CN118071949A - 基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，通过构建虚拟钻孔线与二维地质剖面线求交的方法，将地质剖面图包含的丰富信息提取到二维虚拟钻孔特征点中；通过构建基于规则约束阈值的自适应分布模型控制虚拟钻孔分布的方式，使虚拟钻孔的空间分布适应地质剖面中所描述的地下地质结构的展布情况，通过对长距离勘探线分段建立空间转换方程的方式，实现了对大量二维特征点向三维空间的自动转换，高效地构建了三维虚拟钻孔序列，减少了转换过程带来的误差；通过构建自适应虚拟钻孔控制下的序列剖面构建方法，为长带状三维工程地质建模提供更多的空间约束。本发明方法简洁、执行效率高，适用于大范围、长带状的建模场景。

Description

基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法

技术领域

本发明涉及地理空间信息系统技术领域，具体涉及一种基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法。

背景技术

三维地质建模技术是上世纪90年代蓬勃发展起来的高精度、大范围构建某一区域内的三维地质模型的技术，相较于二维地学信息，三维地质模型能够更直观地表达各类地质勘查资料，更清晰地展现某一区域的地质现象与构造情况，使建模人员对于建模要素的编辑与操作更加便捷。因此，三维地质建模技术广泛应用于工程地质、水文地质、矿山开采与储量估算等领域。钻孔数据作为最真实的地质数据，凭借其高精度、高可靠性的优点成为三维地质建模中最主要的建模数据来源；同样，地质剖面图凭借其对地下地质构造的直观描述以及包含的丰富地质信息的优势，广泛应用于大范围场景建模中。

随着三维地质建模技术应用领域不断扩大，以及在面向复杂场景中的建模精度需求不断提高，建模数据来源越来越多，基于单一数据源的三维建模技术已无法满足实际需求，融合多源数据的三维建模技术成为主流趋势。在传统的单一数据源建模方法中，以钻孔数据作为数据源，存在着成本高，分布稀疏离散，无法提供大范围精确的地质构造信息等问题；剖面数据则属于二次处理数据，受限于数据量和模型尺度等因素，难以构建丰富的空间约束来表征复杂的地质结构。因此，实现多源数据高效融合建模方法成为一个亟待解决的问题。

值得注意的是，钻孔数据与地质剖面图作为最主要的建模数据来源，其数据形式不同、语义不同，在不经过数据处理的前提下，无法直接用于三维地质建模。要实现多源数据融合的三维建模方法，关键点便在于如何融合钻孔数据与地质剖面图数据。目前，通过引入虚拟钻孔实现融合钻孔数据与剖面数据的融合建模方法被广泛认同与使用。以虚拟钻孔为载体，既保留了钻孔数据的直观表达形式，又增加了剖面数据所包含的地质信息，将原本数据形式不同、语义不同的多源异构数据转换为了同构的虚拟钻孔数据，有利于数据的补充表达与利用，为后续的三维地质建模提供了数据支撑。因此，实现融合钻孔数据与地质剖面图的虚拟钻孔构建方法成为一项必要的工作。

目前，融合钻孔数据与地质剖面数据的虚拟钻孔构建方法主要有以下两种：

(1)基于拓扑关系与空间插值的虚拟钻孔构建方法

该方法利用原始钻孔数据间的空间关系，构建泰森多边形，也称Voronoi图以及Delaunay三角剖分获得的三角网，两者的交点即为虚拟钻孔的布设位置。而后，再利用插值工具生成各地层的栅格表面，结合图形插值工具将二维虚拟钻孔点投影为三维虚拟钻孔。该方法虽可以实现虚拟钻孔构建，但对于原始钻孔数据的空间分布关系存在一定要求，在面向长带状场景时，钻孔往往沿勘探线两侧分布，在此情况下对其构建三角网易形成狭长三角形，使推出的虚拟钻孔点位不再沿线分布，从而产生偏移与误差。

