CN110675498A - 长大带状三维地质环境建模方法、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于地质建模技术领域，提供了一种长大带状三维地质环境建模方法、装置及终端设备，该方法包括：获取对预设区域建模所需的地形信息和地质信息；并按照预设间隔对预设区域进行分块处理，根据分块处理结果和地形信息，获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；根据获得的带状边界范围特征线数据、地形信息和地质信息对各分块区域进行建模，并根据预设间隔获取建模后各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型，本发明能够较好的对长大带状地质环境中的地质体进行构造和显示，更适用于长大带状的铁路选线工程。
Description
技术领域
本发明属于地质建模技术领域，尤其涉及一种长大带状三维地质环境建模方法、装置及终端设备。
背景技术
在铁路选线过程中，地形和地质环境是直接影响线路走向的关键因素，而在传统的2.5维等高线上进行选线并不能很好的对地形地质环境有一个直观的感受，特别是对于不良地质区域还需要通过传统的工程地质勘察报告、地形图、工程钻孔柱状图、部分线路的钻孔剖面图等加以辅助才能分析出来，这种方法对于动辄几百公里且地质情况复杂的铁路工程来说，已经不能满足我国高速建设的铁路设计的要求。
将三维地质环境建模应用于铁路选线设计中，可以更直观的根据地形和地质环境信息进行铁路选线设计，然而当前的三维地质环境建模主要应用于采矿工程中，对矿体进行多方位的探测分析和研究，用于采矿工程的三维地质环境建模，其地质环境一般是面状区域且数据量小；而对于铁路选线工程来说，一条铁路线路的长度一般可达几百甚至上千公里，它所参考的地形地质环境也是长大带状的地质环境，而且用来进行三维地质环境建模的地形地质数据量也非常大，当前的三维地质环境建模方法对于长大带状的铁路选线工程来说适用性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种长大带状三维地质环境建模方法、装置及终端设备，以解决现有技术中的三维地质环境建模方法对于长大带状的铁路选线工程来说适用性不高的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种长大带状三维地质环境建模方法，包括：
获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对所述第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据；
对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围；
根据各分块区域的所述里程范围和所述第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；
在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型；
根据所述预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据所述空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
可选的，所述获得第二地形影像和第二地形数据，包括：
获取预设区域的航测遥感影像，并对所述航测遥感影像进行处理，获得所述预设区域的地表数字高程模型数据和数字正射影像。
可选的，所述获得第二地质数据，包括：
获取预设区域的航测遥感影像的地质解译信息和预设区域的地质平面图，对所述地质解译信息和所述地质平面图进行数字化处理，获得第三地质数据，所述第三地质数据包括预设区域的不良地质体区域边界数据和断层区域数据；
获取预设区域的地质剖面图和预设区域的实测钻孔数据，对所述地质剖面图进行数字化处理，获得剖面数据；
根据所述剖面数据的预设位置数据和所述实测钻孔数据构造虚拟钻孔数据，获得第四地质数据，所述第四地质数据包括虚拟钻孔数据、实测钻孔数据以及剖面数据；
根据所述第三地质数据和所述第四地质数据，获得第二地质数据。
可选的，所述对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围，包括：
在按照所述预设间隔对所述预设区域进行分块处理时，当遇到大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种时，结束当前分块处理动作并获得当前分块区域；
将所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种作为下一分块区域，并记录所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道的里程范围作为下一分块区域的里程范围。
可选的，所述在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型，包括：
在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的第一地质实体模型；
在所述第二地形影像上，根据所述第二地形数据和所述第二地质数据对所述各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型；
将各分块区域内的不良地质体的地质实体模型与各分块区域的第一地质实体模型叠加，获得各分块区域的地质实体模型。
可选的，所述在所述第二地形影像上，根据所述第二地形数据和所述第二地质数据对所述各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型，包括：
