CN117076585A - 一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，包括：业务数据库，用于存储内外业地质数据以及业务相关数据；工程地质数据采集模块，用于采集外业现场的野外钻孔数据；地质数据管理模块，用于管理和应用地质数据；三维地质建模模块，用于通过数据接口将GOCAD建模数据库与业务数据库相关联，基于GOCAD建模软件构建三维地质信息模型；模型发布模块，用于处理和发布构建的三维地质信息模型及其他地理信息空间数据；勘察项目管理模块，用于基于Web端对项目及其地理信息空间数据进行查看和管理。本发明将地质勘察的信息化管理与建模相结合，解决了内外业数据共享和管理困难的问题，实现了地质勘察过程中内外业数据的集成、处理、应用和管理。

Description

一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统

技术领域

本发明属于地质勘察技术领域，具体涉及一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，用于实现地质勘察过程中内外业数据的集成、处理、管理和应用。

背景技术

工程地质勘察是指根据建设项目的要求，采用工程地质勘察测绘、室内外试验等多种方法，对施工现场的地质和环境特征进行识别、分析和评价，并编制勘察成果报告的活动。当前，城市建设的快速步伐导致了大量工程勘察数据和资料的积累。这些数据是后续工程设计、施工和运营的基础和重要依据，行业亟需一种科学的方式来对数据信息进行集中、管理、分享和利用。

目前，在传统的地质调查中，内部和外部数据往往以分散的方式存储，收集、处理和管理过程相对独立，并且传统的工程地质勘察往往依赖纸质文件、人工记录和人工处理，导致信息流不畅、数据传输不方便、信息共享困难等问题，从而造成勘察数据管理和分析效率低下。此外，由于地质调查过程中涉及的内部和外部数据种类繁多，包括地质、地球物理、地球化学、地理、地形、测绘等学科，在数据格式、存储方法和处理方法上也存在显著差异，使得数据集成和处理更加复杂。

为了解决这些问题，在互联网技术迅速发展的今天，将当前新兴的信息技术和3S技术融入工程地质勘察已逐渐成为提高勘察效率、优化勘察成果、降低勘察风险的趋势。同时，在现代工程地质勘察中，三维地质模型已经成为了一项必不可少的技术手段。它可以更准确地反映地下结构的复杂性，相比于传统的二维地图和剖面图，三维地质模型能够更真实地反映地质构造和地质特征的分布情况，提高勘探和开发的准确性和效率。如何将外业采集的地质信息直接输入电脑直接成图，并通过实时传输，及时参与三维地质建模，实现野外勘察与内业整理工作实时互动等成为了提升勘察行业信息化的关键技术之一。

现阶段基于计算机和网络技术发展出了的一些工程地质勘察信息系统，与传统方式相比进步明显，但仍有局限性。例如，工程勘察系统信息化程度低，外业数据还是靠人工记录采集，造成数据存档和传输共享的不便，而且会有数据表编录内容不规范的现象；在进行三维地质建模时，勘察系统和建模软件在系统设计时没有考虑到数据间的对接，信息资料间的传递只能通过导出导入进行传递，造成信息壁垒，没有有效实现数据共享；并且有些工程勘察系统界面复杂，操作不便，体验较差。因此，需要一个更先进、高效、全面的工程地质勘察信息系统，以满足工程地质勘察数据集成、管理和处理的要求，并能深度应用三维地质建模技术，提升勘察数据的可视化效果，提高勘察效率，促进信息共享。本发明是基于这一背景提出的，旨在提供一种能够解决上述问题的先进工程地质勘察信息系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，解决地质勘探内外业数据共享不便，以及数据整理、管理和应用效率低下的问题。该系统通过信息技术，实现了勘探数据与建模软件之间的数据库关联，优化了三维地质信息模型构建与可视化流程，提供了更加直观、准确的地质信息展示和分析效果，提高了勘察工作效率，使勘察资料得以高效利用和科学管理。

本发明的技术方案如下：

一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，该系统包括：

业务数据库，用于存储内外业地质数据以及业务相关数据；其中，业务相关数据包括地理信息空间数据、地质模型数据以及项目文档数据；

工程地质数据采集模块，用于采集外业现场的野外钻孔数据并存储至业务数据库；

地质数据管理模块，用于管理和应用地质数据，包括对工程地质数据采集模块所采集到的野外钻孔数据进行整理和编录以及对其他地质数据的管理；

三维地质建模模块，用于通过数据接口将GOCAD建模数据库与业务数据库相关联，以从业务数据库中获取地质数据管理模块整理完善的钻孔数据，并基于GOCAD建模软件构建三维地质信息模型；

