CN109147045A - 基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法 - Google Patents

Abstract

基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，包括：（1）勘察数据准备；（2）城市片区拓扑分区；（3）城市区块界面地质剖面绘制；（4）城市区块地质三维自动建模与动态更新；（5）城市片区地质三维自动建模。本发明首先将城市片区按照拓扑分区规则划分成若干个城市区块，在相邻区块界面上绘制共享的地质剖面，然后利用勘察数据和地质剖面进行所有城市区块地质三维自动建模，最后通过无缝拼接进行城市片区地质三维自动建模。一方面提高城市片区地质三维建模的精度和地质三维模型整体重构的效率；另一方面解决城市片区三维地质模型分区块构建在区块边界处模型不一致问题。

Description

基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法

技术领域

本发明涉及城市地质领域，特别是涉及基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法。

背景技术

城市地质工作的三维数字化是实现数字城市的基础条件，而城市三维地质建模是实现城市地质工作数字化的关键技术，同时可以为解决城市中遇见的各类复杂地质问题提供重要的地质空间数据和数字化手段，同时为城市规划、建设与运营等应用提供丰富的、全面的地质信息。

目前，国内外在城市三维地质建模领域取得了可喜的研究成果，基于不同样式的建模数据源，三维地质建模方法也不一样。依据不同的建模数据源进行三维地质建模的方法包括多种：以钻孔数据为主、以地质剖面数据为主、以多源数据控制为主。

（1）以钻孔数据为主

以钻孔为主的建模方法是目前发展比较成熟的城市三维地质建模方法。研究学者对本建模方法的研究较多，目前，该类方法在处理层状地层建模方法十分成熟，在处理透镜体、夹层、断层等复杂地质体方面逐渐成熟。但是该方法通常用于某个具体的工民建工程，地质三维建模范围非常有限，不适用于城市片区大范围的地质自动建模。城市片区建模范围一般较大，需要将建模区域划分成多个城市区块分别进行建模，完成后再将城市区块的地质模型拼装成完整的城市片区地质模型。在拼装的过程中经常出现城市区块相邻边界较难平滑衔接的问题，这通常是由于城市区块在自动建模过程中未严格控制边界，相邻城市区块内钻孔数据不一致，计算机就依据特定的算法自动生成边界上的地层界面。这就容易导致不同的城市区块完成建模后，其边界上的地层界面经常会出现拓扑关系不一致的问题。目前，这个问题在大范围的城市三维地质建模领域表现的尤为突出。

（2）以地质剖面数据为主

以断面数据为主的建模方法是最近研究比较多的城市地质建模方法。屈红刚等提出的基于交叉折剖面的三维地质建模方法扩大了建模可以利用的数据源，实现基于断面数据快速构建三维地质模型。明镜等提出基于网状含拓扑剖面的三维地质多体建模方法，将建模区域分为若干网格分区，每个分区独立进行模型构建，最后拼装各个分区模型为全区整体模型。陈国良等利用交叉地质剖面数据提出一种通过划分空间单元格的思路来构建地质模型。陈国良、朱良峰等在保证交叉剖面数据一致性上做了一些有益的尝试。李爱勤等将三维拓扑推理引入三维地质建模，通过剖面投影方法在三维空间曲面上实现拓扑关系的自动构建与推理，提升地质剖面对比维数，提高地质剖面自动对比自动化程度，实现城市地质中三维层状地质体动态建模。王国灿等探索实践基于“地表地质调查剖面网络基础上的三维地质建模技术方法”，强调建模的数据基础来自地表基础地质调查的***路线剖面和实测剖面，进而实现三维地质结构的数字表达。总之，基于地质剖面数据为主的建模方法，是利用相邻的剖面上揭露的地层信息进行地层界面重构，然后将侧面与地层界面缝合成地质体。目前采用剖面交叉技术构建地质模型的研究比较多，取得了非常好的应用成果。对于城市片区的大范围三维地质建模，交叉剖面可以作为建模区域的约束，区域内与其他数据源集成，构建出的地质模型精度更高。

