随着经济建设的不断发展,国家对各种能源与矿产资源的需求越来越多,浅层地表资源勘探和开发的程度已经很高,勘探发现新的资源的难度越来越大。而地下深层矿产资源由于受技术方法的制约,开发程度很低,具有很大找矿潜力,将是新时期支撑国家经济建设和发展的重要矿产资源来源。通过长期区域地质调查、矿产普查与勘探,目前在成矿带已积累了大量地表及浅层的地质资料,在一些地区已获取了大量深部地质资料,这些资料为查明地下深部地质结构和地质体的属性特征奠定了坚实基础。在现有资料的基础上,开展深部地质研究,建立三维地质模型,揭示深部地质情况,可以为深部地质找矿提供更充足的资料。现有的三维地质建模方法与软件在成矿带尺度上建立三维地质模型还存在着较大的难度,因此,研究适用于成矿带尺度的区域三维地质建模方法及软件系统具有重要的理论和实际意义。本研究是针对研究区域面积广、钻孔资料少、地下地质情况复杂条件下建立三维地质模型这一需求进行的。基于前人的研究成果,从数据处理与分析、建模流程、建模方法、集成方法等方面对基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法进行了系统研究。结合深度学习技术,提出了基于CGAN网络模型内插产生建模剖面的方法,在一定程度上解决了建模剖面智能绘制时重复工作多的问题,提高了建模效率;同时,基于CGAN网络模型,改进提出了AECGAN网络模型,综合利用地质、重力、航磁数据智能生成三维地质模型,解决了三维建模周期长、见效慢的问题。基于VTK可视化工具库,实现了区域三维地质建模系统,并基于微服务架构实现了三维地质模型共享服务系统。论文的主要内容如下:(1)对区域三维地质建模方法所涉及到的数据类型、数据存储与管理、建模流程、模型的质量和评价等方面进行了详细地研究与分析。总结了区域三维地质建模的定义、研究对象、特点和任务,分析了建模使用的各种数据类型及使用方法,根据三维建模数据特点,研究采用了NoSQL型数据库存储各类数据的方法。探讨了三维地质模型的成熟度和可靠性评价方法。(2)结合区域三维地质建模的特点及现有研究成果,研究提出了基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法。针对地质情况复杂、区域面积大、钻孔数据少等特点的研究区,结合分块三维地质建模和交叉剖面三维地质建模的优点,从分块方法、图切剖面绘制与反演、构建建模块的三维地质模型、集成方法四个方面对基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法进行了研究,研究了第三方软件反演结果数据与建模软件进行集成与融合的方法。(3)基于CGAN神经网络研究实现了建模剖面自动递推绘制算法。利用人工绘制的建模剖面作为训练数据开展有监督训练,获得的深度学习模型用于生成任意两个平行剖面之间的插值剖面,建立了一种高效、智能的自动化技术来生成图切地质剖面,从而在一定程度上提高了剖面绘制的效率。(4)开发了具备多人协作能力的区域三维地质建模系统。基于分块-交叉剖面的三维地质建模方法,开发了一套具备多人协作进行三维地质建模的软件系统,集成管理多源、异构的建模数据,提供人机交互绘制多级剖面的接口,设计了提高三维地质建模的效率的递推剖面绘制、反演结果加载等工具软件,建立了三维地质模型。(5)基于CGAN神经网络,结合自编码技术提出一种新的网络模型AECGAN,能够综合利用已有地质资料、地球物理资料等相对容易获取的资料数据,快速高效地建立区域三维地质简单模型,实现了三维地质模型的快速建模。(6)将基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法应用于本溪-临江地区的深部地质调查工作中,建立了本溪-临江地区的三维地质模型,并基于该模型进行了地质分析。(7)基于微服务架构,搭建了三维地质模型共享服务系统。该系统集成了三维地质模型共享服务发布系统和展示系统两大功能,发布并共享基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法构建的三维地质模型,为研究区域三维深部地质结构提供了有利条件。通过以上研究,主要取得了以下成果和认识:(1)提出了基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法。该方法结合分块三维地质建模方法与基于交叉折剖面三维地质建模方法的优点,针对区域广、地质钻孔数据少、地质条件复杂的研究区进行有效、快速的三维地质建模。(2)研究提出一种基于深度学习的建模剖面智能内插方法。建模剖面是区域三维地质建模的基础数据。针对建模剖面内插时的已知数据特点,对目前流行的条件生成对抗网络模型进行了改造。对训练数据进行预处理后,训练神经网络,获得网络训练参数后应用于新的建模块中图切剖面的绘制工作中,大大提高了建模剖面的绘制效率,提升了三维地质建模的智能化水平。(3)探索提出了一种基于条件对抗生成网络模型的三维地质建模神经网络模型(AECGAN)。AECGAN能够综合利用建模区已有的地质、重力、航磁、钻孔、人工剖面等数据,在少量人工工作的基础上,能够自动生成三维地质模型。(4)构建了多人协作区域三维地质建模系统。区域三维地质建模系统集成了研究区海量、多源、异构的地质、遥感、地球物理数据,基于分块-交叉剖面的区域三维地质建模方法,利用VTK三维可视化工具库开发实现,该系统具备多人协作、二维和三维协同编辑的特点,集成了多种辅助建模工具,提高了区域三维地质建模的效率。原型系统已应用于本溪-临江地区的三维地质调查,建立了本溪-临江地区的三维地质模型。(5)基于微服务架构,设计并实现了三维地质模型共享服务系统。该系统将生成的各种三维模型数据进行发布并共享,摆脱了笨重的三维建模与可视化软件的束缚,对于扩大模型的应用程度具有重要意义。