根据所述不良地质体区域边界数据、所述剖面数据以及所述实测钻孔数据获得不良地质体区域的剖面数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
根据不良地质体区域的剖面数据的预设位置和不良地质体区域的实测钻孔数据构造不良地质体区域的虚拟钻孔数据，获得不良地质体钻孔数据，其中所述不良地质体钻孔数据包括不良地质体区域的虚拟钻孔数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
在第二地形影像上，将所述不良地质体区域边界数据依照所述不良地质体钻孔数据的预设孔深沿垂直方向进行拉伸，获得不良地质体整体模型和不良地质体表面模型；
根据所述不良地质体钻孔数据中的钻孔岩性对所述不良地质体钻孔数据进行分层，并将分层后每一层的不良地质体钻孔数据映射到所述不良地质体表面模型上，获得不良地质体的所有岩层分界面；
利用不良地质体的所有岩层分界面分割所述不良地质体整体模型，得到所述各分块区域内的不良地质体的地质实体模型。
可选的，在获得长大带状三维地质环境模型之后，还包括：对所述长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型。
可选的，所述对所述长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型，包括：
获取预设地质体区域的空间边界及预设地质体区域的钻孔数据，并根据所述空间边界和所述第二地形数据提取预设地质体区域的第三地形数据；
利用克里金插值算法，根据所述第三地形数据和所述钻孔数据，获得预设地质体区域的地层数据；
根据所述地层数据中的预设值，获取预设地质体区域的统一高程地层；
基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型；
根据所述地质实体模型与所述统一高程地层获得预设地质体区域的提取地质实体模型。
本发明实施例的第二方面提供了一种长大带状三维地质环境建模装置，包括：
数据获取模块，用于获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对所述第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据；
分块处理模块，用于对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围；
分块数据获取模块，用于根据各分块区域的所述里程范围和所述第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；
分块区域建模模块，用于在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型；
建模模块，用于根据所述预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据所述空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述长大带状三维地质环境建模方法的步骤。
本发明实施例通过对获取的预设区域的第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据，根据第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据对预设区域进行建模，可以获得包含预设区域地质信息的地质体模型，而不仅是预设区域的地形模型，可以在铁路选线工程中进一步的对预设区域进行分析，获得准确的判断，而在获得预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据后，对预设区域按照预设间隔进行分块处理，可以降低长大带状三维地质环境建模的难度，本发明获得的长大带状三维地质环境模型，能够较好的对长大带状地质环境中的地质体进行构造和显示，更适用于长大带状的铁路选线工程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种长大带状三维地质环境建模方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的获得第二地质数据的方法的实现流程示意图；
图3(1)是本发明实施例提供的一种各分块区域的地质实体建模方法的实现流程示意图；
图3(2)是本发明实施例提供的一种各分块区域的不良地质体的地质实体建模方法的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的对预设地质体区域提取地质实体模型的实现流程示意图
图5是本发明实施例提供的一种长大带状三维地质环境建模装置的示意图；
图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种长大带状三维地质环境建模方法的实现流程示意图，详述如下。
步骤S101，获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据。
对于铁路选线工程来说，在不同的项目阶段，获取的地形信息与地质信息是不同的。例如一般在预可行性研究阶段，只有区域地质资料和大范围小比例尺的遥感解译地质图；在可行性研究阶段，会有少量野外地质调绘，少量钻孔数据；而在初步设计和施工图设计阶段，会补充大量的地质调绘资料和补测钻孔数据，包括全线工程地质概况、工程地质说明、工程勘测资料、工点勘测说明、物探资料、勘探资料、不良地质区域分布图、钻孔柱状图、地质平面图、纵断面图以及横断面图等，而对于适用于铁路选线工程的长大带状三维地质环境模型来说，则需要在进行长大带状三维地质环境建模前，获取需要进行建模的预设区域所需要的地形信息和地质信息。
可选的，获得第二地形影像和第二地形数据，可以包括以下步骤。
获取需要进行建模的预设区域的航测遥感影像，并对所述航测遥感影像进行处理，获得所述预设区域的地表数字高程模型数据和数字正射影像。