(2)基于地震解译图的等距均匀采样虚拟钻孔构建方法

该方法先对地震剖面解译图进行剖面线特征提取，目的是控制剖面线与地层线形态；然后在特征点间，均匀等距选取采样点，纵向提取该点上所有地层数据，采样点与特征点空间坐标通过剖面参照点信息与实际坐标对应比例关系计算获得。该方法相较传统空间插值方法的优点在于均匀采样生成的虚拟钻孔数量丰富、排列规律，能够直观反映地层信息，适用于长距离、大范围且地层结构稳定区域。然而在全线采取均匀采样的方法不适用于地质结构复杂且随里程变化不规律的区域，易导致地质信息损失、难以构建表征复杂地质结构、建模不精细的问题。此外，采取地震解译图为数据源，缺乏原始钻孔的空间关系约束，在计算实际空间坐标易产生误差。

此外，目前融合多源数据的三维工程地质模型构建方法主要有以下两种：

(1)约束-插值建模技术

运用高精度数据约束、校正低精度数据，将高精度数据作为约束数据，对低精度数据进行插值处理，修改、调整低精度数据，使其与高精度数据相吻合。但不支持全自动化建模，需要在建模人员对地质体三维空间展布特征、地质体之间的穿插关系具有较好的理解下进行人机交互操作。

(2)三维地质混合插值技术

采用图像经过矢量化，转为离散点的处理方式，将剖面图转为离散点实现了与钻孔数据的融合建模。但不适用于剖面图范围过大的长带状沿线场景，且难以构建复杂的地质结构。

发明内容

为解决现有技术中存在的融合钻孔与剖面数据构建虚拟钻孔效率低、难以适用大范围、长带状场景的问题，针对钻孔数据、地质剖面数据的特点，充分利用地质剖面所包含的地质信息，并依靠构建的自适应虚拟钻孔进一步构建序列图切剖面，融合序列剖面信息、虚拟钻孔关键特征与铁路中线剖面信息，本发明提供了一种基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，包括如下步骤：

S1、接入钻孔数据与地质剖面图两个数据源，分别进行数据预处理；

S2、在二维空间中，在地表层上确定起始采样点，沿该点纵向向下构建虚拟钻孔线，虚拟钻孔线与二维地质剖面线中的各个地层线相交，识别并记录该点下方的交点个数为p；

S3、构建基于规则约束的自适应模型，每当完成构建一条虚拟钻孔线时，通过该线的交点个数并依据基于规则约束的自适应模型判断该条钻孔线与之相邻的两条钻孔线的间隔距离是否符合阈值，若不符合阈值，则返回步骤S2，重新构建该线；若符合阈值，则创建虚拟钻孔线与二维地质剖面线交点，并保存交点二维坐标，一个交点记为一个虚拟钻孔二维特征点；

S4、重复步骤S2-S3，直至虚拟钻孔线分布地质剖面图中全里程范围，得到虚拟钻孔二维特征点集；

S5、计算二维虚拟钻孔特征点个数，逐点读取二维虚拟钻孔特征点X、Y坐标，借助地质剖面图计算方程参数，根据勘探线走向分段建立空间转换方程，当走向方位角θ发生改变时，自动替换方程中相关参数，实现二维虚拟钻孔特征点向三维空间的分段自动转换，完成自适应三维虚拟钻孔序列的构建；