模型发布模块，用于基于Web端通过GeoScene的数据发布接口，对所构建的三维地质信息模型以及项目中其他的地理信息空间数据进行处理和发布；

勘察项目管理模块，用于基于Web端对项目以及地理信息空间数据进行查看和管理。

进一步的，业务数据库存储有外业现场的野外钻孔数据以及整理和编录完成的内业数据；其中，野外钻孔数据包括钻孔点坐标数据、钻孔点属性数据、钻孔岩土层描述数据及现场岩心照片和其它管理数据，整理和编录完成的内业数据包括地质钻孔信息、实验数据、勘察项目信息、勘察文档数据、勘察项目所需的三维地理信息数据。

进一步的，业务数据库利用关系数据库PostgreSQL构建勘察项目业务数据表，包括项目表、野外钻孔数据记录表、钻孔表、钻孔描述表、实验数据记录表、图层数据表、文件资料表和人员用户表，以将勘察项目的地质数据及相关资料数据进行存储。

进一步的，工程地质数据采集模块为通过uni-app框架编写的App，采用表单的形式来对数据进行采集并将其存储至业务数据库野外钻孔数据记录表中。

进一步的，地质数据管理模块通过node.js+express框架构建Web应用程序，使用node-postgres模块创建连接池对象，通过传入数据库的连接参数，利用SQL语句调取业务数据库中存储的野外钻孔数据，并在Web端生成野外钻孔数据记录表以及在线查看现场岩心照片，同时内业技术人员通过查看野外钻孔数据记录表、实验数据以及现场岩心照片，对钻孔岩土层信息进行专业化编录，将编录后的信息存入至业务数据库的钻孔表以及钻孔描述表；

此外，地质数据管理模块还用于上传项目的红线数据、地形数据以及实验数据，Web端基于整理好的钻孔岩土层信息直接生成钻孔统计图，并结合Web-GIS技术，将钻孔点以二维或三维的方式展示在地图上，以帮助用户快速确定钻孔位置及查看孔内土层分布情况。

进一步的，三维地质建模模块利用GOCAD建模平台，在GOCAD建模数据库中通过设置配置文件配置连接到PostgreSQL数据库的参数；基于GOCAD提供的API及插件，直接读取存储在业务数据库中的地层数据，实现数据库互联；地层数据包括钻孔数据、项目红线数据、地形数据及实验数据；

三维地质建模模块会数据库中的地层数据为指标来判断当前数据是否符合建模需求，如符合则在GOCAD中进行范围内的三维地质建模，生成相应的三维地质信息模型，如不符合则需要在地质数据管理模块进行完善。

利用数据库关联在GOCAD建模软件中按需求调取三维地质建模所需的数据；然后对导入的数据进行清理和处理；利用插值法建立构造面，包括岩层界面、断层面和褶皱面；其中，岩层界面用于描述不同地层的分布和边界，断层面用于表示地质断层的位置和特征，褶皱面用于描述地层褶曲形变的界面；在此基础上结合离散光滑插值法和UVT转换技术构建连续封闭的地质体，得到三维地质信息模型。

进一步的，建立好的三维地质信息模型输出为符合国际通用标准的BIM文件格式ifc。

进一步的，数据清理和处理包括去除或者填补纠正不合规的数据。

进一步的，发布采用基于GeoScene JavaScript API的在线Web处理发布方式，具体为：

利用坐标转换工具对数据进行预处理，使坐标系保持一致；

对WebGIS能直接加载的数据格式无需进行格式转换处理，直接发布；对无法直接加载的数据格式，则先通过数据转换工具将其转换成的可供WebGIS直接调用的数据格式；最后将转换后的数据发布成符合标准的Web服务；