（3）以多源数据控制为主

单一的基于钻孔数据或者地质剖面数据生成的三维地质模型，因其表达的地质信息有限，在高效快速完成构建三维地质模型的同时，也面临构建的地质模型具有多解性。而完全获知建模区域的地质情况是不现实的，此时采用多种地质数据协同构建三维地质模型就具有更高的信服度。郭艳军等提出了基于钻孔和交叉折剖面约束的三维地层建模方法，尝试使用该方法解决基于钻孔数据建模方法中无法控制钻孔间复杂的地质现象等问题，提高模型的精度。花卫华探讨了基于钻孔、地质剖面、地层等值线、断层线和物探等多源地质数据的三维地质建模方法，提出一种以交叉剖面数据为主的多地质数据约束下复杂地质结构模型快速构建方法和定量分析方法。王威、徐亚杏等提出了一种采用多源数据耦合构建含断层地质体的建模方法。武强等提出一种多源地质数据融合技术，将各种地质数据在一个平台上面集成。

总的来说以多源数据控制为主的建模方法相对于以钻孔数据为主和以地质剖面数据为主的建模方法表达的地质信息更加丰富，也是未来城市地质建模的发展方向。但是目前的研究成果不多，已有的研究成果囿于数据源的多样性，难以十分完整地从不同的角度描述地质体的形态和性质，地质模型构建的效率和质量有待。特别是上述三类方法都注重地质工作本身的特点，偏离了城市地质三维模型在城市勘察、规划、建设、运营过程中的需求，没有跟交通路网轴线、地块单元划分、勘察数据阶段性更新等相结合，也没有考虑达到几千平方公里的城市地质三维建模精度和效率兼备问题，方法存在较大的局限性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，使得城市片区地质模型构建质量更好、效率更高，本发明提供了基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法。

基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，包括步骤：

S1：勘察数据准备；收集城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述城市片区地质勘察资料收集包括地形图、钻孔数据表、试验数据表；勘察数据整理包括地形面网格化、地层标准化、数据格式化、剔除不良数据；

S2：城市片区拓扑分区；以城市片区内横纵交错的交通轴线作为分区边界，按照拓扑分区规则和勘察数据充足条件，将城市片区管理的空间划分为若干个城市区块，每个城市区块可包含一个或者多个城市单元地块；

S3：城市区块界面地质剖面绘制；以城市区块分界面附近的勘察数据为依据，在所有城市区块分界面上绘制地质剖面，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，且地质线赋予地质属性；

S4：城市区块地质三维自动建模与动态更新；基于勘察数据和地质剖面，所有城市区块地质三维自动建模，得到城市区块地质三维模型，当某个城市区块内勘察数据发生变化时相应的地质三维模型动态更新；

S5：城市片区地质三维自动建模；所有城市区块地质三维模型自动拼合，完成城市片区地质三维自动建模。

优选的，所述步骤S1中，所述地形面网格化指的是根据建模精度要求将城市片区地形面进行网格化，网格密度在城市片区内部均匀过度；所述地层标准化是根据钻孔数据建立城市片区地层的总层序；所述数据格式化是将钻孔数据和试验数据等录入到数据库中，整理成计算机能识别的数据，以备建模使用；所述剔除不良数据是剔除收集的勘察数据中不良数据，如未完成打钻的钻孔数据和钻孔孔深与周边钻孔严重不一致的数据，或者钻孔点与地层控制点不一致的数据，在勘察数据准备过程中将这些不良数据剔除，从而保证建模数据源的一致性，正确性和完整性。

优选的，所述步骤S2，城市片区拓扑分区是指，提取横纵交错的交通轴线的交点及轴线上的节点作为拓扑节点，拓扑节点依序相连构成拓扑边界，拓扑边界划分的多边形范围构成城市区块；城市区块在拓扑结构上须满足以下相容条件：①所有的城市区块不应独立于相邻城市区块存在，须与其相邻城市区块有共边关系；②所有城市区块的外边界应该是自封闭。

优选的，所述步骤S3，城市区块界面地质剖面绘制，绘制的依据是城市区块分界面附近的勘察数据，所述勘察数据揭露了城市区块分界面附近地层分布情况，结合地质人员的地质经验，沿着所有城市区块分界面绘制地质剖面，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，且地质线赋予地质属性。