S6、基于三维虚拟钻孔序列，完成长带状三维工程地质模型的构建。

优选的，在步骤S1中，数据预处理具体是指：将原本以数据库文本类格式存储的钻孔数据处理为矢量格式输入；将原本为图像格式的地质剖面图处理为二维矢量线格式输入。

优选的，在步骤S3中，基于规则约束的自适应模型构建，具体包括如下：

S31、将原始钻孔结合先验知识，初步拟出预期钻孔间隔，再通过地质剖面图推理出地层层数随隧道里程的变化规律，反映地质剖面图上地质结构的分布情况；

S32、结合地层层数随隧道里程的变化规律与地质结构的分布情况，确定不同地质结构区域间的虚拟钻孔间隔阈值划分；

S33、建立虚拟钻孔间隔距离与地层层数间的规则约束，判定条件为步骤S2中的交点个数p；当交点个数p小于某值a时，判定位于结构简单区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₁；当交点个数p大于某值a小于某值b时，判定位于结构较复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₂；当交点个数p大于某值b时，判定位于结构复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₃。其中，某值a与某值b均为正整数，代表当交点个数p达到某一值时，可视作地质结构复杂程度发生变化，其作用是用于区分某一区域属于简单结构、较复杂结构还是复杂结构。通常来说，a∈1-4(a∈N+)，b∈4-8(b∈N+)，且满足b-a∈2-4。

S34、针对具体场景完成所有区域的阈值划分后，完成基于规则约束的自适应分布模型构建。

优选的，在步骤S32中，虚拟钻孔间隔阈值划分具体包括：

当地层数量满足大于或等于4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₁；

当地层数量介于2至4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₂；

当地层数量小于2时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₃，

其中，间隔阈值d₁、d₂、d₃满足数量关系d₃＝2d₂＝4d₁。

优选的，在步骤S5中，具体包括如下：

S51、计算二维虚拟钻孔特征点个数，逐点读取二维虚拟钻孔特征点X、Y坐标，并根据地质剖面图信息计算参与解算转换方程所需参数，包括原始钻孔二、三维坐标以及勘探线走向方位角；

S52、在地质剖面图中判别勘探线走向发生改变的位置，识别并标记位于此处的二维虚拟钻孔特征点；

S53、逐点读取特征点二维坐标，代入已知参数到转换方程中，参与解算特征点三维坐标；

S54、判断方位角θ是否发生改变，若没有改变，则重复步骤S53继续代入特征点二维坐标；若方位角发生改变，则自动替换方位角参数与控制点坐标参数，建立新的转换方程继续解算三维坐标；

S55、重复步骤S52-S54，直到所有二维虚拟钻孔特征点全部参与解算；

S56、逐点读取并保存虚拟钻孔三维特征点坐标，并将具有相同X、Y坐标的特征点标记为同一钻孔下的不同地层点；

S57、依据地质剖面图信息，赋予不同地层点相应的地层属性，创建具有地层信息的虚拟钻孔三维特征点集；

S58、提取各地层属性，在三维空间中构建全里程范围内的虚拟钻孔序列。

优选的，在步骤S6中，具体包括：

S61、基于自适应三维虚拟钻孔序列，选取空间插值算法，确定插值区域范围，插值推理出虚拟钻孔间的地质信息；

S62、在地质平面图中构建与铁路中线走向相垂直的横向序列剖面线，以虚拟钻孔的特征信息与插值出的地质信息为控制，沿横向序列剖面线构建出序列图切剖面；

S63、对序列图切剖面进行特征提取，融合序列图切剖面信息、虚拟钻孔关键特征以及铁路中线地质剖面信息进行长带状三维工程地质模型构建。

本发明的有益效果是：本发明通过构建虚拟钻孔线与二维地质剖面线求交的方法，将地质剖面图包含的丰富信息提取到二维虚拟钻孔特征点中；通过构建基于规则约束阈值的自适应分布模型控制虚拟钻孔分布的方式，使虚拟钻孔的空间分布适应地质剖面中所描述的地下地质结构的展布情况，提供了虚拟钻孔对地质结构更精确的信息提取方式与展现形式；通过对长距离勘探线分段建立空间转换方程的方式，实现了对大量二维特征点向三维空间的自动转换，高效地构建了三维虚拟钻孔序列，并极大程度减少了转换过程带来的误差；通过构建自适应虚拟钻孔控制下的序列剖面构建方法，为长带状建模场景提供了更多的剖面信息，为长带状三维工程地质建模提供更多的空间约束。本发明提出的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维地质工程模型构建方法具有方法简洁、执行效率高的特点，有效地解决了钻孔数据与地质剖面高效、准确融合构建虚拟钻孔的问题，适用于大范围、长带状的建模场景，能够准确表征地质剖面图中的地质结构展布情况。