发布后会存储至数据库，存储至数据库时填写该数据服务的标注信息，包括服务名称、所属项目、数据类型、Web服务地址。

进一步的，勘察项目管理模块通过将项目的唯一识别码与模型发布模块中的数据相关联，利用GIS技术实现对多源数据融合的可视化展示，包括：

接收勘察项目信息，包括勘察项目名称、勘察区域、勘察时间和勘察资料；

将勘察项目信息与模型发布模块中的地理信息空间数据关联，包括地理坐标、地图图层和地理要素；

在Web端提供勘察项目管理界面，用于显示和管理勘察项目信息和关联的地理信息空间数据；

支持勘察项目的查询、浏览、编辑和统计操作，包括勘察项目信息的查询、地理信息空间数据的浏览和编辑、勘察项目的统计分析；

实现勘察项目信息和地理信息空间数据的可视化展示，包括在地图上显示勘察项目区域、勘察项目地质模型、勘察项目钻孔模型和勘察项目地图数据；

支持勘察项目的数据导入和导出操作，包括勘察数据的导入、导出和备份。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明为工程地质勘察工作信息化提供了一个完整的解决方案，使数据整理和处理更加高效和便捷；通过提供直观的数据整理界面，支持地质数据的查看、编辑、整理和编录，从而提高了地质勘察的工作效率。

(2)本发明采用数据库对勘察项目内外业数据进行管理，包括数据存储、检索、备份和安全保护，与传统纸质方式存储相比，本发明能够确保数据的完整性、安全性、储存持久性，方便未来对历史项目资料及其地质钻孔数据进行检索查询。

(3)本发明将地质勘察工作的信息化管理和建模工作有机结合起来，利用三维建模技术，不仅可以方便地管理和查询勘察项目的数据，还为用户提供了更加直观、准确的地质信息展示和分析效果。通过利用数据库关联的方式，使建模软件可以直接提取到所需的建模数据，进一步简化了工作流程，减少了人工梳理数据的时间，提高了工作效率。同时，采用Web端直接发布数据的方式将数据发布为符合OGC规定的标准格式，省去了在客户端操作的流程，方便用户进行数据共享和使用。

(4)本发明提供了一个全面的Web项目管理平台，用于显示和管理勘察项目信息和关联的地理空间数据，用户可以轻松进行操作和查询，无需专业技能，易于学习和使用。用户可以利用该平台对勘察项目的数据进行管理、查询和统计；并且支持勘察项目信息和地理空间数据的可视化展示，包括在地图上显示勘察项目区域、勘察项目地质模型、勘察项目钻孔模型、勘察项目地图数据等，帮助用户更加直观的理解地下结构的复杂性和变化。

附图说明

图1为本发明实施例中的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统框图。

图2为本发明实施例中的业务数据库的业务数据表示意图。

图3为本发明实施例中的工程地质数据采集App示意图。

图4为本发明实施例中的野外钻孔数据记录表示意图。

图5为本发明实施例中的钻孔数据表示意图。

图6为本发明实施例中的利用GOCAD构建的三维地质模型示意图。

图7为本发明实施例中的部分数据转换工具示意图。

图8为本发明实施例中的多源数据融合及钻孔信息展示示意图。

图9为本发明实施例中的三维地质信息模型与钻孔模型融合示意图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明公开了一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，该系统包括：业务数据库，用于存储工程地质数据、业务相关的地理信息空间数据、地质模型数据及其他业务数据和文档；工程地质数据采集模块，用于野外钻孔数据的采集；地质数据管理模块，用于对工程地质数据采集模块采集到的钻孔数据进行整理和编录以及对其他地质数据的管理和应用；三维地质建模模块，用于根据整理后的地质数据在GOCAD中进行三维地质信息模型的构建；数据发布模块，用于清洗处理发布所构建的三维地质信息模型以及其他地理信息空间数据；勘察项目管理模块，用于项目数据的查询、管理、统计、和查看。本系统将地质勘察工作的信息化管理和建模工作有机结合起来，解决了勘探内外业数据共享不便，以及数据整理、管理和应用效率低下的问题，并借助数据库关联和WebGIS技术完成了三维地质信息模型的构建与可视化展示，实现了高效、综合的勘察数据管理和应用能力，提供了更加直观、准确的地质信息展示和分析效果，提高了勘察效率，提升了勘察工作的科学性和可持续发展。

