CN110096565A - 一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,包括:制定与周边城市地层划分标准相兼容的标准地层表;利用高精度的正射影像图对勘探点分布图进行地理纠正,在不依赖外业测绘的前提下,快速得到钻孔的准确坐标;通过为每个岩土工程勘察报告制定地层对照表的方式,实现自动、批量的地层标准化处理;将正射影像图、数字高程模型、地表三维模型、地下管线模型、地下建构筑物模型与工程地质成果相结合,真正实现地上、地下三维一体化管理的效果。通过项目验证,本发明具有资料收集整理速度快、地层划分标准适用性强、集成数据种类全等优势,有效提高了工程地质成果的管理水平,对城市规划、工程选址、灾害预防等领域都具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于地理信息***与工程地质交叉的技术领域,具体涉及一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,能够实现跨区域兼容的标准地层表制定、工程地质资料的收集整理、多源数据的地上、地下三维一体化管理。
背景技术
随着中国城市化的不断推进,各个城市长期以来都积累了丰富的工程地质资料。为了解决资料存放分散、纸介质为主、标准不统一等问题,一些城市陆续建设工程地质信息***,旨在实现工程地质成果的标准化、信息化管理。现有技术存在的问题:1、地层划分标准只适用于本区域,缺乏与周边城市的过渡兼容,不利于跨区域的数据整合;2、对于未知坐标系的工程地质数据,需要大量外业来补测钻孔坐标,极大影响了资料收集整理的效率;3、针对工程地质成果进行管理时,集成的数据种类不够全面,特别是缺乏对城市三维模型等新兴数据的支持。本单位承接了江阴市地质测量资料收集整理及地质信息***建设项目,为克服现有技术不足,研发了本发明所公开的技术。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提供一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法。主要内容如下:1、制定与周边城市地层划分标准相兼容的标准地层表;2、利用高精度的正射影像图对勘探点分布图进行地理纠正,在不依赖外业测绘的前提下,快速得到钻孔的准确坐标;3、通过为每个岩土工程勘察报告制定地层对照表的方式,实现自动、批量的地层标准化处理;4、将正射影像图、数字高程模型、地表三维模型(包括精细模型、体量模型)、地下管线模型、地下建(构)筑物模型与工程地质成果相结合,真正实现地上、地下三维一体化管理的效果。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、制定标准地层表:综合分析本区域与周边城市的地质背景,选取具有代表性的钻孔数据,通过典型地质剖面揭示,划分主层序与亚层序,形成跨区域兼容的标准地层表;
步骤二、工程地质资料收集:收集岩土工程勘察报告,对纸质版进行扫描生成PDF格式;
步骤三、工程地质资料整理:结合标准地层表,将工程地质资料转化为工程地质成果,包括扫描件数字化、地层标准化、空间基准统一化、数据入库;
步骤四:工程地质信息***建设:建设提供一体化的建模、可视化、统计、叠加分析功能的工程地质信息***;
步骤五、多源数据整合:利用工程地质信息***,将包括工程地质成果的多源数据整合在三维地球模型上。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
进一步地,所述步骤一具体包括:
1)分析地质概况:分析本区域以及周边相邻主要城市的自然地理、地形地貌、基岩地质、第四纪地质、水文地质、工程地质方面的概况;
2)绘制典型地质剖面:选取深度足够、地层清晰的具有代表性的钻孔数据,绘制出结构清楚、层序完整、分层标志明显易于识别、分层依据充分、上下层关系清楚的典型地质剖面;
