传统的工程地质资料只能反映地层某一方面或某一方向的信息和变化,如钻孔资料只能反映地层竖向信息的变化,剖面资料只能反映地层横向信息的变化;它们对真三维地质体的表达能力有限,很难分析地质体内部的属性信息和空间变化,难以满足现实需求。随着可视化技术和地质信息模拟技术的发展和应用,三维地质建模得到较快发展,它能够直观的表达三维地质体的属性信息和空间变化。三维地质建模融合了地质学、地理信息科学和计算机等学科的知识和技术,针对地质体的复杂性、地质信息的庞杂性、地质模型的可靠性和地质分析的高要求性等特点,以地质体为研究对象,构建三维地层结构模型,进行三维剖面切割,能够满足地质分析的直观性可视性综合性等要求。本文以“京津冀三维地层结构建模及可视化”为背景,以唐山市南湖生态区为研究范围,结合钻孔资料、剖面资料和物探资料等,利用克里金插值法和GIS技术,构建南湖生态区三维地层模型并进行可视化分析,研究三维地质建模的方法和技术。主要研究内容包括:(1)系统整理分析了目前常见的三维地质建模的面模型、体模型和混合模型的原理、应用和优缺点,探索面模型的建模思路;(2)确定南湖生态区的地层沉积顺序;(3)建立钻孔信息数据库;(4)分析普通克里金插值法适用条件,进行空间数据集的探索分析,包括变异分析、趋势分析和正态检查;(5)探索三维地层模型构建、剖面切割和钻孔信息查询的GIS技术。主要研究结果为:(1)提出适用于南湖生态区层状地质体的建模思路,即“离散钻孔点——提取地层分界面数据集——数据集探索分析——地层分界面插值拟合——构建地层实体”;(2)确定了南湖生态区的地层沉积顺序,共分9大层17亚层;(3)建立了合理高效的钻孔信息的文件型地理数据库tshan.gdb;(4)分析了各地层分界面数据集的变异性、趋势性和正态性,得出各数据集具有相对较弱的空间相关性、各向异性和全局趋势,总体符合正态分布,识别并剔除了三个钻孔异常点;(5)建立南湖生态区三维地层模型并基于相交算法和识别算法实现三维剖面切割和钻孔信息查询。本文利用三维GIS和可视化技术反映地下地质体的空间分布特征,提高对地质体认识的科学性全面性,以减少对地质认识的盲区。同时,三维地质建模能够为近地表场地地震动效应的评估提供技术支撑,进而为城市防震减灾提供指导性建议。最后,该研究具有一定的示范意义,可以在其它区域推广应用。