附图说明

图1为本发明的总体流程图；

图2为本发明二维虚拟钻孔构建与存储流程图；

图3为本发明基于规则约束阈值的自适应分布模型原理图；

图4为本发明基于规则约束阈值的自适应分布模型构建流程图；

图5为本发明虚拟钻孔二维向三维空间转换流程图；

图6为虚拟钻孔与剖面图的二维空间原理图；

图7为本发明虚拟钻孔进行空间转换的三维空间示意图；

图8为本发明三维虚拟钻孔构建详细流程图；

图9为本发明融合多源数据的长带状三维工程地质建模流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1和图2，本发明的融合钻孔数据与地质剖面图的二维虚拟钻孔构建与存储方法的原理是将原本数据形式不同、语义不同的两种数据来源，通过数据预处理流程，经过矢量化等步骤，处理为矢量格式，在统一的空间坐标下，通过创建纵向的虚拟钻孔线与二维地质剖面线求交，来提取并表征地质信息，构建二维虚拟钻孔特征点并存储坐标文件。

本发明实施的实现过程采用计算机实现自动化处理，包括以下步骤：

步骤1：接入钻孔数据与地质剖面图两个数据源，进行数据预处理过程，将原本以数据库文本类格式存储的钻孔数据，提取位置表、测斜表与属性表等信息，处理为矢量格式输入；将原本为图像格式的地质剖面图，提取剖面图中地层界线等信息，经过矢量化步骤，处理为二维矢量线格式输入。由于地质数据来源多源异质，钻孔数据与地质剖面图的数据形式、语义等都不同，因此本发明采取将异构的数据统一为同构的矢量数据的方法，通过这种方式有利于进行多源数据融合。

步骤2：在统一的二维空间中，在地表层上确定起始采样点，沿该点纵向向下构建虚拟钻孔线，虚拟钻孔线与二维地质剖面线中的各个地层线相交，识别并记录该点下方的交点个数为p，代入此值参与基于规则约束阈值的自适应模型中进行判断。

步骤3：在创建一条虚拟钻孔线并传入该线的交点个数p时，自动代入模型中参与判断该线与一条虚拟钻孔线的间隔距离。参见图3，在该里程内的地质剖面图中，通过地层界线数量将该里程区分为四个区域：在区域Ⅰ中，地层界线数量最多，地层最为复杂且密集，该区域内的虚拟钻孔数量应布设较多，以此来提取更多更丰富的地层信息；在区域Ⅱ和区域Ⅳ中，地层数量较多，但相较于区域Ⅰ来说地层数量有所减少，地质结构复杂度更低，因此考虑适当减少虚拟钻孔分布密集程度；而在区域Ⅲ中，仅存在地表线，不具有丰富的地下地质结构，该区域内虚拟钻孔密度应布设为最低。根据以上规则原理，某一区域内虚拟钻孔的分布密集程度依赖于其地下地层数量，当地层数量满足大于或等于4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₁；当地层数量介于2至4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₂；当地层数量小于2时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₃，其中间隔阈值d₁、d₂、d₃满足数量关系d₃＝2d₂＝4d₁(图3仅做原理图用于阐述某种情况下的阈值划分与取值，模型的具体应用应考虑实际场景的具体情况)。如图4所示，基于规则约束的自适应模型构建步骤如下：

步骤3.1：将原始钻孔结合先验知识，初步拟出预期钻孔间隔，再通过地质剖面图推理出地层层数随隧道里程的变化规律，以此反映地质剖面图上地质结构的分布情况；

步骤3.2：结合步骤3.1中的地层层数随隧道里程的变化规律与地质结构的分布情况，探究不同地质结构区域间的虚拟钻孔间隔阈值划分，细分为结构简单区域、结构较复杂区域与结构复杂区域；