3)确定主层序:以沉积时代、成因类型、沉积环境为依据划分主层序,且与周边城市的标准地层主层序之间有明确的对应关系;
4)确定亚层序:以岩性、颜色、状态为依据划分亚层序,且与周边城市的标准地层亚层序之间有明确的对应关系;
5)形成跨区域兼容的标准地层表。
进一步地,所述确定主层序中,相关属性说明如下:
a)沉积时代:针对第四系地层,分为全新统、更新统,更新统又分为下更新统、中更新统和上更新统,每个统分为下段、中段、上段;
b)成因类型:包括人工填土、植物层、冲击层、洪积层、坡积层、残积层、风积层、湖积层、沼泽沉积层、海相沉积层、海相交互相沉积层、冰积层、冰水积层、火山堆积层、崩积层、滑坡堆积、泥石流、生物堆积、化学堆积、成因不明沉积;
c)沉积环境:包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠分布及其地势高低。
进一步地,所述确定亚层序中,相关属性说明如下:
a)岩性:分为基岩、碎石土、砂土、粉土、黏土、粉质黏土、人工填土;
b)颜色:区分氧化环境系列、还原环境系列;
c)状态:区分软硬程度、密实程度,软硬程度包括流塑、软塑、可塑、硬塑、坚硬,密实程度包括稍密、中密、密实。
进一步地,所述步骤二具体包括:
1)根据岩土工程勘察项目的分布特点,制定资料收集清单;
2)查找工程地质资料的原始数据库;
3)若无原始数据库,则搜集纸质版资料并扫描成PDF文件。
进一步地,所述步骤三具体包括:
1)扫描件数字化:引入OCR技术进行数字化;
2)地层标准化:根据标准地层表对所有资料进行地层标准化;
3)空间基准统一化:使用正射影像图对勘探点分布图进行地理纠正,快速获取钻孔平面坐标;
4)数据入库:将经过数字化、地层标准化、统一空间基准的工程地质成果录入到工程地质数据库中。
进一步地,所述地层标准化具体如下:
a)根据工程地层与标准地层之间的映射、合并、拆分关系,制定地层对照表;
b)通过工具软件,根据地层对照表,实现自动、批量的地层标准化处理。
进一步地,所述空间基准统一化具体如下:
a)使用ArcGIS加载高精度且带CGCS2000坐标系的正射影像图;
b)从岩土工程勘察报告中将勘探点分布图扫描成图片格式,并使用ArcGIS加载;
c)打开ArcGIS的地理配准功能工具条,利用建筑物角点在正射影像图、勘探点分布图之间选取控制点,数量大于3对;
d)执行地理配准功能;
e)根据勘探点分布图上的钻孔图标中心,得到钻孔的坐标。
进一步地,所述步骤五具体如下:
1)***集成的多源数据种类包括工程地质成果,以及城市基础地理信息数据库中的正射影像图、数字高程模型、地表三维模型、地下管线模型、地下建构筑物模型,其中地表三维模型包括全市域体量模型、局部精细模型;
2)多源数据在空间基准上保持一致,平面基准均使用CGCS2000,120度中央经线、3度带高斯投影,高程基准均使用1985国家高程基准;
3)***通过三维渲染引擎、地理信息***、网络服务技术,将所有数据整合在三维地球模型上,其中,数字高程模型提供了地表起伏形状,正射影像图提供地面纹理,地表三维模型一直处于可见状态,而地下管线模型、地下建构筑物模型、工程地质模型在正射影像图设为透明后才能显示。
本发明的有益效果是:本发明用以实现工程地质资料的快速收集整理,以及工程地质成果与基础地理信息数据的地上地下三维一体化管理。通过项目验证,该方法具有地层划分标准适用性强、资料收集整理速度快、集成数据种类全等优势,有效提高了工程地质成果的管理水平,对城市规划、工程选址、灾害预防等领域都具有重要意义。
附图说明
图1a到图1e为钻孔坐标快速采集示意图:图1a为正射影像;图1b为勘探点分布图;图1c为选取控制点对;图1d为地理配准;图1e为钻孔坐标。
图2为多源数据整合示意图。
图3为多源数据整合效果图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,包括以下步骤:
步骤一、制定标准地层表:综合分析本区域与周边城市的地质背景,选取具有代表性的钻孔数据,通过典型地质剖面揭示,划分主层序与亚层序,形成跨区域兼容的标准地层表。具体内容有:
