应用，1996.11-1997.4，项目负责人；
日本大阪土质试验所（国际合作项目）: Designs and Analyses on Underground Structures，International co-operation project with Geo-research Institute of Osaka, Japan, supported by Osaka Traffic Bureau，1994.6-1995.12，项目负责人；
日本大阪土质试验所（国际合作项目）: Studies on Construction Simulation of Shield Tunnelling，International co-operation project with Geo-research Institute of Osaka, Japan, 1995.3-1996.6，项目负责人；
上海市市政局重大工程科技攻关项目：崇明越江通道风险评估，2002.5-2004.3,项目第5负责人；
同济曙光系列软件的研制与设计,1996-今，项目负责人：朱合华，丁文其，李晓军，蔡永昌等。
自20世纪80年代以来，研究人员提出了许多三维地质模型来模拟地质体，使这方面的研究有了长足的发展。通过对国内外大量的三维地质建模方面的文献和专业软件的研究分析，三维地质建模方法大体可归纳为三类：离散点源法、剖面框架法和多源数据耦合建模法。
1.2.3.1 离散点源法
在地质找矿中，经常需要根据少量的离散点采样数据(如地质测绘或钻孔资料)来获取地质体的形状，从而为进一步指导找矿起指导性的作用。因此，研究如何实现空间散乱点数据场可视化的方法具有一定的意义。
Carlson(1987)从地质学的角度提出了地下空间结构的三维概念模型，并提出用单纯复形模型(Simplicial Complex Model)来建立地质模型。Victor(1993)、Pilout(1994)则具体应用Delaunay四面体的三维矢量数据模型研究离散点地质建模问题。Lattuada(1995)对3DDT(3 Dimensional Delaunay Triangulation)在地质领域内的应用进行了研究，表明四面体格网能很好地用于地质体的三维建模，优点包括：四面体单元易于建立索引；模型易于手工编辑；可通过相邻关系导出拓扑结构；约束三角剖分易于实现面约束；四面体非常便于可视化，同时具有较高的表达精度；易于实现搜索和关系查询等。Courrioux et al.(2001)基于Voronoi图实现了地质对象实体的自动重构。Frank et al.(2007)采用隐函数法(implicit function)表达三维曲面，对离散点集进行三维重构(reconstruction)，用来模拟断层和盐丘(salt dome)。杨钦(2001，2005)利用离散点源信息构建地层与断层结构面，依此作为约束条件约束Delaunay剖分建立三维地质模型。
钻孔数据也属于一种点源信息。它实质上是将原始的点、线数据进行有效的分层，根据各层面标高应用曲面构造法来生成各个层面或实体。围绕钻孔数据进行三维地质建模已有许多学者进行了研究，其中较早利用钻孔数据进行三维地质模拟的是加拿大学者Houlding(1994，2000)，利用钻孔孔口点位信息进行 Delaunay三角剖分，作为“主 TIN(Primary TIN)”，其他地层面则通过高程映射实现。张煜等(2001)对其建模方法进行了深入研究与发展，在垂直钻孔的理想状态下，采用三棱柱(Tri-prism，TP)数据模型建立三维地质模型，并给出了相关的剖切算法。Lemon et al.(2003)采用“地层层位法”建立三维地层模型，并采用自定义剖面(user-defined cross-sections)的方法对地质模型进行局部交互修正。吴江斌(2003)、朱合华等(2003)提出一种基于钻孔数据的二分拓扑数据结构的建模算法，尝试采用基于钻孔数据的四面体体元模型构建地下三维地质模型；四面体结构在表达复杂结构上则较灵活，但是使用四面体表示空间实体会产生大量的冗余，且生成四面体的算法比较复杂。张芳(2005)采用Delaunay三角构网技术，利用钻孔数据构建三维地层层面模型，同时引入“界面分片”思想，以适应于海量数据模型的可视化表达，但缺少对地质体属性信息的表达。在三棱柱模型的基础上，针对钻孔存在偏斜问题，类三棱柱(Analogical Tri-prism，ATP)(齐安文等，2002)、广义三棱柱(Generalized Tri-prism，GTP)(Wu，2004)方法先后被提出，用来进行三维地质建模，已被证明广泛适应于矿山、石油等深部地质问题建模；同时，似三棱柱(Similar Triprism，STP)(Gong et al.，2004)也被提出用于解决钻孔倾斜问题，如郑蔚等(2005)基于钻孔数据采用STP建立三维地质模型对地下空间进行虚拟漫游。STP与GTP本质上是相同的。基于钻孔数据建立三维地质建模，这一看似简单的数据模型方法，经历了10多年的发展历程：从初期的TP数据模型，适用于钻孔垂直成层、地层等厚的理想情况，发展到STP、GTP适用于钻孔不垂直且地层不等厚的常见情况。
1.2.3.2 剖面框架法
剖面框架法就是在收集整理原始地质勘探资料的基础上，建立分类数据库，人工交互生成大量的二维地质剖面，然后应用曲面构造法生成各层位面表达三维地质模型，或者利用体元表示法直接进行地质体建模(Chae et al.，1999)。
利用地质剖面表达研究区域三维地质现象的初级形式是序列地质剖面法(朱小弟等，2001)。序列地质剖面构模技术实质是传统地质制图方法的计算机实现，即通过平面图或剖面图来描述地质构造，记录地质信息，如图1.2所示。其特点是将3D问题2D化，在空间上采用若干平行或近似平行的地质剖面来表达研究区域的地质分布特征，但它在空间表达上是不完整的，它把剖面之间的地层或构造分布情况留给工程设计人员去“想象”。这种构模方法难以完整表达3D矿床及其内部构造。
