CN106780730A - 三维地质模型的构建方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维地质模型的构建方法和装置。在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模。该方法通过对工程区进行三维地质结构建模把相关地质信息转换成形象直观的三维地质实体图形图像来对研究人员的推断进行辅助操作、预测和把握其在工程区域内的整体分布规律，从而对该工程区做出客观实际、高效快捷且准确的工程地质稳定性分析评价，且具有应用的灵活性。

Description

三维地质模型的构建方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机建模技术领域，特别涉及一种三维地质模型的构建方法和装置。

背景技术

众所周知，获取准确的工程区地质条件是水利水电等工程设计工作中必不可少的基础环节。但是，地质体是埋在地下的，在完全开挖之前是未知的；另一方面，地质体又是在漫长的地质历史发展过程中天然形成的，是特定的原生建造与后期地质作用的改造相叠加的综合产物，是极端复杂的。现有技术中，对研究区域的地质结构建立三维地质体模型，并不需要根据以往地质数据的搜集和研究方法的总结，不具有建模的准确性，从而导致推测相对于真实存在情况具有较大的偏差。此外，传统技术中，使用者通过分析三维地质模型在做出符合地质现象分布变化规律的方面具有操作的复杂性，从而影响对某一研究区域进行评价分析的稳定性与易用性。

发明内容

鉴于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供了一种三维地质模型的构建方法和装置。通过对研究地区进行三维地质结构建模把相关地质信息变成形象直观的三维地质实体图形图像来帮助研究人员推断、预测和把握其在研究区域内的整体分布规律，从而对该地区做出客观实际的工程地质稳定性分析评价。

为达到发明目的，提供一种三维地质模型的构建方法，所述方法包括：在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模。

在其中一个实施例中，在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行所述地质勘查数据的采集包括：在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据，其中，所述钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据。

在其中一个实施例中，还包括：对工程区所述地质结构的所述剖面数据依次执行布设剖面、绘制剖面、立剖面操作。

在其中一个实施例中，所述在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集还包括：获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据，其中，所述预设比例为1:2000。

在其中一个实施例中，所述基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模包括：获取所述地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据所述地质体的所述地层特征数据与所述构造特征数据执行所述地质体建模操作；以及根据预先获取的所述地质体的所述深孔数据、所述浅孔数据以及所述剖面数据执行工程建模操作。

在其中一个实施例中，还包括：对基于所述地质体建模的模型与所述工程建模的模型结合的三维模型执行相对所述地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。

基于同一发明构思的一种三维地质模型的构建装置，所述装置包括：获取与录入模块，用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；分析与建模模块，用于对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模。

在其中一个实施例中，所述获取与录入模块，还用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据，其中，所述钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据；以及获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据，其中，所述预设比例为1:2000。

在其中一个实施例中，所述分析与建模模块包括：第一建模模块，用于获取所述地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据所述地质体的所述地层特征数据与所述构造特征数据执行所述地质体建模操作；第二建模模块，用于根据预先获取的所述地质体的所述深孔数据、所述浅孔数据以及所述剖面数据执行工程建模操作。

在其中一个实施例中，还包括：应用执行模块，用于对基于所述地质体建模的模型与所述工程建模的模型结合的三维模型执行相对所述地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。

本发明提供的一种三维地质模型的构建方法和装置。在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模。该方法通过对工程区进行三维地质结构建模把相关地质信息转换成形象直观的三维地质实体图形图像来对研究人员的推断进行辅助操作、预测和把握其在工程区域内的整体分布规律，从而对该工程区做出客观实际、高效快捷且准确的工程地质稳定性分析评价，且具有应用的灵活性。本发明适用于对地质的三维建模。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的三维地质模型的构建方法的步骤流程图；以及

图2为本发明一个实施例中的三维地质模块的构建装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明三维地质模型的构建方法和装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为一个实施例中的一种三维地质模型的构建方法的步骤流程图。具体包括以下步骤：

步骤102，在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库。

本实施例中，在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集包括：在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据。其中，钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据。优选的，深孔数据为300个，浅孔数据为100个。

进一步地，本实施例中，对工程区地质结构的剖面数据依次执行布设剖面、绘制剖面、立剖面操作。具体的，设置勘探线，并按照深孔数据的分布以及地质背景，沿预设方向布设深孔数据的勘探线。其中，预设方向为北东方向；在与预先获取的五条勘探剖面交叉重合部位执行钻孔的虚拟设置；根据实际测量第四纪的剖面数据以及浅孔数据、深孔数据的分布特征，布设勘探线；在剖面的两端设置虚拟勘探线，在剖面的其余位置将多个钻孔根据预设的趋势分布设置在虚拟勘探线上。其中，多个钻孔包括多个深孔以及多个浅孔。需要说明的是，勘探剖面布设是三维地质模型的构建方法的初始，剖面布设的优劣直接影响后续的建模的准确性与易用性，可以有效降低人工修改的工作量，具有便捷性。