1)分析地质概况:分析本区域以及周边相邻主要城市的自然地理、地形地貌、基岩地质、第四纪地质、水文地质、工程地质等方面的概况,为接下来的工作提供科学可靠的方向。
2)绘制典型地质剖面:选取深度足够、地层清晰的钻孔数据,绘制出结构清楚、层序完整、分层标志明显易于识别、分层依据充分、上下层关系清楚的典型地质剖面。
3)确定主层序:以沉积时代、成因类型、沉积环境为依据划分主层序,且与周边城市的标准地层主层序之间有明确的对应关系。相关属性说明:
a)沉积时代:如表1所示,此处主要针对第四系地层,可以分为全新统、更新统,更新统又可分为下更新统、中更新统和上更新统。每个统可以分为下段、中段、上段。
表1第四系地质时代表
b)成因类型:如表2所示,分为人工填土、植物层、冲击层、洪积层、坡积层、残积层、风积层、湖积层、沼泽沉积层、海相沉积层、海相交互相沉积层、冰积层、冰水积层、火山堆积层、崩积层、滑坡堆积、泥石流、生物堆积、化学堆积、成因不明沉积等。
表2地层的成因类型及其符号
成因类型 | 符号 | 成因类型 | 符号 |
人工填土 | ml | 海相交互相沉积层 | mc |
植物层 | pd | 冰积层 | gl |
冲击层 | al | 冰水积层 | fgl |
洪积层 | pl | 火山堆积层 | b |
坡积层 | dl | 崩积层 | col |
残积层 | el | 滑坡堆积 | del |
风积层 | eol | 泥石流 | set |
湖积层 | l | 生物堆积 | o |
沼泽沉积层 | h | 化学堆积物 | ch |
海相沉积层 | m | 成因不明沉积 | pr |
c)沉积环境:包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等分布及其地势高低。
4)确定亚层序:以岩性、颜色、状态为依据划分亚层序,且与周边城市的标准地层亚层序之间有明确的对应关系。相关属性说明:
a)岩性:此处分为基岩、碎石土、砂土、粉土、黏土、粉质黏土、人工填土。
b)颜色:主要区分氧化环境系列(灰黄、褐黄、棕黄等)、还原环境系列(灰、青灰、灰黑等)。
c)状态:主要区分软硬程度(流塑、软塑、可塑、硬塑、坚硬)、密实程度(稍密、中密、密实)。
5)形成跨区域兼容的标准地层表,如表3所示。
表3标准地层表示例
步骤二、工程地质资料收集:在城建档案馆等地方收集岩土工程勘察报告,并对纸质版进行扫描生成PDF格式。具体内容有:
1)根据岩土工程勘察项目的分布特点,制定资料收集清单。
2)首先在勘察单位的资料室,查找工程地质资料的原始数据库。
3)若无原始数据库,则搜集纸质版资料并扫描并成PDF文件。
4)在勘察单位无法找到时,到城建档案馆借阅并扫描成PDF文件。
工程地质数据对应区域的现有地名与报建时名称不一致,导致无法在城建档案管理***中使用项目名直接检索。解决方法:项目先在规划管理***中,根据目标地块与路网的相对位置关系,找到目标地块对应的规划报建信息,从中确定该地块在勘察时的项目名,再输入城建档案管理***中进行检索。
5)在勘察单位与城建档案馆均无法找到时,到结构设计单位或甲方建设单位借阅。
步骤三、工程地质资料整理:包括扫描件数字化、地层标准化、空间基准统一化、数据入库等操作。具体内容有:
1)扫描件数字化:扫描件的内容是不可编辑的,需要进行数字化,工作量十分巨大,此处引入OCR(文字识别)技术提高数字化的效率。
2)地层标准化:不同的勘察年代、不同的勘察单位、不同的勘察地点、不同的勘察人员、不同的勘察目的,都使用了不同的地层划分标准,需要根据统一的标准地层表对所有资料进行地层标准化。
a)根据工程地层与标准地层之间的映射、合并、拆分等关系,制定“地层对照表”。
b)通过自主开发的工具软件,根据地层对照表,实现自动、批量的地层标准化处理。