其中，数字高程模型(Digital Elevation Models，DEM)使人们可以直观地观察地形，DEM使人们可以采用多种可视化手段表达地表地形特征和不同方面特征，定量提取表示现今地形和地形演化的数据，DEM数据可以通过多种途径获得，如地形图等高线的数字化、航测遥感影像技术等。
本实施例中，可以获取需要进行建模的预设区域的航测遥感影像，对航测遥感影像进行处理，可以获得预设区域的地表三维信息，也就是预设区域的DEM数据。
而数字正射影像(Digital Orthophoto Map，DOM)是对航测遥感影像进行数字微分纠正和镶嵌，经逐个象元进行投影差改正，按照一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。DOM是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观逼真等特点，而且由于DOM是数字化的，易于在计算机上处理，有利于后续长大带状三维地质环境模型的创建。
可选的，参见图2，获得第二地质数据，可以包括以下步骤。
步骤S201，获取预设区域的航测遥感影像的地质解译信息和预设区域的地质平面图，对地质解译信息和地质平面图进行数字化处理，获得第三地质数据。
其中，上述实施例中，获得的第二地形数据与第二地形影像均为地形信息，主要反映了地形环境的走向或者地形的起伏变化等情况，而要构建适用于铁路选线工程的长大带状三维地质环境模型，还需要获取需要进行建模的预设区域的地质信息，才可以反映地层物质组成、结构、构造、物理化学性质、岩石性质以及矿物成分等等的信息。
其中，获取的地质信息可以包括预设区域的航测遥感影像的地质解译信息，由于航测遥感影像获取的实质是能量信息，即地物的电磁辐射能量及其结构特征与时空状态等，虽然包含部分地质信息，但也有其他干扰信息，因此需要对航测遥感影像进行地质解译，结合反映各地层在地表出露情况的地质平面图，获取铁路选线工程中的沿线地貌、地质构造、不良地质、地层岩性以及水文地质等信息，还可以对铁路勘测过程中的不良地质现象的影响范围、分布规律等加以判定。
其中，第三地质数据包括预设区域的不良地质体区域边界数据和断层区域数据。
步骤S202，获取预设区域的地质剖面图和预设区域的实测钻孔数据，对地质剖面图进行数字化处理，获得剖面数据。
地质剖面图是地质专业人员根据工作要求和钻孔信息绘制的地层断面图，包含了地质专业人员的推理和经验，对地质剖面图进行数字化处理，获得剖面数据，对于构件解决真实地层的地质模型具有重要作用。
步骤S203，根据剖面数据的预设位置数据和实测钻孔数据构造虚拟钻孔数据，获得第四地质数据。
其中，第四地质数据包括虚拟钻孔数据、实测钻孔数据以及剖面数据。
其中，只利用实测钻孔数据构建三维地质实体模型可能无法取得令人满意的效果，特别是对地层在钻孔间变化比较复杂的情况，在存在大量地质纵横剖面图的铁路选线工程中，可以利用剖面数据，在相邻两个实测钻孔或多个实测钻孔之间，插入虚拟钻孔，获得更详细的地层分层信息。
通过对地质剖面图进行数字化处理，提取包含剖面的轮廓线、定位点(起始点、拐点、终止点)、地层属性、钻孔线和断层线等剖面数据，在建模中的关键位置，通过剖面图与实测钻孔数据构造虚拟钻孔数据，获得包括虚拟钻孔数据、实测钻孔数据和剖面数据的第四地质数据。
步骤S204，根据第三地质数据和第四地质数据，获得第二地质数据。
通过对预设区域的航测遥感影像的地质解译信息和预设区域的地质平面图进行数字化处理获得的第三地质数据，以及通过对预设区域的地质剖面图和预设区域的实测钻孔数据进行处理获得的第四地质数据，都是构建适用于铁路选线工程的长大带状三维地质环境模型需要的地质信息，共同构成第二地质数据。
步骤S102，对预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围。
对于用于铁路选线工程的长大带状三维地质环境，按照一定的预设间隔进行分块处理可以降低建模的难度。
可选的，可以按照预设间隔的里程对预设区域进行分块处理，例如可以按照20km或50km对预设区域进行分块处理，并记录各分块区域的起始里程、终点里程以及里程长度等里程范围信息。
可选的，在按照预设间隔对预设区域进行分块处理时，当遇到大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种时，结束当前分块处理动作并获得当前分块区域。
将所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种作为下一分块区域，并记录所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道的里程范围作为下一分块区域的里程范围。
具体的，在遇到大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种时，将大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种作为一个单独的分块区域，并记录大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种的起始里程、终点里程、里程长度等里程范围信息。
步骤S103，根据各分块区域的里程范围和第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据。
根据各分块区域的里程范围和第二地形数据，即DEM数据，可以确定属于各分块区域最外侧的边界点，连接各边界点构成各分块区域的带状边界范围特征线数据。
其中，各分块区域的带状边界范围特征线数据是指各分块区域的带状地形边界数据。
步骤S104，在第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、第二地形数据和第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型。