步骤3.3：建立虚拟钻孔间隔距离与地层层数间的规则约束，判定条件为步骤2传入的虚拟钻孔线与剖面地层线的交点个数p。当交点个数p小于某值a时，判定位于结构简单区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₁；当交点个数p大于某值a小于某值b时，判定位于结构较复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₂；当交点个数p大于某值b时，判定位于结构复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₃；

本发明中，a与b均为正整数，其取值范围表达为：a∈1-4(a∈N+)，b∈4-8(b∈N+)，且满足b-a∈2-4。

步骤3.4：针对具体场景完成所有区域的阈值划分后，完成基于规则约束的自适应分布模型构建。

步骤4：每当完成构建一条虚拟钻孔线时，依据上述模型判断该条钻孔线与之相邻的两条钻孔线的间隔距离是否符合阈值，若不符合阈值，则返回步骤2，重新设置规范阈值构建该线；如果符合模型设定间隔则创建虚拟钻孔线与二维地质剖面线交点，并保存交点二维坐标，一个交点记为一个虚拟钻孔特征点。

步骤5：重复步骤3-4，直至虚拟钻孔线分布地质剖面图中全里程范围。

步骤1-5属于二维虚拟钻孔构建与存储过程，从步骤6开始三维虚拟钻孔构建过程。

如图5所示，本发明的虚拟钻孔由二维向三维空间转换原理是通过获取二维特征点坐标，借助地质剖面图计算方程参数，根据勘探线走向分段建立空间转换方程，当走向方位角发生改变时，自动替换方程中相关参数，实现二维虚拟钻孔特征点向三维空间的自动转换。

步骤6：计算二维虚拟钻孔特征点个数，并根据地质剖面图信息计算参与解算转换方程所需参数。参阅图6，在二维平面空间中，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表三条地层界线，位于同一垂直线上的A₁、A₂、A₃与B₁、B₂、B₃代表两组虚拟钻孔上的不同地层特征点，C与D表示原始钻孔处于剖面上的位置，且原始钻孔点的高程已知。以A₂点为例，向钻孔点C的垂线做水平线相交，可知A₂与C在二维平面上高程差值Δ_y，即可求解A₂在三维空间的高程值。

步骤7：通过空间投影转换的原理，确定其余代求参数，建立具体转换方程。参阅图7，在三维空间中，勘探线走向由地质剖面在XOY面的投影与Y轴的夹角θ确定，以A₁、B₁两点为例，两点在XOY面上投影为A′₁、B′₁点，原始钻孔点C、D投影为C′、D′点，两组投影点分别在XOY面上构成两组Δ_x、Δ_y，再借由方位角θ确定三角函数关系，即可确定A₁、B₁两点的三维X、Y坐标。

以A₁点为例，具体转换关系可以表示为以下方程：

XA₁＝XC+|xC-xA₁|×sinθ

YA₁＝YC+|xC-xA₁|×cosθ

ZA₁＝ZC+yC-yA₁

其中，虚拟钻孔特征点A₁的三维坐标为未知代求量，记为(XA₁，YA₁，ZA₁)，二维坐标为已知数据，记为(xA₁，yA₁)，原始钻孔C的三维坐标为已知数据，记为(XC，YC，ZC)，二维坐标为已知数据，记为(xC，yC)，勘探线走向方位角为已知数据，记为θ。

步骤8：结合全线地质剖面图与勘探线走向，在地质剖面图中判别勘探线走向发生改变的位置，识别并标记位于该位置的二维虚拟钻孔特征点。

步骤9：逐点读取二维虚拟钻孔特征点X、Y坐标，代入已知参数到转换方程中，参与解算虚拟钻孔特征点三维坐标；当读取到被标记的特征点时，自动替换新的方位角参数与控制点坐标参数，建立新的转换方程，实现对全线全里程范围内的虚拟钻孔特征点由二维向三维空间的分段自动转换。如图8所示，具体的步骤如下：