实施例1

一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，包括：

业务数据库，用于存储内外业所需的地质数据，以及业务相关的地理信息空间数据、地质模型数据、项目文档数据等。

工程地质数据采集模块，用于进行野外钻孔数据的采集并存储至业务数据库。

地质数据管理模块，用于对工程地质数据采集模块采集到的钻孔数据进行整理和编录以及对其他地质数据的管理和应用。

三维地质建模模块，利用GOCAD建模平台，通过数据接口的方式将GOCAD数据库与业务数据库相关联，从业务数据库中读取地质数据管理模块存入的整理完善的钻孔数据并在GOCAD中进行三维地质建模，生成三维地质信息模型。

数据发布模块，用于清洗处理发布GOCAD生成的三维地质信息模型，以及处理发布项目中其他的地理信息空间数据。

勘察项目管理模块，用于在Web端管理和查看勘察项目信息以及关联的地理空间数据。

在本申请的一些实施例中，业务数据库中存储了外业采集到的野外钻孔数据以及整理和编录完成的内业数据；其中，野外钻孔数据包括钻孔点坐标数据、钻孔点属性数据、钻孔岩土层描述数据及现场岩心照片和其它管理数据，整理和编录完成的内业数据包括地质钻孔信息、实验数据、勘察项目信息、勘察文档数据、勘察项目所需的三维地理信息数据。

在本申请的一些实施例中，工程地质数据采集模块包括野外钻孔点信息录入，用于记录钻孔点的坐标信息，岩土层信息、实验信息以及现场岩心照片。该模块可以支持多种采集方式，包括北斗探针、GPS、测量仪器等。

在本申请的一些实施例中，地质数据管理包括查看外业采集数据、管理地质数据信息以及钻孔柱状图的生成，具体如下：

查看外业采集数据，用于获取野外采集的野外钻孔数据和现场照片，以及相关实验数据，并可生成导出野外钻孔记录表单，为技术人员整理编录钻孔数据提供参考；

管理地质数据信息，用于技术人员对钻孔数据和其他地质数据的管理以及对地层记录表的整理编录；

钻孔柱状图的生成，用于系统根据完善后的钻孔岩土层数据以及数据库中存储的岩层图例，按着该钻孔的岩土层号和名称自动生成钻孔柱状图。

在本申请的一些实施例中，三维地质建模模块利用GOCAD建模平台，在GOCAD数据库中通过设置配置文件配置连接到业务数据库的参数，实现数据库互联，并通过数据接口直接读取存储在所述业务数据库中经整理完善后的地质钻孔数据，从而进行范围内的三维地质建模。生成的三维地质信息模型以及其它地理信息空间数据可以通过该模块直接调用GeoScene的数据发布接口，将地质体模型和其他地理信息数据处理发布为符合行业规范的Web服务。

在本申请的一些实施例中，勘察项目管理模块包括以下功能：

步骤1：接收勘察项目信息，包括但不限于勘察项目名称、勘察区域、勘察时间、勘察资料等。

步骤2：将勘察项目信息与数据发布模块中的地理空间数据关联，包括但不限于地理坐标、地图图层、地理要素等。

步骤3：在Web端提供勘察项目管理界面，用于显示和管理勘察项目信息和关联的地理空间数据。

步骤4：支持勘察项目的查询、浏览、编辑和统计操作，包括但不限于勘察项目信息的查询、地理空间数据的浏览和编辑、勘察项目的统计分析等。

步骤5：实现勘察项目信息和地理空间数据的可视化展示，包括但不限于在地图上显示勘察项目区域、勘察项目地质模型、勘察项目钻孔模型、勘察项目地图数据等。

步骤6：支持勘察项目的数据导入和导出操作，包括但不限于勘察数据的导入、导出、备份等。

步骤7：实现勘察项目信息权限管理，包括但不限于用户权限的设置等。

实施例2

一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，包括：

业务数据库，用于存储内外业地质数据以及其他业务所需数据；

工程地质数据采集模块，用于在采集野外钻孔数据并存储至业务数据库中；

地质数据管理模块，用于技术人员整理汇编应用工程地质数据采集模块收集的野外钻孔数据；

三维地质建模模块，基于GOCAD建模数据库与业务数据库关联，用于三维地质模型的快速构建；

数据发布模块，用于清洗处理发布三维地质模型及其他地理信息空间数据；

勘察项目管理模块，用于基于Web端对项目进行查看和管理。

其实现步骤如下：

S1、利用业务数据库模块，建立勘察业务数据表，包括项目表、野外钻孔数据记录表、钻孔表、钻孔描述表、图层数据表、实验数据记录表、文件资料表、人员用户表等，将项目的地质数据及其他资料数据进行存储；

