CN106709990A - 适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置 - Google Patents

适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置。获取地质结构的钻孔数据，并对地质结构的剖面执行布设操作；获取地质结构的多个特征，并根据多个特征执行地质体建模，其中，多个特征包括地层特征与剖面构造特征；根据钻孔数据以及剖面执行工程建模。该方法通过对研究地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执行辅助操作、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，且具有应用的准确性与灵活性。

Description

适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机建模技术领域，特别涉及一种适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置。
背景技术
现有技术中，对研究区域的地质结构建立三维地质体模型。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，提供了一种适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置。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，提供一种适用于地质结构的三维模型建立的方法，所述方法包括：获取地质结构的钻孔数据，并对所述地质结构的剖面执行布设操作；获取所述地质结构的多个特征，并根据所述多个特征执行地质体建模，其中，所述多个特征包括地层特征与所述剖面构造特征；根据所述钻孔数据以及所述剖面执行工程建模。
在其中一个实施例中，所述获取地质结构的钻孔数据包括：采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，所述深孔数据为50个，所述浅孔数据为219个。
在其中一个实施例中，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作包括：设置勘探线，并按照所述深孔数据的分布以及地质背景，沿预设方向布设所述深孔数据的所述勘探线，其中，所述预设方向为北东方向。
在其中一个实施例中，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作还包括：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。
在其中一个实施例中，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作还包括：根据实际测量第四纪的剖面特征以及所述浅孔数据、所述深孔数据的分布特征，布设所述勘探线；在所述剖面的两端设置虚拟勘探线，在所述剖面的其余位置将多个钻孔根据预设的趋势分布设置在所述虚拟勘探线上，其中，所述多个钻孔包括多个深孔以及多个浅孔。
在其中一个实施例中，还包括：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查询与分析操作。
基于同一发明构思的一种适用于地质结构的三维模型建立的装置，所述装置包括：获取与布设模块，用于获取地质结构的钻孔数据，并对所述地质结构的剖面执行布设操作；第一建模模块，用于获取所述地质结构的多个特征，并根据所述多个特征执行地质体建模，其中，所述多个特征包括地层特征与所述剖面构造；第二建模模块，用于根据所述钻孔数据以及所述剖面执行工程建模。
在其中一个实施例中，所述获取与布设模块，还用于采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，所述深孔数据为50个，所述浅孔数据为219个。
在其中一个实施例中，所述获取与布设模块包括：第一设置模块，用于设置勘探线，并按照所述深孔数据的分布以及地质背景，沿预设方向布设所述深孔数据的所述勘探线，其中，所述预设方向为北东方向；第二设置模块，用于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；第三设置模块，用于根据实际测量第四纪的剖面特征以及所述浅孔数据、所述深孔数据的分布特征，布设所述勘探线；第四设置模块，用于在所述剖面的两端设置虚拟勘探线，在所述剖面的其余位置将多个钻孔根据预设的趋势分布设置在所述虚拟勘探线上，其中，所述多个钻孔包括多个深孔以及多个浅孔。
在其中一个实施例中，还包括：查询与分析模块，用于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查询与分析操作。
本发明提供的一种适用于地质结构的三维模型建立的方法和装置。获取地质结构的钻孔数据，并对地质结构的剖面执行布设操作；获取地质结构的多个特征，并根据多个特征执行地质体建模，其中，多个特征包括地层特征与剖面构造特征；根据钻孔数据以及剖面执行工程建模。该方法通过对研究地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，且具有应用的准确性与灵活性。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的适用于地质结构的三维模型建立的方法的步骤流程图；以及
图2为本发明一个实施例中的适用于地质结构的三维模型建立的装置的结构示意图。
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适用于地质结构的三维模型建立的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。
首先，需要说明的是，本发明提出的适用于地质结构的三维模型建立的方法的目的，就是把空间分布不均匀、不连续、散乱的地质信息，其中，地质信息通过野外工程勘测或其他仪器测量获得，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。
如图1所示，为一个实施例中的一种适用于地质结构的三维模型建立的方法的步骤流程图。具体包括以下步骤：
步骤102，获取地质结构的钻孔数据，并对地质结构的剖面执行布设操作。
本实施例中，获取地质结构的钻孔数据包括：采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，深孔数据为50个，浅孔数据为219个。
此外，本实施例中，对地质结构的剖面执行布设操作包括：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特征以及浅孔数据、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，勘探剖面布设是该适用于地质结构的三维模型建立的方法的初始，剖面布置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，获取地质结构的多个特征，并根据多个特征执行地质体建模，其中，多个特征包括地层特征与剖面构造特征。
步骤106，根据钻孔数据以及剖面执行工程建模。
在一个实施例中，该适用于地质结构的三维模型建立的方法还包括：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查询与分析操作。
本实施例中，根据用户的功能需求，定制三维成果展示***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。
为了更好地理解与应用本实施例提出的适用于地质结构的三维模型建立的方法，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
具体的，在原有钻孔数据的基础上，我们又在待勘探地区新收集到的50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5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，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***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，该实施例中提出的适用于地质结构的三维模型的建立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，该实施例中提出的适用于地质结构的三维模型的建立方法是对已有资料的二次挖掘、融合与综合分析，全面完整的地质资料，即地质数据是模型精确度的基础和保证。有逻辑且***地收集研究区的地质与矿产勘探、科研等方面的数据与资料，包括遥感影像、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，在平面和剖面地质资料的基础上，构建三维地质体模型。已有勘探线、钻探资料，预设年限存储的二维数据都成三维建模的基础数据。
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219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50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。
本发明提供的一种适用于地质结构的三维模型建立的方法，对研究区以往地质数据与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，还提供了一种适用于地质结构的三维模型建立的装置，由于此装置解决问题的原理与前述一种适用于地质结构的三维模型建立的方法相似，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适用于地质结构的三维模型建立的装置的结构示意图。该适用于地质结构的三维模型建立的装置10包括：获取与布设模块200、第一建模模块400和第二建模模块600。
其中，获取与布设模块200用于获取地质结构的钻孔数据，并对地质结构的剖面执行布设操作；第一建模模块400用于获取地质结构的多个特征，并根据多个特征执行地质体建模，其中，多个特征包括地层特征与剖面构造特征；第二建模模块600用于根据钻孔数据以及剖面执行工程建模。
本实施例中，获取与布设模块200还用于采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，深孔数据为50个，浅孔数据为219个。
此外，获取与布设模块200包括：第一设置模块210(图中未示出)用于设置勘探线，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；第二设置模块220(图中未示出)用于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；第三设置模块230(图中未示出)用于根据实际测量第四纪的剖面特征以及浅孔数据、深孔数据的分布特征，布设勘探线；第四设置模块240(图中未示出)用于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。
在一个实施例中，该适用于地质结构的三维模型建立的装置10还包括：查询与分析模块800(图中未示出)用于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查询与分析操作。
本发明提供的一种适用于地质结构的三维模型建立的装置。通过获取与布设模块200获取地质结构的钻孔数据，并对地质结构的剖面执行布设操作；再通过第一建模模块400获取地质结构的多个特征，并根据多个特征执行地质体建模，其中，多个特征包括地层特征与剖面构造特征；最终通过第二建模模块600根据钻孔数据以及剖面执行工程建模。该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，且具有应用的准确性与灵活性。
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)