优选的，所述步骤S4，其中城市区块地质三维自动建模，具体为：首先在城市区块内提取步骤S3中绘制的地质剖面上的地质线和该城市区块内的钻孔数据中所有的地层单元分层数据，至少包括钻孔编号、钻孔段序号、地层代号；然后按所有地层的新老顺序遍历查找出在所有地质线和钻孔中均揭露的地层单元，将这些地层单元的底部之间的地层单元集合定义为完整层，提取完整层的底部位置数据、最底层地层代号、起始钻孔段序号集合、终止钻孔段序号集合作为完整层数据；其次在地质线和钻孔数据完整层分段中搜索不在所有钻孔中均揭露的地层单元，则定义这些地层单元为非完整层，按地质线和钻孔段自上而下和地层新老排序，依次提取非完整层的底部位置数据、地层代号作为非完整层数据；最后依据完整层数据生成完整层界面，使用完整层界面依序剪切地形体，生成完整层实体；依据非完整层数据插值生成非完整层界面，使用完整层实体内的非完整层界面依序剪切该完整层实体，生成非完整层实体；将完整层实体和非完整层实体组合得到城市区块地质三维模型；城市区块地质三维模型动态更新是指，首先根据更新的钻孔数据的几何坐标遍历查找其所属的城市区块，将更新的钻孔数据与其所属的城市区块中已有的钻孔数据整合，联合城市区块地质剖面上带地质属性的地质线，完成有钻孔数据更新的城市区块地质三维自动建模。

优选的，所述步骤S5，将步骤S4中得到的多个城市区块地质三维模型依次拼合，使共边的地质曲面拼合成一个地质曲面，使共面的地质实体拼合成一个地质实体，保持拼合后的地质曲面和地质实体的地质属性不变，得到完整的城市片区地质三维模型。

本发明的有益效果是：本发明能解决后期城市地质工作中勘探数据更新时，城市区块地质模型重构给整个城市片区地质模型带来不合理重构的问题，以提高城市片区地质模型重构的合理性和建模效率。本发明采用城市区块界面地质剖面作为约束，使得城市片区地质模型的更新仅限于有勘探数据更新的城市区块，对无勘探数据更新的城市区块不产生影响且不会因相邻城市区块勘探数据的更新而重建，这给城市片区海量三维地质模型的更新效率带来极大的提升。本发明采用的是多源海量数据控制的城市片区三维地质建模方法，用钻孔数据和地质剖面数据等作为城市片区三维建模的地质数据，考虑了城市地质三维模型在城市勘察、规划、建设、运维过程中的需求，基于交通路网轴线、地块单元划分对城市片区进行拓扑分区，同时考虑勘察数据阶段性更新而对城市片区三维地质模型整体更新带来的影响。在构建大范围城市级地质三维模型上兼顾了精度和效率，使得城市片区地质三维模型表达的地质信息更加丰富，给未来城市地质工作提供更有力的参考。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的城市片区拓扑分区示意图。

图3为本发明的城市区块界面地质剖面绘制图。

图4为本发明的城市区块地形体模型图。

图5为本发明的城市区块完整层界面图。

图6为本发明的城市区块非完整层界面图。

图7为本发明的城市区块三维地质模型图。

图8为本发明的所有城市区块三维地质模型图。

图9为本发明的模型拼合示意图。

图10为本发明的城市片区三维地质模型分层展开示意图。

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。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。本实施例以某城市片区三维地质建模为例，该城市片区为弧形区域，弧长约8km，宽度约2km，面积约16km2，地质条件复杂，交通轴网横纵交错，采用Bentley公司的产品MicroStation作为城市区块划分、城市区块地质三维模型构建的三维操作平台，所有的钻孔数据存储在SQL Server数据库中，所有的城市区块界面地质剖面上赋有地质属性地质线在MicroStation平台上进行绘制。

本实施例按照本发明的流程示意图，如图1所示，基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，包括：

S1：勘察数据准备。收集城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据。城市片区勘察资料收集包括地形图、钻孔数据表、试验数据表。勘察数据整理包括地形面网格化、地层标准化、数据格式化、剔除不良数据。地形面网格化指的是根据建模精度要求将城市片区地形面进行网格化，网格密度在城市片区内部均匀过度。地层标准化是根据钻孔数据建立城市片区地层的总层序，即城市片区所有揭露地层总的地层年代新老顺序。数据格式化是将钻孔数据和试验数据等录入到数据库中，整理成计算机能识别的数据，以备建模使用。剔除不良数据是剔除收集的勘察数据中不良数据，如未完成打钻的钻孔数据和钻孔孔深与周边钻孔严重不一致的数据，或者钻孔点与地层控制点不一致的数据，在勘察数据准备过程中将这些不良数据剔除，从而保证建模数据源的一致性，正确性和完整性。

