適用於地質結構的三維模型建立的方法和裝置與流程
2023-06-01 21:10:21
本發明涉及計算機建模技術領域，特別涉及一種適用於地質結構的三維模型建立的方法和裝置。
背景技術：
現有技術中，對研究區域的地質結構建立三維地質體模型。此外，傳統技術中，使用者通過分析三維地質模型在做出符合地質現象分布變化規律的方面具有操作的複雜性，從而影響對某一研究區域進行評價分析的穩定性與易用性。
技術實現要素：
鑑於此，有必要針對傳統技術存在的問題，提供了一種適用於地質結構的三維模型建立的方法和裝置。通過對研究地區進行三維地質結構建模把相關地質信息變成形象直觀的三維地質實體圖形圖像來幫助研究人員推斷、預測和把握其在研究區域內的整體分布規律，從而對該地區做出客觀實際的工程地質穩定性分析評價。
為達到發明目的，提供一種適用於地質結構的三維模型建立的方法，所述方法包括：獲取地質結構的鑽孔數據，並對所述地質結構的剖面執行布設操作；獲取所述地質結構的多個特徵，並根據所述多個特徵執行地質體建模，其中，所述多個特徵包括地層特徵與所述剖面構造特徵；根據所述鑽孔數據以及所述剖面執行工程建模。
在其中一個實施例中，所述獲取地質結構的鑽孔數據包括：採集多個深孔數據以及多個淺孔數據，其中，所述深孔數據為50個，所述淺孔數據為219個。
在其中一個實施例中，所述對所述地質結構的剖面執行布設操作包括：設置勘探線，並按照所述深孔數據的分布以及地質背景，沿預設方向布設所述深孔數據的所述勘探線，其中，所述預設方向為北東方向。
在其中一個實施例中，所述對所述地質結構的剖面執行布設操作還包括：在與預先獲取的五條勘探剖面交叉重合部位執行鑽孔的虛擬設置。
在其中一個實施例中，所述對所述地質結構的剖面執行布設操作還包括：根據實際測量第四紀的剖面特徵以及所述淺孔數據、所述深孔數據的分布特徵，布設所述勘探線；在所述剖面的兩端設置虛擬勘探線，在所述剖面的其餘位置將多個鑽孔根據預設的趨勢分布設置在所述虛擬勘探線上，其中，所述多個鑽孔包括多個深孔以及多個淺孔。
在其中一個實施例中，還包括：基於所述地質體建模的模型與所述工程建模的模型結合的三維模型執行查詢與分析操作。
基於同一發明構思的一種適用於地質結構的三維模型建立的裝置，所述裝置包括：獲取與布設模塊，用於獲取地質結構的鑽孔數據，並對所述地質結構的剖面執行布設操作；第一建模模塊，用於獲取所述地質結構的多個特徵，並根據所述多個特徵執行地質體建模，其中，所述多個特徵包括地層特徵與所述剖面構造；第二建模模塊，用於根據所述鑽孔數據以及所述剖面執行工程建模。
在其中一個實施例中，所述獲取與布設模塊，還用於採集多個深孔數據以及多個淺孔數據，其中，所述深孔數據為50個，所述淺孔數據為219個。
在其中一個實施例中，所述獲取與布設模塊包括：第一設置模塊，用於設置勘探線，並按照所述深孔數據的分布以及地質背景，沿預設方向布設所述深孔數據的所述勘探線，其中，所述預設方向為北東方向；第二設置模塊，用於在與預先獲取的五條勘探剖面交叉重合部位執行鑽孔的虛擬設置；第三設置模塊，用於根據實際測量第四紀的剖面特徵以及所述淺孔數據、所述深孔數據的分布特徵，布設所述勘探線；第四設置模塊，用於在所述剖面的兩端設置虛擬勘探線，在所述剖面的其餘位置將多個鑽孔根據預設的趨勢分布設置在所述虛擬勘探線上，其中，所述多個鑽孔包括多個深孔以及多個淺孔。
在其中一個實施例中，還包括：查詢與分析模塊，用於基於所述地質體建模的模型與所述工程建模的模型結合的三維模型執行查詢與分析操作。