可选的，参见图3(1)，在第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、第二地形数据和第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型，包括：
步骤S301，在第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、第二地形数据和第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的第一地质实体模型。
可选的，在第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、第二地形数据和第二地质数据对各分块区域进行建模，可以采用广义三棱锥(GeneralizedTri-Prism，GTP)GTP体元建模方法构建各分块区域的第一地质实体模型。
其中，结合铁路选线工程的特点，构建长大带状三维地质模型，采用面模型虽然可以处理复杂的地质结构，但是难以解决内部属性显示，以及剖切和挖掘等地质问题，而面体混合模型目前只是停留在理论阶段，所以基于体元的建模方法更适应于复杂的地质体模型和建模过程中考虑钻孔存在偏斜问题的情况。
基于GTP体元的建模方法，用GTP的上下底面的三角形集合所组成的不规则三角网TIN面来表达不同的地层面，然后利用GTP侧面的空间四边形面来描述地层面间的空间关系，用GTP柱体来表达层与层之间内部实体，能形成逼近实际界面的三维体元空间模型。
步骤S302，在第二地形影像上，根据第二地形数据和第二地质数据对各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型。
可选的，参见图3(2)，在第二地形影像上，根据第二地形数据和第二地质数据对各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型，包括：
步骤S3021，根据不良地质体区域边界数据、剖面数据以及实测钻孔数据获得不良地质体区域的剖面数据和不良地质体区域的实测钻孔数据。
其中，根据不良地质体区域边界数据，也就是不良地质体区域的边界地形数据，与整体预设区域的剖面数据和实测钻孔数据结合，可以获得不良地质体区域的剖面数据和不良地质体区域的实测钻孔数据。
步骤S3022，根据不良地质体区域的剖面数据的预设位置和不良地质体区域的实测钻孔数据构造不良地质体区域的虚拟钻孔数据，获得不良地质体钻孔数据。
其中，不良地质体钻孔数据包括不良地质体区域的虚拟钻孔数据和不良地质体区域的实测钻孔数据。
其中，通过不良地质体区域的剖面数据与不良地质体区域的实测钻孔数据，构造不良地质体区域的虚拟钻孔数据，可以增加不良地质体钻孔数据的密度，获得更详细的不良地质体区域的地层分层信息。
步骤S3023，在第二地形影像上，将不良地质体区域边界数据依照不良地质体钻孔数据的预设孔深沿垂直方向进行拉伸，获得不良地质体整体模型和不良地质体表面模型。
在第二地形影像上，也可以说是在预设区域的地形模型上，将不良地质体区域边界数据依照不良地质体钻孔数据的预设孔深沿垂直方向进行拉伸，也就是以不良地质体钻孔数据的最小孔深为参照，利用不良地质体区域边界数据对预设区域的地形模型进行分割，可以得到不良地质体整体模型和不良地质体表面模型。
步骤S3024，根据不良地质体钻孔数据中的钻孔岩性对不良地质体钻孔数据进行分层，并将分层后每一层的不良地质体钻孔数据映射到不良地质体表面模型上，获得不良地质体的所有岩层分界面。
步骤S3025，利用不良地质体的所有岩层分界面分割不良地质体整体模型，得到各分块区域内的不良地质体的地质实体模型。
对于多级不良地质体建模，只需要对多级不良地质体按照级数分割成多个部分，每个部分按获得不良地质体的地质实体模型的方式进行建模，最后连接各个部分的不良地质体，组成多级不良地质体地质实体模型。
步骤S303，将各分块区域内的不良地质体的地质实体模型与各分块区域的第一地质实体模型叠加，获得各分块区域的地质实体模型。
其中，先建立各分块区域的第一地质实体模型，再与不良地质体的地质实体模型进行叠加，获得的各分块区域的地质实体模型，更便于后续在铁路选线工程中的分析和应用。
步骤S105，根据预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
可选的，在获得长大带状三维地质环境模型之后，还包括：对长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型。
其中，在获得长大带状三维地质环境模型后，在应用于铁路选线工程时，对铁路线路经行的地质敏感区域，应可以从整体的长大带状三维地质环境模型中，提取地质对象进行动态观察分析，帮助选线工程师了解地下构造详情，做出合理判断。
可选的，参见图4，对长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型，包括：
可选的，一般针对面状地质对象进行提取，例如滑坡、泥石流等。
步骤S401，获取预设地质体区域的空间边界及预设地质体区域的钻孔数据，并根据空间边界和第二地形数据提取预设地质体区域的第三地形数据。
其中，在进行长大带状三维地质环境建模时，以及获得了整个预设区域的地形数据和地质数据，在对预设地质体区域提取地质实体模型时，只需要从获得的地形数据和地质数据中，提取需要提取的预设地质体区域的地形数据和钻孔地质数据。
步骤S402，利用克里金插值算法，根据第三地形数据和钻孔数据，获得预设地质体区域的地层数据。
利用预设地质体区域的地形数据和钻孔地质数据，采用克里金差值算法，即可获得两个或多个钻孔之间的地层数据。
步骤S403，根据地层数据中的预设值，获取预设地质体区域的统一高程地层。
找到并连接地层数据中的最低点，以地层数据中最低点构成的地层面作为预设地质体区域的统一高程地层。
步骤S404，基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型。