3)空间基准统一化:平面基准统一为2000国家大地坐标系,高程基准统一为1985国家高程基准。部分工程地质资料使用了自定义且没有明确参数的坐标系,无法使用七参数进行转换,而外业补测会极大影响项目进度。故提出一种新方法,使用正射影像图对勘探点分布图进行地理纠正,快速获取钻孔平面坐标。具体方法如图1a到1e所示:
a)使用ArcGIS加载高精度且带CGCS2000坐标系的正射影像图。
b)从岩土工程勘察报告中将勘探点分布图扫描成图片格式,并使用ArcGIS加载。
c)打开ArcGIS的地理配准功能工具条,利用建筑物角点在正射影像图、勘探点分布图之间选取控制点,数量大于3对。
d)执行“地理配准”功能。
e)根据勘探点分布图上的钻孔图标中心,得到钻孔的坐标。
4)数据入库:将经过数字化、地层标准化、统一空间基准的工程地质成果录入到工程地质数据库中。
步骤四、工程地质信息***建设。具体内容有:
1)需求调研:充分了解用户对工程地质信息***内容和行为的期望和需求,通过问卷、参观、电话、面谈等方式索取有关信息加以理解,明确***的应用范围和性质。
2)***分析:包括数据分析、可行性分析、目标分析。
3)***设计:对数据源进行评估,设计数据库建设方案及数据入库方法;根据***建设的目标来确定***的组成和功能;确定***模块之间的相互关系及接口设计。
4)***开发:将***设计的内容付诸实施,实现能够投入使用的实际***。
5)***测试:测试各模块的实际功能和性能,模块间的联系以及各模块综合起来的功能。
6)***运行:在用户真实的软硬件环境中部署***,投入正式运行;对用户进行培训,掌握***使用方法;解决运行过程中出现的问题。
步骤五、多源数据地上地下三维一体化管理。具体内容有:
1)***集成的数据种类包括工程地质成果,以及城市基础地理信息数据库中的正射影像图、数字高程模型、地表三维模型(全市域体量模型、局部精细模型)、地下管线模型、地下建构筑物模型。
2)多源数据在空间基准上保持一致。平面基准均使用CGCS2000,120度中央经线、3度带高斯投影。高程基准均使用1985国家高程基准。
3)***通过三维渲染引擎、地理信息***、网络服务等技术,将所有数据整合在三维地球模型上,整合过程如图2所示。数字高程模型提供了地表起伏形状,正射影像图提供地面纹理,地表三维模型一直处于可见状态,而地下管线模型、地下建构筑物模型、工程地质模型需要在正射影像图设为透明后才能显示,效果如图3所示。***对多源数据提供一体化的建模、可视化、统计、叠加分析功能。
需要注意的是,发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、制定标准地层表:综合分析本区域与周边城市的地质背景,选取具有代表性的钻孔数据,通过典型地质剖面揭示,划分主层序与亚层序,形成跨区域兼容的标准地层表;
步骤二、工程地质资料收集:收集岩土工程勘察报告,对纸质版进行扫描生成PDF格式;
步骤三、工程地质资料整理:结合标准地层表,将工程地质资料转化为工程地质成果,包括扫描件数字化、地层标准化、空间基准统一化、数据入库;
步骤四:工程地质信息***建设:建设提供一体化的建模、可视化、统计、叠加分析功能的工程地质信息***;
步骤五、多源数据整合:利用工程地质信息***,将包括工程地质成果的多源数据整合在三维地球模型上。
2.如权利要求1所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述步骤一具体包括:
1)分析地质概况:分析本区域以及周边相邻主要城市的自然地理、地形地貌、基岩地质、第四纪地质、水文地质、工程地质方面的概况;
2)绘制典型地质剖面:选取深度足够、地层清晰的具有代表性的钻孔数据,绘制出结构清楚、层序完整、分层标志明显易于识别、分层依据充分、上下层关系清楚的典型地质剖面;
3)确定主层序:以沉积时代、成因类型、沉积环境为依据划分主层序,且与周边城市的标准地层主层序之间有明确的对应关系;
4)确定亚层序:以岩性、颜色、状态为依据划分亚层序,且与周边城市的标准地层亚层序之间有明确的对应关系;