S2、利用工程地质数据采集模块，通过手机App记录外业现场的野外钻孔数据并存储至业务数据库野外钻孔数据记录表中；

S3、利用地质数据管理模块，对地质信息数据进行管理和应用，包括对工程地质数据采集模块采集到的野外钻孔数据进行整理和编录以及对其他地质数据的管理。

S4、利用三维地质建模模块，将步骤S3整理汇编好的钻孔数据、项目红线数据、地形数据、实验数据，通过数据库关联至GOCAD建模数据库，利用GOCAD建模平台进行三维地质模型的构建。

S5、利用数据发布模块，基于Web端通过GeoScene的数据发布接口，对构建的三维地质信息模型以及其它地理信息空间数据进行处理和发布。

S6、利用勘察项目管理模块，对勘察项目所有信息进行查看、统计和管理。

在本申请的一些实施例中，步骤S1中业务数据库的建立采用关系数据库PostgreSQL进行勘察项目业务数据表的构建，将野外钻孔数据进行存储，并且对勘察项目所需的资料进行搜集与整理入库，包括钻孔设计方案、地形图、项目红线数据等。该业务数据库可对文件、照片、CAD图纸、倾斜数据、BIM数据等多种格式数据进行存储。

在本申请的一些实施例中，步骤S2中外业现场数据采集可以通过多种采集方式，包括现代新型产品便利且具有较高精度的北斗探针、传统采集方式GPS和其他测量仪器等。需要采集的野外钻孔点数据，主要包括钻孔点坐标数据、钻孔点属性数据、钻孔岩土层描述数据及现场岩心照片和其它管理数据。所述其它管理数据包含记录员、司钻员、仪器型号等。

步骤S2中所采集的所有数据信息均需存储至S1的业务数据库中。

在本申请的一些实施例中，步骤S3中地质信息数据进行管理和应用，包括通过数据接口地质数据进行入库、展示、分类、筛选、查询、编辑、共享等操作，提高数据利用效率。

进一步的，步骤S3中对工程地质数据采集模块采集到的野外钻孔数据进行整理汇编重新入库的具体实现步骤为：首先通过node.js+express框架快速构建Web应用程序，使用node-postgres模块创建连接池对象，通过传入数据库的连接参数，利用SQL语句调取业务数据库中存储的步骤S2采集到的野外钻孔数据，并在Web端自动生成野外钻孔记录表以及在线查看现场岩心照片，同时内业技术人员通过查看野外钻孔记录表、实验数据、现场岩心照片等信息，对钻孔岩土层信息进行专业化编录，并实时存入至业务数据库钻孔表以及钻孔描述表中。

Web端可基于整理好的钻孔岩土层信息直接生成钻孔统计图，并基于Web-GIS技术，将钻孔点以二维或者三维的方式展示在地图上，以帮助用户快速确定钻孔位置及查看孔内土层分布情况。

在本申请的一些实施例中，步骤S4中三维地质模型构建需要先将数据库关联，关联步骤为：首先利用GOCAD建模平台，在GOCAD数据库中通过设置配置文件配置连接到PostgreSQL数据库的参数，包括数据库的连接地址、用户名、密码等。通过GOCAD提供的API或插件，直接读取存储在所述业务数据库中的数据，实现数据库互联。

进一步的，还需判断当前数据是否符合建模所需的必要指标，如符合则在GOCAD中进行范围内的三维地质建模，生成相应的三维地质模型，如不符合则需要在地质数据管理模块进行完善。其中，上述建模的必要指标为该勘察项目的地形数据、红线数据以及地质钻孔数据和实验数据。

进一步的，步骤S4中三维地质建模过程为：首先利用数据库关联直接在GOCAD建模软件中按需求调取三维地质建模所需的数据；然后对导入的数据进行清理和处理，去除或者填补纠正不合规的数据等；利用插值法建立构造面，包括岩层界面、断层面和褶皱面。岩层界面用于描述不同地层的分布和边界，断层面用于表示地质断层的位置和特征，褶皱面用于描述地层褶曲形变的界面。在此基础上结合离散光滑插值法和UVT转换技术构建连续封闭的地质体，得到三维地质信息模型。将建立好的三维地质信息模型输出为符合国际通用标准的BIM文件格式ifc，方便后续的应用和分析。