利用预设地质区域的地形数据和地质数据，基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型。
在基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型的过程中，可以构建GTP三棱柱
n为三棱柱总数，并记录每个三棱柱顶面三角形Trii的顶点坐标，计算每个三棱柱顶面三角形Trii的面积，设三角形Trii的三个顶点坐标分别P1i(x1,y1,z1)、P2i(x2,y2,z2)和P3i(x3,y3,z3)，则面积计算公式如下：
则总的地质体表面面积为：
同时记录每个三棱柱的总高度hi，计算每个三棱柱体积
最终可以根据公式
获得三棱柱的总体积，也就是需要提取的预设地质体区域的体积。
记录需要提取的预设地质体区域的面积、体积等信息，以便于铁路选线工程中应用。
步骤S405，根据地质实体模型与统一高程地层获得预设地质体区域的提取地质实体模型。
上述长大带状三维地质环境建模方法，通过对获取的第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得需要进行建模的预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据，利用第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据对长大带状地质环境进行建模，可以获得长大带状地质环境的地质体模型，而不仅仅是地形表面模型，能够较好的对长大带状地质环境中的地质体进行构造和显示，而在获得预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据后，对预设区域按照预设间隔进行分块处理，可以降低长大带状地质环境建模的难度，在获得长大带状三维地质环境模型后，还可以对长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型，便于在铁路选线工程中进行分析，更适用于长大带状的铁路选线工程。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的长大带状三维地质环境建模方法，图5示出了本发明实施例提供的长大带状三维地质环境建模装置的示例图。如图5所示，该装置可以包括：数据获取模块501、分块处理模块502、分块数据获取模块503、分块区域建模模块504和建模模块505。
数据获取模块501，用于获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对所述第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据；
分块处理模块502，用于对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围；
分块数据获取模块503，用于根据各分块区域的所述里程范围和所述第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；
分块区域建模模块504，用于在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型；
建模模块505，用于根据所述预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据所述空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
可选的，数据获取模块501可以用于获取预设区域的航测遥感影像，并对所述航测遥感影像进行处理，获得第二地形影像和第二地形数据，所述第二地形数据包括预设区域的地表数字高程模型数据，所述第二地形影像包括数字正射影像。
可选的，数据获取模块501可以用于获取预设区域的航测遥感影像的地质解译信息和预设区域的地质平面图，对所述地质解译信息和所述地质平面图进行数字化处理，获得第三地质数据，所述第三地质数据包括预设区域的不良地质体区域边界数据和断层区域数据；
获取预设区域的地质剖面图和预设区域的实测钻孔数据，对所述地质剖面图进行数字化处理，获得剖面数据；
根据所述剖面数据的预设位置数据和所述实测钻孔数据构造虚拟钻孔数据，获得第四地质数据，所述第四地质数据包括虚拟钻孔数据、实测钻孔数据以及剖面数据；
根据所述第三地质数据和所述第四地质数据，获得第二地质数据。
可选的，分块处理模块502可以用于在按照所述预设间隔对所述预设区域进行分块处理时，当遇到大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种时，结束当前分块处理动作并获得当前分块区域；
将所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种作为下一分块区域，并记录所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道的里程范围作为下一分块区域的里程范围。
可选的，分块区域建模模块504可以用于在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的第一地质实体模型；
在所述第二地形影像上，根据所述第二地形数据和所述第二地质数据对所述各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型；
将各分块区域内的不良地质体的地质实体模型与各分块区域的第一地质实体模型叠加，获得各分块区域的地质实体模型。
可选的，分块区域建模模块504可以用于根据所述不良地质体区域边界数据、所述剖面数据以及所述实测钻孔数据获得不良地质体区域的剖面数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