S2：城市片区拓扑分区。以拟建城市片区内部横纵交错的交通轴线作为分区边界，按照拓扑分区规则和勘察数据充足条件，将城市片区管理的空间划分为若干个城市区块，每个城市区块可包含一个或者多个城市单元地块。城市片区拓扑分区示意图如图2所示。城市片区拓扑分区的目的是将城市片区海量的建模数据源分成多个区域，分块处理海量数据，提高建模效率。城市片区可以被划分为若干个城市区块，每个城市区块可包含一个或者多个城市单元地块。城市片区拓扑分区的过程为：提取横纵交错的交通轴线的交点及轴线上的节点作为拓扑节点，拓扑节点依序相连构成拓扑边界，拓扑边界划分的多边形范围构成城市区块。城市区块在拓扑结构上必须满足以下相容条件：①所有的城市区块不应独立于相邻城市区块存在，须与其相邻城市区块有共边关系；②所有城市区块的外边界应该是自封闭。城市片区拓扑分区后的城市区块可以包含城市片区中的一个或者多个单元地块。

S3：城市区块界面地质剖面绘制。以城市区块分界面附近的勘察数据为依据，采用平台的垂直辅助剖面工具沿着城市区块的分区边界线进行剖切，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，然后在二维视图界面上进行地层单元属性线条的编录，确认返回到三维，实现三维拓扑结构地质剖面的绘制（如图3所示）。这里编录线条的地质属性为地层单元，作为上覆地层单元的下部边界。绘制的依据是城市区块分界面附近的勘察数据，该勘察数据揭露了城市区块分界面附近地层分布情况。结合地质人员的地质经验，沿着所有城市区块分界面绘制地质剖面，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，且地质线赋予地质属性，赋予的地质属性即为步骤S1中整理的标准化地层信息。

S4：城市区块地质三维自动建模与动态更新。基于勘察数据和拓扑结构地质剖面，完成所有城市区块地质三维自动建模，其中包含的城市区块地形体模型的创建，是利用Microstation平台自带的工具集实现初始地形体的创建，如图4所示。

其中包含的完整层数据是由完整层的底部位置数据、最底层地层代号、起始钻孔段序号集合、终止钻孔段序号集合、拓扑结构地质剖面上赋有相同地质属性的连续地质线组成。完整层的底部位置数据是地层单元的完整层分段中每个钻孔的最底部钻孔段的终点坐标；最底层地层代号记录下的是地层单元的完整层分段中最下面地层的地层代号；起始钻孔段序号集合是地层单元的完整层分段中每个钻孔的最上面钻孔段的序号；终止钻孔段序号集合是地层单元的完整层分段中每个钻孔的最底部钻孔段的序号；拓扑结构地质剖面上赋有相同地质属性的连续地质线是城市区块界面地质剖面上与完整层分段中最下面地层的地层代号相同的地质线。该数据结构是为了方便对地层单元的完整层分段进行非完整层数据提取。

其中包含的非完整层数据提取是对地层单元的完整层分段进行遍历，从地层单元的完整层分段中每一个钻孔的起始钻孔段和拓扑结构地质剖面上开始，找出地层序号最小的钻孔段，搜索所有钻孔中和拓扑结构地质剖面上与该地层序号最小的钻孔段的地层代号相同的钻孔段，将城市区块界面地质剖面上部分赋有相同地质属性地质线、部分钻孔当前钻孔段的终点坐标和地层代号定义为非完整层数据。

勘察数据是直接从数据库中读取的所有钻孔地层数据，拓扑结构地质剖面是用传统方式在所有城市区块分界面上绘制的带有地质属性的地质剖面，该地质属性同数据库中地层数据一致。在提取完整层数据和非完整层数据时，先根据每个城市区块内的钻孔地层数据和拓扑结构地质剖面建立地层总层序，亦即城市区块内所有揭露地层总的地层年代新老顺序。钻孔地层数据和拓扑结构地质剖面上赋有地质属性的地质线是城市区块内的所有钻孔的地层单元分界数据及城市区块相邻边界处的地层单元分界数据，单个钻孔是由若干按顺序排列的钻孔段组成，其中钻孔段由钻孔段序号、起点坐标、终点坐标、地层代号、地层序号、地层颜色（R、G、B）描述。而单个钻孔由钻孔编号、当前钻孔段地层序号、累计虚拟厚度、钻孔段集合描述。对于单个钻孔而言，当前钻孔段地层序号用于记录该钻孔当前遍历到的钻孔段的地层序号；累计虚拟厚度用于计算虚拟揭露点的位置，当钻孔中缺失某一地层，虚拟厚度取当前遍历到的钻孔段厚度的平均值，当地层连续缺失的情况下需要累计虚拟厚度；钻孔段集合由多个钻孔段构成，每个钻孔段包括起点和终点坐标、揭露的地层代号及其唯一的地层序号，还有用以区别不同地层岩性的颜色属性。