步骤9.1：计算二维虚拟钻孔特征点个数，并根据地质剖面图信息计算参与解算转换方程所需参数；

步骤9.2：在地质剖面图中判别勘探线走向发生改变的位置，并标记位于此处的二维虚拟钻孔特征点；

步骤9.3：逐点读取特征点二维坐标，代入已知参数到转换方程中，参与解算特征点三维坐标；

步骤9.4：判断方位角θ是否发生改变，若没有改变，则重复步骤9.3继续代入特征点二维坐标；若方位角发生改变，则自动替换方位角参数与控制点参数，建立新的转换方程继续解算三维坐标；

步骤9.5：重复步骤9.2-4，直到所有二维虚拟钻孔特征点全部参与解算；

步骤9.6：逐点读取并保存虚拟钻孔三维特征点，并将具有相同X、Y坐标的特征点标记为同一钻孔下的不同地层点；

步骤9.7：依据地质剖面图信息，赋予不同地层点相应的地层属性，创建具有地层信息的虚拟钻孔三维特征点集；

步骤9.8：提取各地层属性，在三维空间中构建全里程范围内的虚拟钻孔序列。

步骤6-9属于虚拟钻孔由二维向三维空间的转换过程，从步骤10开始长带状三维工程地质模型构建过程，如图9所示。

步骤10：基于自适应三维虚拟钻孔序列，选取空间插值算法，确定插值区域范围，插值推理出虚拟钻孔间的地质地层等信息。

步骤11：在地质平面图中构建与铁路中线走向相垂直的横向序列剖面线，以虚拟钻孔的特征信息与插值出的地质信息为控制，沿横向序列剖面线构建出序列图切剖面。

步骤12：对序列图切剖面进行特征提取，融合序列图切剖面信息(横向序列)、虚拟钻孔关键特征以及中线地质剖面信息进行长带状三维工程地质模型构建。

本发明通过构建虚拟钻孔线与二维地质剖面线求交的方法，将地质剖面图包含的丰富信息提取到二维虚拟钻孔特征点中；通过构建基于规则约束阈值的自适应分布模型控制虚拟钻孔分布的方式，使虚拟钻孔的空间分布适应地质剖面中所描述的地下地质结构的展布情况，提供了虚拟钻孔对地质结构更精确的信息提取方式与展现形式；通过对长距离勘探线分段建立空间转换方程的方式，实现了对大量二维特征点向三维空间的自动转换，高效地构建了三维虚拟钻孔序列，并极大程度减少了转换过程带来的误差；通过构建自适应虚拟钻孔控制下的序列剖面构建方法，为长带状建模场景提供了更多的剖面信息，为长带状三维工程地质建模提供更多的空间约束。本发明提出的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维地质工程模型构建方法具有方法简洁、执行效率高的特点，有效地解决了钻孔数据与地质剖面高效、准确融合构建虚拟钻孔的问题，适用于大范围、长带状的建模场景，能够准确表征地质剖面图中的地质结构展布情况。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、接入钻孔数据与地质剖面图两个数据源，分别进行数据预处理；

S2、在二维空间中，在地表层上确定起始采样点，沿该点纵向向下构建虚拟钻孔线，虚拟钻孔线与二维地质剖面线中的各个地层线相交，识别并记录该点下方的交点个数为p；

S3、构建基于规则约束的自适应模型，每当完成构建一条虚拟钻孔线时，通过该线的交点个数并依据基于规则约束的自适应模型判断该条钻孔线与之相邻的两条钻孔线的间隔距离是否符合阈值，若不符合阈值，则返回步骤S2，重新构建该线；若符合阈值，则创建虚拟钻孔线与二维地质剖面线交点，并保存交点二维坐标，一个交点记为一个虚拟钻孔二维特征点；