根据不良地质体区域的剖面数据的预设位置和不良地质体区域的实测钻孔数据构造不良地质体区域的虚拟钻孔数据，获得不良地质体钻孔数据，其中所述不良地质体钻孔数据包括不良地质体区域的虚拟钻孔数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
在第二地形影像上，将所述不良地质体区域边界数据依照所述不良地质体钻孔数据的预设孔深沿垂直方向进行拉伸，获得不良地质体整体模型和不良地质体表面模型；
根据所述不良地质体钻孔数据中的钻孔岩性对所述不良地质体钻孔数据进行分层，并将分层后每一层的不良地质体钻孔数据映射到所述不良地质体表面模型上，获得不良地质体的所有岩层分界面；
利用不良地质体的所有岩层分界面分割所述不良地质体整体模型，得到所述各分块区域内的不良地质体的地质实体模型。
可选的，建模模块505在用于获得长大带状三维地质环境模型之后，还可以对所述长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型，包括：获取预设地质体区域的空间边界及预设地质体区域的钻孔数据，并根据所述空间边界和所述第二地形数据提取预设地质体区域的第三地形数据；
利用克里金插值算法，根据所述第三地形数据和所述钻孔数据，获得预设地质体区域的地层数据；
根据所述地层数据中的预设值，获取预设地质体区域的统一高程地层；
基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型；
根据所述地质实体模型与所述统一高程地层获得预设地质体区域的提取地质实体模型。
上述长大带状三维地质环境建模装置，通过利用需要建模的预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据，可以构建包含预设区域地质信息的地质体模型，在获得预设区域的第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据后，对预设区域按照预设间隔进行分块处理，降低了长大带状地质环境建模的难度，在获得长大带状三维地质环境模型后，还可以对长大带状三维地质环境模型中的预设地质体区域提取地质实体模型，便于铁路选线工程中的分析和应该，更适用于长大带状的铁路选线工程。
图6是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备600包括：处理器601、存储器602以及存储在所述存储器602中并可在所述处理器601上运行的计算机程序603，例如长大带状三维地质环境建模程序。所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述长大带状三维地质环境建模方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S105，或者图2所示的步骤S201至步骤S204，或者图3(1)所示的步骤S301至步骤S303，或者图3(2)所示的步骤S3021至步骤S3025，或者图4所示的步骤S401至步骤S405，所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图5所示模块501至505的功能。
示例性的，所述计算机程序603可以被分割成一个或多个程序模块，所述一个或者多个程序模块被存储在所述存储器602中，并由所述处理器601执行，以完成本发明。所述一个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序603在所述长大带状三维地质环境建模装置或者终端设备600中的执行过程。例如，所述计算机程序603可以被分割成数据获取模块501，分块处理模块502，分块数据获取模块503，分块区域建模模块504和建模模块505，各模块具体功能如图5所示，在此不再一一赘述。
所述终端设备600可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器601、存储器602。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备600的示例，并不构成对终端设备600的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器602可以是所述终端设备600的内部存储单元，例如终端设备600的硬盘或内存。所述存储器602也可以是所述终端设备600的外部存储设备，例如所述终端设备600上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器602还可以既包括所述终端设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器602用于存储所述计算机程序以及所述终端设备600所需的其他程序和数据。所述存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，包括：
获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对所述第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据；
对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围；
根据各分块区域的所述里程范围和所述第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；
在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型；
根据所述预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据所述空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