基于勘察数据和拓扑结构地质剖面，完成所有城市区块地质三维自动建模，其中包含完整层数据提取，是对所有钻孔地层数据和拓扑结构地质剖面上赋有地质属性的地质线进行遍历，从第一个钻孔的第一个钻孔段开始，统计所有钻孔中首次出现与第一个钻孔当前钻孔段的地层代号相同的钻孔段的次数，若该次数与钻孔个数相同，且城市区块边界上拓扑结构地质剖面上赋有相同地质属性的地质线连续出现，则认为存在完整层数据。

基于勘察数据和拓扑结构地质剖面，完成所有城市区块地质三维自动建模，其中包含地层界面的创建是通过地层单元数据，采用Kriging插值算法，拟合生成较光滑的地质曲面，包括完整层界面和非完整层界面。完整层界面指的是所有钻孔及拓扑地质剖面所均揭露某地层的分界面，它是基于完整层数据创建。非完整层界面指的是所有钻孔及拓扑地质剖面所部分揭露的地层分界面，对于地层缺失的钻孔引入虚拟揭露点，对非完整层数据进行补充。该虚拟揭露点定在钻孔地层缺失点位的上方，且高出距离为累计虚拟厚度，能对非完整层界面的空间形态加以约束，使地层非完整层实体在钻孔之间的位置合理尖灭。

通过以上提取的地层单元数据，采用Kriging插值算法，拟合生成较光滑的地质曲面，包括完整层界面和非完整层界面，如图5和图6所示。完整层界面指的是所有钻孔及拓扑地质剖面所均揭露某地层的分界面，它是基于根据完整层数据创建。非完整层界面指的是所有钻孔及拓扑地质剖面所部分揭露的地层分界面，对于地层缺失的钻孔引入虚拟揭露点，对非完整层数据进行补充。

城市区块地质三维自动建模是通过创建的完整层界面和非完整层界面，对原始地形体分别进行完整层实体切分和非完整层实体切分，并对切分后的地层实体赋予地质和颜色属性，最终完成地层模型的自动建模。切分完整层实体是利用建立好的完整层界面对原始地形体进行切分，剪切后的地形体分成一个或多个完整层实体；非完整层实体切分是利用在完整层实体内的非完整层界面对完整层实体进行进一步剪切。最后对所有地层实体赋予地层和颜色属性，即完成城市区块中基于钻孔数据和拓扑地质剖面的地质三维模型的自动构建，如图7所示。采用于钻孔数据和拓扑地质剖面的地质三维模型的自动构建方法完成其他城市区块的地质三维模型构建，如图8所示。如果有钻孔数据更新，根据更新的钻孔数据的几何坐标遍历查找其所属的城市区块，将更新的钻孔数据与其所属的城市区块中已有的钻孔数据整合，联合城市区块地质剖面上带地质属性的地质线，采用上述城市区块地质三维自动建模方法完成有钻孔数据更新的城市区块地质三维自动建模。

S5：城市片区地质三维自动建模。将得到的所有城市区块地质三维模型依次拼合，使共边的地质曲面拼合成一个地质曲面，使共面的地质实体拼合成一个地质实体，保持拼合后的地质曲面和地质实体的地质属性不变，得到完整的城市片区地质三维模型（如图9所示），图10为对图9中的地层模型进行分层展示的效果图。

若想了解某一勘探线下的地层切分，可以对上述生成的城市片区地质三维模型进行勘探线垂直切剖面生成二维地质剖面图，可以清晰地、直观地帮助用户快速了解地下情况。查看城市区块边界处的衔接，以验证该工具在处理分区块建模地层界面无缝衔接的适用性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，包括步骤：

S1：勘察数据准备；收集城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述城市片区地质勘察资料收集包括地形图、钻孔数据表、试验数据表；勘察数据整理包括地形面网格化、地层标准化、数据格式化、剔除不良数据；