1.一种适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取地质结构的钻孔数据，并对所述地质结构的剖面执行布设操作；
获取所述地质结构的多个特征，并根据所述多个特征执行地质体建模，其中，所述多个特征包括地层特征与所述剖面构造特征；
根据所述钻孔数据以及所述剖面执行工程建模。
2.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，所述获取地质结构的钻孔数据包括：采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，所述深孔数据为50个，所述浅孔数据为219个。
3.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作包括：设置勘探线，并按照所述深孔数据的分布以及地质背景，沿预设方向布设所述深孔数据的所述勘探线，其中，所述预设方向为北东方向。
4.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作还包括：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。
5.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，所述对所述地质结构的剖面执行布设操作还包括：根据实际测量第四纪的剖面特征以及所述浅孔数据、所述深孔数据的分布特征，布设所述勘探线；
在所述剖面的两端设置虚拟勘探线，在所述剖面的其余位置将多个钻孔根据预设的趋势分布设置在所述虚拟勘探线上，其中，所述多个钻孔包括多个深孔以及多个浅孔。
6.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的方法，其特征在于，还包括：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查询与分析操作。
7.一种适用于地质结构的三维模型建立的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取与布设模块，用于获取地质结构的钻孔数据，并对所述地质结构的剖面执行布设操作；
第一建模模块，用于获取所述地质结构的多个特征，并根据所述多个特征执行地质体建模，其中，所述多个特征包括地层特征与所述剖面构造；
第二建模模块，用于根据所述钻孔数据以及所述剖面执行工程建模。
8.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的装置，其特征在于，所述获取与布设模块，还用于采集多个深孔数据以及多个浅孔数据，其中，所述深孔数据为50个，所述浅孔数据为219个。
9.根据权利要求1所述的适用于地质结构的三维模型建立的装置，其特征在于，所述获取与布设模块包括：第一设置模块，用于设置勘探线，并按照所述深孔数据的分布以及地质背景，沿预设方向布设所述深孔数据的所述勘探线，其中，所述预设方向为北东方向；
第二设置模块，用于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；
第三设置模块，用于根据实际测量第四纪的剖面特征以及所述浅孔数据、所述深孔数据的分布特征，布设所述勘探线；
第四设置模块，用于在所述剖面的两端设置虚拟勘探线，在所述剖面的其余位置将多个钻孔根据预设的趋势分布设置在所述虚拟勘探线上，其中，所述多个钻孔包括多个深孔以及多个浅孔。
10.根据权利要求7所述的适用于地质结构的三维模型建立的装置，其特征在于，还包括：查询与分析模块，用于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查询与分析操作。
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