步骤104，对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模。

本实施例中，基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模包括：获取地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据地质体的地层特征数据与构造特征数据执行地质体建模操作；以及根据预先获取的地质体的深孔数据、浅孔数据以及剖面数据执行工程建模操作。

在一个实施例中，该三维地质模型的构建方法还包括：对基于地质体建模的模型与工程建模的模型结合的三维模型执行相对地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。

本实施例中，根据用户的功能需求，可定制三维成果展示系统以实现三维查询、三维剖切、三维交互定位及属性查询、虚拟钻探、体积面积量算和多个岩土层空间分布分析等功能。

在一个实施例中，在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集还包括：获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据。其中，预设比例为1:2000。

为了更好地理解与应用本实施例提出的三维地质模型的构建方法，进行以下示例。需要说明的是，本发明的保护范围不限于以下示例。

首先，需要说明的是，本发明提出的三维地质模型的构建方法的目的，就是把空间分布不均匀、不连续、散乱的地质信息通过数学曲面和拟合与现代计算机图形学的方法变成可视的、连续的、形象直观的三维地质实体图形图像，处理岩层界面与结构面的组合关系，力求真实地反映地下地质结构全貌，将地质体及其形态结构直观、形象地展现在分析者面前，最大限度的增强地质分析的直观性和准确性。其中，地质信息通过野外工程勘测或其他仪器测量获得。

具体的，在现有钻孔数据的基础上，在待勘探地区新收集到的100个深孔数据，通过深浅孔的相互结合验证的方式来进行三维建模。首先设置勘探线，按照深孔分布，以及地质背景，沿北东方向布设深孔勘探线，考虑与已知五条勘探剖面相交的情况，在与已知剖面交叉重合部位，虚拟设定为有钻孔；在上述的基础上，按照实测第四纪浅钻孔分布情况，布设勘探线，与此同时，参考已知剖面以及周边深部钻孔；在两端由于没有钻孔控制，即设立虚拟勘探线，将周边的钻孔按照趋势分布在该勘探线上；根据研究区域实际搜集的勘察钻孔数据，在这些数据的基础上进一步的进行采集、分类归库和筛选，然后利用这些钻孔数据建立二维视图下的工程地质剖面图；在进行钻孔地层连线和建立二维地质剖面的过程中，应充分保证主要地层、较厚地层和标志性地层的连续性，以展现地质变化规律；剖面布设绘制完成后，把不同方位的二维的剖面图数据导入三维建模中，在三维视图下逐个观察每个地质体在三维空间情况下是否符合地质规律和逻辑规律；即在进入三维地质结构建模系统检查二维地质剖面错误的过程中，应沿地质变化规律的方向按逐个进行；当三维地质结构建模软件与地质变化规律发生不一致时，应以地质行业的相关研究经验总结为准；结合钻孔数据，人工调整地质实体的连接方式和尖灭方式，直到符合地质体的地质逻辑规律，最终生成单体三维模型；最终不同的单体地质三维模型在区域内组合，形成研究地区的三维地质结构模型。

进一步地，该实施例中提出的三维地质模型的构建方法是以多种类剖面图、中段图、工程部署图、地质图及钻孔数据等一系列资料为基础。例如，地表模型通过提取地形等高线，利用GIS软件生成后导入surpac中形成直观的高低起伏的地形；大多数相关的地质实体是首先把勘探剖面图或其它可利用图件数据数字化，并转化成CAD格式，随后从中提取出地层、岩体、断层及异常信息等相关要素，最终把这些要素导入surpac软件中进行连接，从而实现三维可视化；依据钻孔数据库在surpac中生成钻孔三维模型。

更进一步地，该实施例中提出的三维地质模型的构建方法是对已有数据的二次挖掘、融合与综合分析。全面完整的地质数据，即地质数据是模型精确度的基础和保证，且有逻辑且系统地收集研究区的地质与矿产勘探、科研等多方面的数据与资料，包括但不限于遥感影像、地形高程数据，不同比例尺的地质图、地质手图，即产状、实测地质剖面图、钻孔编录资料、勘探线剖面等，利用地质三维建模这一相关技术，在平面和剖面地质数据的基础上，构建三维地质体模型。已有勘探线、钻探数据，预设年限存储的二维数据都成三维建模的基础数据。

更进一步地，还需要对数据进行采集、分类归库以及筛选处理。例如，建模数据为某市地震局提供浅孔数据300个，根据研究区工程地质环境评价的精度要求和模型建立的目的是为了更好的适应城市规划建设服务的需要，在此基础上又搜集到该地区的100个深孔数据，将上述二者结合验证，为后期工作提供精度保障。进一步地，收集到钻孔数据以后先进行数据的预处理，即对数据进行分类归库。其中，分类归库的数据表包括但不限于：工程数据表、测斜数据表、岩性分析表和样品分析表。