基于剖面信息建立真三维模型具有很大的发展空间，对于复杂地质构造区域具有很好的适应性，成为当前地质建模的主要方法之一。然而，基于剖面进行三维重构得到完善发展的是在医学领域，后来迅速扩展到其他领域。在医学领域里，通过电脑断层扫描(CAT)或者核磁共振(MRI)等技术，可以获得一系列相互平行的人体切片图像，通过提取对象的边界，基于轮廓线算法，生成三维人体模型。地质剖面信息同医学切片信息一样，都是反映研究对象的某一特定断面上的构造分布，可以借助医学三维人体建模技术来构造三维地质模型。较早将医学领域的切面三维建模引入地学领域的是在考古学方面的应用(Tipper，1976，1977；Herbert et al.，1995)，主要应用在古生物的三维重构方面，而应用在三维地质建模方面的文献并不很多。
图1.2 序列地质剖面构模实例
公认的剖面三维重构的代表之作是Keppel的文章(Meyres et al.，1992；Herbert et al.，1995，2001；Xu et al.，2003；屈红刚等，2003)。在Keppel的研究基础上，Meyres(1992)将剖面建模方法分为4个子问题：对应问题(correspondence problem)、构网问题(tiling problem)、分支问题(branching problem)和光滑问题(fitting problem)：①对应问题解决相邻剖面之间的轮廓线匹配问题；②构网问题主要解决轮廓线之间的三角形构网问题，考虑满足某个准则，例如最大体积法(Keppel，1975)、最小面积法(Fuchsetal.，1977)等；③分支问题是解决同一对象在不同剖面上的组成部分的个数不同的问题；④光滑问题主要解决将初始生成的三角网进行插值，从而得到更加光滑的三角网。
屈红刚等(2003)提出基于含拓扑剖面地质建模方法来实现复杂地质的三维建模的对应问题，邓飞等(2007)则对一般意义上的剖面地质建模进行了讨论。
1.2.3.3 多源数据耦合建模法
随着计算机性能的提高，具备了对海量数据的处理能力，人们对建立的地质模型要求也不断提高，希望能够建立高精度和高复杂度的地质模型(Turner，2003，2006；Calcagno et al.，2006；Kaufmann et al.，2008)。提高模型的精度可以通过插值的方法来实现，但更好的方法是通过增加约束信息来对初始地质模型进行细化，这就涉及耦合多源数据来建立地质模型的问题。
早在1993年，Houlding提出三维地学建模概念的时候就强调地质解释信息具备对模型的修正(revision)功能。并且指出矿业工程有地质勘探数据、人工绘制数据及施工数据，还有不确定性的需要通过地质统计学进行估计的数据(Houlding，2000)，最终的地质模型需要综合考虑这些种类不同的数据。
McInerney et al.(2005a，b)认为三维地质建模只能部分上是一个数字地质采样过程，更重要的是地质学家的人工解释过程。并且尖锐地指出，不要指望一些计算机软件能够自动并成功地“建模”! 让一个有经验的地质学家输入解释性的信息进行建模，是现实和必要的；而软件只是建模过程中提供便利的一个工具(There is no expectation that some computer software will successfully and automatically“builda model”! The reality is that interpretative input from a skilled geologist is essential to build a model；the software is simply a tool to facilitate the model-building process)。其要求实际上是，地质建模不仅要考虑地质勘探所获取的确定性数据，还应加入地质工程人员对地质构造的解释性数据，这就构成多源地质建模的基本思想。
Mallet(2002)针对地质体建模的特殊性和复杂性，以点、线数据为主要数据源，建立以三角形为基本单元的三维曲面，采用离散光滑插值技术(Discrete Smooth Interploate，DSI)使曲面的粗糙度最小，并作为GOCAD的核心技术，得到了许多地球物理公司和石油公司的支持。
相比较国外以石油、矿业工程为主要应用领域的三维地质建模，钟登华等(2006)则从水利水电工程地质领域，研究多源地质数据建立坝区的三维地质模型。Wu et al.(2005)提出一种逐步细分的多源数据集成地质建模方法，考虑到地质数据大多比较稀疏和低采样率的特征，采用逐步细化的方法对初始地质模型不断修正。
地质构造的复杂性和认识的阶段性，使多源地质建模引起越来越多的研究兴趣。32届国际地质大会(International Geological Conference，IGC)于2004年在意大利佛罗伦萨召开，在“地质的复兴(The Renaissance of Geology)”(Zanchi et al.，2007)议题上，多名国际知名的地学建模专家共同提到了多源地质建模问题。其中，Zanchi et al.(2008)借助商业软件对意大利境内阿尔卑斯山(Alps)利用多源地质建模问题进行研究，并应用于滑坡稳定性分析。西方发达国家主要将地质建模应用于能源与环境领域，这是为数不多的在工程建设领域开辟蹊径的研究。无独有偶，Kaufmann et al.(2008)尝试采用多源地质建模，研究在废弃煤矿巷道内进行天然气储存问题。
总体来看，三维地质建模技术是一个从简单地层模拟到复杂地质构造模拟的发展过程。从最初基于单一数据建立简单层状三维地质模型，到综合利用多源数据建立复杂地质模型，能够反映地质构造的空间特征。