2.如权利要求1所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述获得第二地形影像和第二地形数据，包括：
获取预设区域的航测遥感影像，并对所述航测遥感影像进行处理，获得所述预设区域的地表数字高程模型数据和数字正射影像。
3.如权利要求1所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述获得第二地质数据，包括：
获取预设区域的航测遥感影像的地质解译信息和预设区域的地质平面图，对所述地质解译信息和所述地质平面图进行数字化处理，获得第三地质数据，所述第三地质数据包括预设区域的不良地质体区域边界数据和断层区域数据；
获取预设区域的地质剖面图和预设区域的实测钻孔数据，对所述地质剖面图进行数字化处理，获得剖面数据；
根据所述剖面数据的预设位置数据和所述实测钻孔数据构造虚拟钻孔数据，获得第四地质数据，所述第四地质数据包括虚拟钻孔数据、实测钻孔数据以及剖面数据；
根据所述第三地质数据和所述第四地质数据，获得第二地质数据。
4.如权利要求1所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围，包括：
在按照所述预设间隔对所述预设区域进行分块处理时，当遇到大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种时，结束当前分块处理动作并获得当前分块区域；
将所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道中任一种作为下一分块区域，并记录所述大桥、特大桥、长隧道或特长隧道的里程范围作为下一分块区域的里程范围。
5.如权利要求3所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型，包括：
在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的第一地质实体模型；
在所述第二地形影像上，根据所述第二地形数据和所述第二地质数据对所述各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型；
将各分块区域内的不良地质体的地质实体模型与各分块区域的第一地质实体模型叠加，获得各分块区域的地质实体模型。
6.如权利要求5所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述在所述第二地形影像上，根据所述第二地形数据和所述第二地质数据对所述各分块区域内的不良地质体进行单独建模，获得各分块区域内的不良地质体的地质实体模型，包括：
根据所述不良地质体区域边界数据、所述剖面数据以及所述实测钻孔数据获得不良地质体区域的剖面数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
根据不良地质体区域的剖面数据的预设位置和不良地质体区域的实测钻孔数据构造不良地质体区域的虚拟钻孔数据，获得不良地质体钻孔数据，其中所述不良地质体钻孔数据包括不良地质体区域的虚拟钻孔数据和不良地质体区域的实测钻孔数据；
在第二地形影像上，将所述不良地质体区域边界数据依照所述不良地质体钻孔数据的预设孔深沿垂直方向进行拉伸，获得不良地质体整体模型和不良地质体表面模型；
根据所述不良地质体钻孔数据中的钻孔岩性对所述不良地质体钻孔数据进行分层，并将分层后每一层的不良地质体钻孔数据映射到所述不良地质体表面模型上，获得不良地质体的所有岩层分界面；
利用不良地质体的所有岩层分界面分割所述不良地质体整体模型，得到所述各分块区域内的不良地质体的地质实体模型。
7.如权利要求1所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，在获得长大带状三维地质环境模型之后，还包括：对所述长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型。
8.如权利要求7所述的长大带状三维地质环境建模方法，其特征在于，所述对所述长大带状三维地质环境模型的预设地质体区域提取地质实体模型，包括：
获取预设地质体区域的空间边界及预设地质体区域的钻孔数据，并根据所述空间边界和所述第二地形数据提取预设地质体区域的第三地形数据；
利用克里金插值算法，根据所述第三地形数据和所述钻孔数据，获得预设地质体区域的地层数据；
根据所述地层数据中的预设值，获取预设地质体区域的统一高程地层；
基于GTP体元模型构建预设地质体区域的地质实体模型；
根据所述地质实体模型与所述统一高程地层获得预设地质体区域的提取地质实体模型。
9.一种长大带状三维地质环境建模装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取预设区域的第一地形影像和第一地质数据，并对所述第一地形影像和第一地质数据进行处理，获得第二地形影像、第二地形数据和第二地质数据；
分块处理模块，用于对所述预设区域按照预设间隔进行分块处理，并记录分块处理后的各分块区域的里程范围；
分块数据获取模块，用于根据各分块区域的所述里程范围和所述第二地形数据，确定各分块区域的边界点，连接各分块区域的边界点获得各分块区域的带状边界范围特征线数据；
分块区域建模模块，用于在所述第二地形影像上，根据获得的各分块区域的带状边界范围特征线数据、所述第二地形数据和所述第二地质数据对各分块区域进行建模，获得各分块区域的地质实体模型；
建模模块，用于根据所述预设间隔获取各分块区域的地质实体模型的空间定位点，根据所述空间定位点和各分块区域间共同的带状边界范围特征线数据对各分块区域的地质实体模型进行连接，获得长大带状三维地质环境模型。
10.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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