本发明提供的一种三维地质模型的构建方法，对研究区以往地质数据与信息资料的搜集和研究方法的归一化，确定岩土特性、水文地质、地形地貌、地质构造等评价因素、指标。建立三维地质体模型，以此来研究分析工程勘察数据有助于推断、预测和把握其在研究区域内的整体分布规律，在三维空间情况下地质体被工程人员随意理解的可能性大大降低，使推测更接近地质实体的真实存在情况。此外，使用者通过分析三维地质模型更易于做出符合地质现象分布变化规律，进而对研究地区的评价分析提供更高的稳定性技术支撑。

基于同一发明构思，还提供了一种三维地质模型的构建装置，由于此装置解决问题的原理与前述一种三维地质模型的构建方法相似，因此，该装置的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

如图2所示，为一个实施例中的一种三维地质模型的构建装置的结构示意图。该三维地质模型的构建装置10包括：获取与录入模块200和分析与建模模块400。

其中，获取与录入模块200用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；分析与建模模块400用于对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模。

本实施例中，获取与录入模块200还用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据，其中，钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据；以及获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据，其中，预设比例为1:2000。优选的，深孔数据为300个，浅孔数据为100个。

此外，分析与建模模块400包括：第一建模模块410(图中未示出)用于获取地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据地质体的地层特征数据与构造特征数据执行地质体建模操作；第二建模模块420(图中未示出)用于根据预先获取的地质体的深孔数据、浅孔数据以及剖面数据执行工程建模操作。

在一个实施例中，该三维地质模型的构建装置10还包括：应用执行模块500(图中未示出)用于对基于地质体建模的模型与工程建模的模型结合的三维模型执行相对地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。

本发明提供的一种三维地质模型的构建装置。通过获取与录入模块200在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；再通过分析与建模模块400对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行地质体建模与工程建模。该装置通过对工程区进行三维地质结构建模把相关地质信息转换成形象直观的三维地质实体图形图像来对研究人员的推断进行辅助操作、预测和把握其在工程区域内的整体分布规律，从而对该工程区做出客观实际、高效快捷且准确的工程地质稳定性分析评价，且具有应用的灵活性。本发明适用于对地质的三维建模。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三维地质模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；

对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模。

2.根据权利要求1所述的三维地质模型的构建方法，其特征在于，所述在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集包括：在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据，其中，所述钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据。

3.根据权利要求2所述的三维地质模型的构建方法，其特征在于，还包括：对工程区所述地质结构的所述剖面数据依次执行布设剖面、绘制剖面、立剖面操作。

4.根据权利要求1所述的三维地质模型的构建方法，其特征在于，所述在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集还包括：获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据，其中，所述预设比例为1:2000。

5.根据权利要求1所述的三维地质模型的构建方法，其特征在于，所述基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模包括：获取所述地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据所述地质体的所述地层特征数据与所述构造特征数据执行所述地质体建模操作；以及

根据预先获取的所述地质体的所述深孔数据、所述浅孔数据以及所述剖面数据执行工程建模操作。

6.根据权利要求1所述的三维地质模型的构建方法，其特征在于，还包括：对基于所述地质体建模的模型与所述工程建模的模型结合的三维模型执行相对所述地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。

7.一种三维地质模型的构建装置，其特征在于，所述装置包括：

获取与录入模块，用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标对工程区进行地质勘查数据的采集，并录入工程地质基础数据库；

分析与建模模块，用于对工程区的地质体进行分析，并基于surpac程序上执行所述地质体建模与工程建模。

8.根据权利要求7所述的三维地质模型的构建装置，其特征在于，所述获取与录入模块，还用于在预设时间周期内，根据空间坐标或相对坐标获取工程区地质结构的钻孔数据与剖面数据，其中，所述钻孔数据包括：深孔数据和浅孔数据；以及

获取高清遥感图像解译配准数据以及按照预设比例获取工程区地形图数据，其中，所述预设比例为1:2000。

9.根据权利要求7所述的三维地质模型的构建装置，其特征在于，所述分析与建模模块包括：第一建模模块，用于获取所述地质体的地层特征数据与构造特征数据，并根据所述地质体的所述地层特征数据与所述构造特征数据执行所述地质体建模操作；

第二建模模块，用于根据预先获取的所述地质体的所述深孔数据、所述浅孔数据以及所述剖面数据执行工程建模操作。

10.根据权利要求7所述的三维地质模型的构建装置，其特征在于，还包括：应用执行模块，用于对基于所述地质体建模的模型与所述工程建模的模型结合的三维模型执行相对所述地质体属性查询、数据查询、岩土层空间分布分析、体积与面积量算以及执行显示操作的至少一种。