S4、重复步骤S2-S3，直至虚拟钻孔线分布地质剖面图中全里程范围，得到虚拟钻孔二维特征点集；

S5、计算二维虚拟钻孔特征点个数，逐点读取二维虚拟钻孔特征点X、Y坐标，借助地质剖面图计算方程参数，根据勘探线走向分段建立空间转换方程，当走向方位角θ发生改变时，自动替换方程中相关参数，实现二维虚拟钻孔特征点向三维空间的分段自动转换，完成自适应三维虚拟钻孔序列的构建；

S6、基于三维虚拟钻孔序列，完成长带状三维工程地质模型的构建。

2.根据权利要求1所述的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于：在步骤S1中，数据预处理具体是指：将原本以数据库文本类格式存储的钻孔数据处理为矢量格式输入；将原本为图像格式的地质剖面图处理为二维矢量线格式输入。

3.根据权利要求1所述的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于：在步骤S3中，基于规则约束的自适应模型构建，具体包括如下：

S31、将原始钻孔结合先验知识，初步拟出预期钻孔间隔，再通过地质剖面图推理出地层层数随隧道里程的变化规律，反映地质剖面图上地质结构的分布情况；

S32、结合地层层数随隧道里程的变化规律与地质结构的分布情况，确定不同地质结构区域间的虚拟钻孔间隔阈值划分；

S33、建立虚拟钻孔间隔距离与地层层数间的规则约束，判定条件为步骤S2中的交点个数p；当交点个数p小于某值a时，判定位于结构简单区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₁；当交点个数p大于某值a小于某值b时，判定位于结构较复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₂；当交点个数p大于某值b时，判定位于结构复杂区域，虚拟钻孔间隔阈值取值d₃；

S34、针对具体场景完成所有区域的阈值划分后，完成基于规则约束的自适应分布模型构建。

4.根据权利要求3所述的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于：在步骤S32中，虚拟钻孔间隔阈值划分具体包括：

当地层数量满足大于或等于4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₁；

当地层数量介于2至4时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₂；

当地层数量小于2时，该区域内虚拟钻孔间隔阈值设置为d₃，

其中，间隔阈值d₁、d₂、d₃满足数量关系d₃＝2d₂＝4d₁。

5.根据权利要求1所述的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于：在步骤S5中，具体包括如下：

S51、计算二维虚拟钻孔特征点个数，逐点读取二维虚拟钻孔特征点X、Y坐标，并根据地质剖面图信息计算参与解算转换方程所需参数，包括原始钻孔二、三维坐标以及勘探线走向方位角；

S52、在地质剖面图中判别勘探线走向发生改变的位置，识别并标记位于此处的二维虚拟钻孔特征点；

S53、逐点读取特征点二维坐标，代入已知参数到转换方程中，参与解算特征点三维坐标；

S54、判断方位角θ是否发生改变，若没有改变，则重复步骤S53继续代入特征点二维坐标；若方位角发生改变，则自动替换方位角参数与控制点坐标参数，建立新的转换方程继续解算三维坐标；

S55、重复步骤S52-S54，直到所有二维虚拟钻孔特征点全部参与解算；

S56、逐点读取并保存虚拟钻孔三维特征点坐标，并将具有相同X、Y坐标的特征点标记为同一钻孔下的不同地层点；

S57、依据地质剖面图信息，赋予不同地层点相应的地层属性，创建具有地层信息的虚拟钻孔三维特征点集；

S58、提取各地层属性，在三维空间中构建全里程范围内的虚拟钻孔序列。

6.根据权利要求1所述的基于自适应虚拟钻孔的长带状三维工程地质模型构建方法，其特征在于：在步骤S6中，具体包括：

S61、基于自适应三维虚拟钻孔序列，选取空间插值算法，确定插值区域范围，插值推理出虚拟钻孔间的地质信息；

S62、在地质平面图中构建与铁路中线走向相垂直的横向序列剖面线，以虚拟钻孔的特征信息与插值出的地质信息为控制，沿横向序列剖面线构建出序列图切剖面；

S63、对序列图切剖面进行特征提取，融合序列图切剖面信息、虚拟钻孔关键特征以及铁路中线地质剖面信息进行长带状三维工程地质模型构建。