5)形成跨区域兼容的标准地层表。
3.如权利要求2所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述确定主层序中,相关属性说明如下:
a)沉积时代:针对第四系地层,分为全新统、更新统,更新统又分为下更新统、中更新统和上更新统,每个统分为下段、中段、上段;
b)成因类型:包括人工填土、植物层、冲击层、洪积层、坡积层、残积层、风积层、湖积层、沼泽沉积层、海相沉积层、海相交互相沉积层、冰积层、冰水积层、火山堆积层、崩积层、滑坡堆积、泥石流、生物堆积、化学堆积、成因不明沉积;
c)沉积环境:包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠分布及其地势高低。
4.如权利要求2所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述确定亚层序中,相关属性说明如下:
a)岩性:分为基岩、碎石土、砂土、粉土、黏土、粉质黏土、人工填土;
b)颜色:区分氧化环境系列、还原环境系列;
c)状态:区分软硬程度、密实程度,软硬程度包括流塑、软塑、可塑、硬塑、坚硬,密实程度包括稍密、中密、密实。
5.如权利要求1所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述步骤二具体包括:
1)根据岩土工程勘察项目的分布特点,制定资料收集清单;
2)查找工程地质资料的原始数据库;
3)若无原始数据库,则搜集纸质版资料并扫描成PDF文件。
6.如权利要求1所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述步骤三具体包括:
1)扫描件数字化:引入OCR技术进行数字化;
2)地层标准化:根据标准地层表对所有资料进行地层标准化;
3)空间基准统一化:使用正射影像图对勘探点分布图进行地理纠正,快速获取钻孔平面坐标;
4)数据入库:将经过数字化、地层标准化、统一空间基准的工程地质成果录入到工程地质数据库中。
7.如权利要求6所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述地层标准化具体如下:
a)根据工程地层与标准地层之间的映射、合并、拆分关系,制定地层对照表;
b)通过工具软件,根据地层对照表,实现自动、批量的地层标准化处理。
8.如权利要求6所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述空间基准统一化具体如下:
a)使用ArcGIS加载高精度且带CGCS2000坐标系的正射影像图;
b)从岩土工程勘察报告中将勘探点分布图扫描成图片格式,并使用ArcGIS加载;
c)打开ArcGIS的地理配准功能工具条,利用建筑物角点在正射影像图、勘探点分布图之间选取控制点,数量大于3对;
d)执行地理配准功能;
e)根据勘探点分布图上的钻孔图标中心,得到钻孔的坐标。
9.如权利要求1所述的一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法,其特征在于:所述步骤五具体如下:
1)***集成的多源数据种类包括工程地质成果,以及城市基础地理信息数据库中的正射影像图、数字高程模型、地表三维模型、地下管线模型、地下建构筑物模型,其中地表三维模型包括全市域体量模型、局部精细模型;
2)多源数据在空间基准上保持一致,平面基准均使用CGCS2000,120度中央经线、3度带高斯投影,高程基准均使用1985国家高程基准;
3)***通过三维渲染引擎、地理信息***、网络服务技术,将所有数据整合在三维地球模型上,其中,数字高程模型提供了地表起伏形状,正射影像图提供地面纹理,地表三维模型一直处于可见状态,而地下管线模型、地下建构筑物模型、工程地质模型在正射影像图设为透明后才能显示。
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