在本申请的一些实施例中，步骤S5中首先需要注意各数据的坐标系问题，利用该模块的坐标转换工具对数据进行预处理，使坐标系保持一致。

进一步的，步骤S5中数据发布采用基于GeoScene JavaScript API的在线Web处理发布方式，具体步骤为：首先对WebGIS能直接加载的数据格式无需进行格式转换处理，直接发布即可，对无法直接加载的数据格式，则先通过该模块的数据转换工具将其转换成的可供WebGIS直接调用的数据格式，比如生成的三维地质信息模型即可将其转换成场景图层包(slpk)，项目红线数据(.dwg/.dxf)可以转换为Shapefile格式等；最后将转换后的数据发布成符合OGC I3S标准的Web服务。数据发布后会自动入库，用户需填写该数据服务的名称、所属项目、数据类型、Web服务地址等一些标注信息。

在本申请的一些实施例中，步骤S6中将勘察项目信息、数据库中各个数据服务与WebGIS地图通过坐标位置、项目名称等信息相关联，在Web端构建勘察项目管理界面，支持勘察项目的查询、浏览、编辑和统计操作，包括但不限于勘察项目信息的查询、地理空间数据的浏览和编辑、勘察项目的统计分析；支持勘察项目信息和地理空间数据的Web端可视化展示，包括但不限于勘察项目地质钻孔数据、勘察项目地质模型数据、勘察项目红线数据、勘察项目地图数据等；支持数据的导入和导出。

实施例3

一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，如图1所示，该系统包括业务数据库、工程地质数据采集模块、地质数据管理模块、三维地质建模模块、数据发布模块和勘察项目管理模块。下面以某项目为例，介绍本发明方法的具体实施步骤：

(1)利用PostgreSQL数据库构建业务数据表，包括项目表、钻孔表、钻孔描述表、野外钻孔数据记录表、图层数据表、实验数据记录表、文件资料表、人员用户表等，并根据不同数据表的需求设计其字段，结果如图2所示。

(2)工程地质数据的采集。需要说明的是，工程地质数据采集模块是通过uni-app框架编写的手机App，因此需要在移动设备上运行，包括智能手机、平板电脑等，在该模块中采用表单的形式进行数据的采集并录入至数据库，获取勘察项目的野外钻孔数据和岩心照片，结果如图3所示。

(3)采用WebGIS技术对其他模块进行开发，通过node.js+express框架快速构建Web应用程序，利用前后端技术实现用户在地质数据管理模块对外业采集到的野外钻孔数据和现场照片进行查看，并可生成钻孔野外记录表，如图4所示。此外，用户还可根据采集的数据信息和实验数据在Web端直接对岩土分层情况进行整理编录，存储至数据库，结果如图5所示。并且在此模块用户可以上传项目的红线数据、地形数据、实验报告等数据。

(4)选用GOCAD软件作为地质建模平台，在GOCAD数据库中通过设置配置文件配置连接到PostgreSQL数据库的参数，包括数据库的连接地址、用户名、密码等，利用插件，采用数据接口的方式直接选择调取导入建模所需的存储在PostgreSQL数据库中内业技术人员整理好的地层数据，包括钻孔数据、项目红线数据、地形数据、实验数据，如果数据缺失则无法进行下一步，须在地质数据管理模块进行补充。其中上述钻孔数据需要有钻孔的位置、地层层号、土质类别、图层名称等详细的地质层信息。然后对导入的数据进行清洗和处理，选择离散光滑插值法和UVT转换技术进行三维地质模型的构建，并输出为符合国际通用标准的BIM文件格式ifc，结果如图6所示。

(5)基于GeoScene for JavaScript API开发数据发布模块，因为需将数据转换成WebGIS可加载的格式方可进行发布，所以在该模块中开发了多种数据格式转换及坐标转换工具，如图7所示，在对数据进行格式转换后方可进行处理发布，发布结果为符合OGC I3S标准的Web服务，目的是便于数据在Web端的调用以及共享。在三维地质模型的处理发布中，首先利用ifc2slpk工具将生成的三维地质模型转换为场景图层包slpk，然后对场景包进行发布，生成Web服务。数据发布成功后会自动存储至数据库，用户需要填写该数据服务的名称、所属项目、数据类型等标注信息，便于数据的查询。