S2：城市片区拓扑分区；以城市片区内横纵交错的交通轴线作为分区边界，按照拓扑分区规则和勘察数据充足条件，将城市片区管理的空间划分为若干个城市区块，每个城市区块可包含一个或者多个城市单元地块；

S3：城市区块界面地质剖面绘制；以城市区块分界面附近的勘察数据为依据，在所有城市区块分界面上绘制地质剖面，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，且地质线赋予地质属性；

S4：城市区块地质三维自动建模与动态更新；基于勘察数据和地质剖面，所有城市区块地质三维自动建模，得到城市区块地质三维模型，当某个城市区块内勘察数据发生变化时相应的地质三维模型动态更新；

S5：城市片区地质三维自动建模；所有城市区块地质三维模型自动拼合，完成城市片区地质三维自动建模。

2.如权利要求1所述的基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述地形面网格化指的是根据建模精度要求将城市片区地形面进行网格化，网格密度在城市片区内部均匀过度；所述地层标准化是根据钻孔数据建立城市片区地层的总层序；所述数据格式化是将钻孔数据和试验数据等录入到数据库中，整理成计算机能识别的数据，以备建模使用；所述剔除不良数据是剔除收集的勘察数据中不良数据，如未完成打钻的钻孔数据和钻孔孔深与周边钻孔严重不一致的数据，或者钻孔点与地层控制点不一致的数据，在勘察数据准备过程中将这些不良数据剔除，从而保证建模数据源的一致性，正确性和完整性。

3.如权利要求1所述的基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，所述步骤S2，城市片区拓扑分区是指，提取横纵交错的交通轴线的交点及轴线上的节点作为拓扑节点，拓扑节点依序相连构成拓扑边界，拓扑边界划分的多边形范围构成城市区块；城市区块在拓扑结构上须满足以下相容条件：①所有的城市区块不应独立于相邻城市区块存在，须与其相邻城市区块有共边关系；②所有城市区块的外边界应该是自封闭。

4.如权利要求1所述的基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，所述步骤S3，城市区块界面地质剖面绘制，绘制的依据是城市区块分界面附近的勘察数据，所述勘察数据揭露了城市区块分界面附近地层分布情况，结合地质人员的地质经验，沿着所有城市区块分界面绘制地质剖面，使邻接的城市区块共享一个地质剖面，邻接的地质剖面地质线连续，且地质线赋予地质属性。

5.如权利要求1所述的基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，所述步骤S4，其中城市区块地质三维自动建模，具体为：首先在城市区块内提取步骤S3中绘制的地质剖面上的地质线和该城市区块内的钻孔数据中所有的地层单元分层数据，至少包括钻孔编号、钻孔段序号、地层代号；然后按所有地层的新老顺序遍历查找出在所有地质线和钻孔中均揭露的地层单元，将这些地层单元的底部之间的地层单元集合定义为完整层，提取完整层的底部位置数据、最底层地层代号、起始钻孔段序号集合、终止钻孔段序号集合作为完整层数据；其次在地质线和钻孔数据完整层分段中搜索不在所有钻孔中均揭露的地层单元，则定义这些地层单元为非完整层，按地质线和钻孔段自上而下和地层新老排序，依次提取非完整层的底部位置数据、地层代号作为非完整层数据；最后依据完整层数据生成完整层界面，使用完整层界面依序剪切地形体，生成完整层实体；依据非完整层数据插值生成非完整层界面，使用完整层实体内的非完整层界面依序剪切该完整层实体，生成非完整层实体；将完整层实体和非完整层实体组合得到城市区块地质三维模型；城市区块地质三维模型动态更新是指，首先根据更新的钻孔数据的几何坐标遍历查找其所属的城市区块，将更新的钻孔数据与其所属的城市区块中已有的钻孔数据整合，联合城市区块地质剖面上带地质属性的地质线，完成有钻孔数据更新的城市区块地质三维自动建模。

6.如权利要求1所述的基于拓扑分区的城市片区地质三维自动建模方法，其特征在于，所述步骤S5，将步骤S4中得到的多个城市区块地质三维模型依次拼合，使共边的地质曲面拼合成一个地质曲面，使共面的地质实体拼合成一个地质实体，保持拼合后的地质曲面和地质实体的地质属性不变，得到完整的城市片区地质三维模型。