(6)在Web端构建勘察项目管理模块，该勘察项目管理模块包括接收各勘察项目信息，包括但不限于勘察项目名称、勘察区域、勘察钻孔数据、勘察资料等，可对勘察项目进行查询、浏览、编辑和统计等操作，方便对勘察项目信息进行管理，同时还支持勘察项目数据的导入、导出和备份等操作，提高了数据的可靠性和安全性。在该模块中，通过将项目的唯一识别码uuid与数据发布模块中的数据相关联，利用GIS技术实现对多源数据融合的可视化展示。这包括但不限于在地图上显示勘察项目区域、勘察项目地质模型、勘察项目钻孔点数据以及其它地图数据等，结果如图8所示。此外，还实现了将钻孔信息与钻孔点进行关联，使得点击钻孔点即可生成查看该钻孔的柱状图信息，便于工作人员查看。

(7)与此同时，为了更直观地了解项目的岩土分层情况，利用WebGIS技术实现了在Web端查看该项目的三维地质模型。用户可以通过这个平台观察地质模型中不同土层分布情况，并且每个土层都可以用独特的颜色来表示，使用户能够一目了然地了解各个岩土层的特征和变化。并且点击不同岩层，可以查看各个岩层的描述信息，这种可视化展示方式能够帮助用户更好地理解地下结构。另外，钻孔数据也可以与地质模型相融合，以进一步增强用户对地下结构的认识。钻孔数据提供了关于不同深度的地质信息，包括岩层类型、厚度和性质等。将钻孔数据与地质模型结合起来，可以在三维空间中以一种直观的方式呈现这些信息，结果如图9所示。这种融合的模型不仅提供了更全面的地质信息，还能够帮助用户更好地理解地下结构的复杂性和变化。

综上所述，本发明公开了一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，包括：业务数据库：存储业务数据；工程地质数据采集模块：采集工程地质数据；地质数据管理模块：对地质数据进行整理编录收集归纳入库；三维地质建模模块：采用GOCAD建模软件，利用数据库关联技术直接调取建模所需数据进行三维地质模型的构建；数据发布模块：对地质模型数据和地理信息空间数据进行发布；勘察项目管理模块：对勘察项目的信息进行查看、统计、管理和应用。

本发明针对当前工程地质勘察数据管理和共享困难，信息化程度低下的问题，提出了一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，实现地质勘察内外业数据实时互通及数字化管理，利用三维建模和WebGIS技术，构建和应用三维地质信息模型，为用户提供了更加直观、准确的地质信息展示和分析效果，提高了勘察工作效率，使勘察资料得以高效利用和科学管理。

需要说明的是，上述实施例中各步骤的先后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，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，该系统包括：

业务数据库，用于存储内外业地质数据以及业务相关数据；其中，业务相关数据包括地理信息空间数据、地质模型数据以及项目文档数据；

工程地质数据采集模块，用于采集外业现场的野外钻孔数据并存储至业务数据库；

地质数据管理模块，用于管理和应用地质数据，包括对工程地质数据采集模块所采集到的野外钻孔数据进行整理和编录以及对其他地质数据的管理；

三维地质建模模块，用于通过数据接口将GOCAD建模数据库与业务数据库相关联，以从业务数据库中获取地质数据管理模块整理完善的钻孔数据，并基于GOCAD建模软件构建三维地质信息模型；

模型发布模块，用于基于Web端通过GeoScene的数据发布接口，对所构建的三维地质信息模型以及项目中其他的地理信息空间数据进行处理和发布；

勘察项目管理模块，用于基于Web端对项目以及地理信息空间数据进行查看和管理。

2.根据权利要求1所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，业务数据库存储有外业现场的野外钻孔数据以及整理和编录完成的内业数据；其中，野外钻孔数据包括钻孔点坐标数据、钻孔点属性数据、钻孔岩土层描述数据及现场岩心照片和其它管理数据，整理和编录完成的内业数据包括地质钻孔信息、实验数据、勘察项目信息、勘察文档数据、勘察项目所需的三维地理信息数据。

3.根据权利要求1所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，业务数据库利用关系数据库PostgreSQL构建勘察项目业务数据表，包括项目表、野外钻孔数据记录表、钻孔表、钻孔描述表、实验数据记录表、图层数据表、文件资料表和人员用户表，以将勘察项目的地质数据及相关资料数据进行存储。

4.根据权利要求3所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，工程地质数据采集模块为通过uni-app框架编写的App，采用表单的形式来对数据进行采集并将其存储至业务数据库野外钻孔数据记录表中。

5.根据权利要求3或4所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，地质数据管理模块通过node.js+express框架构建Web应用程序，使用node-postgres模块创建连接池对象，通过传入数据库的连接参数，利用SQL语句调取业务数据库中存储的野外钻孔数据，并在Web端生成野外钻孔数据记录表以及在线查看现场岩心照片，同时内业技术人员通过查看野外钻孔数据记录表、实验数据以及现场岩心照片，对钻孔岩土层信息进行专业化编录，将编录后的信息存入至业务数据库的钻孔表以及钻孔描述表；

此外，地质数据管理模块还用于上传项目的红线数据、地形数据以及实验数据，Web端基于整理好的钻孔岩土层信息直接生成钻孔统计图，并结合Web-GIS技术，将钻孔点以二维或三维的方式展示在地图上，以帮助用户快速确定钻孔位置及查看孔内土层分布情况。

6.根据权利要求5所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，三维地质建模模块利用GOCAD建模平台，在GOCAD建模数据库中通过设置配置文件配置连接到PostgreSQL数据库的参数；基于GOCAD提供的API及插件，直接读取存储在业务数据库中的地层数据，实现数据库互联；地层数据包括钻孔数据、项目红线数据、地形数据及实验数据；

三维地质建模模块会数据库中的地层数据为指标来判断当前数据是否符合建模需求，如符合则在GOCAD中进行范围内的三维地质建模，生成相应的三维地质信息模型，如不符合则需要在地质数据管理模块进行完善。

利用数据库关联在GOCAD建模软件中按需求调取三维地质建模所需的数据；然后对导入的数据进行清理和处理；利用插值法建立构造面，包括岩层界面、断层面和褶皱面；其中，岩层界面用于描述不同地层的分布和边界，断层面用于表示地质断层的位置和特征，褶皱面用于描述地层褶曲形变的界面；在此基础上结合离散光滑插值法和UVT转换技术构建连续封闭的地质体，得到三维地质信息模型。

7.根据权利要求6所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，建立好的三维地质信息模型输出为符合国际通用标准的BIM文件格式ifc。

8.根据权利要求6所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，数据清理和处理包括去除或者填补纠正不合规的数据。

9.根据权利要求1所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，发布采用基于GeoScene JavaScript API的在线Web处理发布方式，具体为：

利用坐标转换工具对数据进行预处理，使坐标系保持一致；

对WebGIS能直接加载的数据格式无需进行格式转换处理，直接发布；对无法直接加载的数据格式，则先通过数据转换工具将其转换成的可供WebGIS直接调用的数据格式；最后将转换后的数据发布成符合标准的Web服务；

发布后会存储至数据库，存储至数据库时填写该数据服务的标注信息，包括服务名称、所属项目、数据类型、Web服务地址。

10.根据权利要求1所述的基于三维地质信息模型的勘察内外业一体化系统，其特征在于，勘察项目管理模块通过将项目的唯一识别码与模型发布模块中的数据相关联，利用GIS技术实现对多源数据融合的可视化展示，包括：

接收勘察项目信息，包括勘察项目名称、勘察区域、勘察时间和勘察资料；

将勘察项目信息与模型发布模块中的地理信息空间数据关联，包括地理坐标、地图图层和地理要素；

在Web端提供勘察项目管理界面，用于显示和管理勘察项目信息和关联的地理信息空间数据；

支持勘察项目的查询、浏览、编辑和统计操作，包括勘察项目信息的查询、地理信息空间数据的浏览和编辑、勘察项目的统计分析；

实现勘察项目信息和地理信息空间数据的可视化展示，包括在地图上显示勘察项目区域、勘察项目地质模型、勘察项目钻孔模型和勘察项目地图数据；

支持勘察项目的数据导入和导出操作，包括勘察数据的导入、导出和备份。