本發明提供的一種適用於地質結構的三維模型建立的方法和裝置。獲取地質結構的鑽孔數據，並對地質結構的剖面執行布設操作；獲取地質結構的多個特徵，並根據多個特徵執行地質體建模，其中，多個特徵包括地層特徵與剖面構造特徵；根據鑽孔數據以及剖面執行工程建模。該方法通過對研究地區進行三維地質結構建模把相關地質信息轉換成形象直觀的三維地質實體圖形圖像來對研究人員的推斷進行輔助操作、預測和把握其在研究區域內的整體分布規律，從而對該地區做出客觀實際的工程地質穩定性分析評價，且具有應用的準確性與靈活性。
附圖說明
圖1為本發明一個實施例中的適用於地質結構的三維模型建立的方法的步驟流程圖；以及
圖2為本發明一個實施例中的適用於地質結構的三維模型建立的裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本發明適用於地質結構的三維模型建立的方法和裝置進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
首先，需要說明的是，本發明提出的適用於地質結構的三維模型建立的方法的目的，就是把空間分布不均勻、不連續、散亂的地質信息，其中，地質信息通過野外工程勘測或其他儀器測量獲得，通過數學曲面和擬合與現代計算機圖形學的方法變成可視的、連續的、形象直觀的三維地質實體圖形圖像，處理巖層界面與結構面的組合關係，力求真實地反映地下地質結構全貌，將地質體及其形態結構直觀、形象地展現在分析者面前，最大限度的增強地質分析的直觀性和準確性。
如圖1所示，為一個實施例中的一種適用於地質結構的三維模型建立的方法的步驟流程圖。具體包括以下步驟：
步驟102，獲取地質結構的鑽孔數據，並對地質結構的剖面執行布設操作。
本實施例中，獲取地質結構的鑽孔數據包括：採集多個深孔數據以及多個淺孔數據，其中，深孔數據為50個，淺孔數據為219個。
此外，本實施例中，對地質結構的剖面執行布設操作包括：設置勘探線，並按照深孔數據的分布以及地質背景，沿預設方向布設深孔數據的勘探線，其中，預設方向為北東方向；在與預先獲取的五條勘探剖面交叉重合部位執行鑽孔的虛擬設置；根據實際測量第四紀的剖面特徵以及淺孔數據、深孔數據的分布特徵，布設勘探線；在剖面的兩端設置虛擬勘探線，在剖面的其餘位置將多個鑽孔根據預設的趨勢分布設置在虛擬勘探線上，其中，多個鑽孔包括多個深孔以及多個淺孔。需要說明的是，勘探剖面布設是該適用於地質結構的三維模型建立的方法的初始，剖面布置的優劣直接影響後續的建模的準確性與易用性，可以有效降低人工修改的工作量，具有便捷性。
步驟104，獲取地質結構的多個特徵，並根據多個特徵執行地質體建模，其中，多個特徵包括地層特徵與剖面構造特徵。
步驟106，根據鑽孔數據以及剖面執行工程建模。
在一個實施例中，該適用於地質結構的三維模型建立的方法還包括：基於地質體建模的模型與工程建模的模型結合的三維模型執行查詢與分析操作。
本實施例中，根據用戶的功能需求，定製三維成果展示系統以實現三維查詢、三維剖切、三維交互定位及屬性查詢、虛擬鑽探、體積面積量算和多個巖土層空間分布分析等功能。
為了更好地理解與應用本實施例提出的適用於地質結構的三維模型建立的方法，進行以下示例。需要說明的是，本發明的保護範圍不限於以下示例
具體的，在原有鑽孔數據的基礎上，我們又在待勘探地區新收集到的50個深孔數據，通過深淺孔的相互結合驗證的方式來進行三維建模。首先設置勘探線，按照深孔分布，以及地質背景，沿北東方向布設深孔勘探線，考慮與已知5條勘探剖面相交的情況，在與已知剖面交叉重合部位，虛擬設定為有鑽孔；在上述的基礎上，按照實測第四紀淺鑽孔分布情況，布設勘探線，同時，參考已知剖面以及周邊深部鑽孔；在兩端由於沒有鑽孔控制，即設立虛擬勘探線，將周邊的鑽孔按照趨勢分布在該勘探線上；根據研究區域實際搜集的勘察鑽孔數據，在這些數據的基礎上進一步的進行採集、分類歸庫和篩選，然後利用這些鑽孔數據建立二維視圖下的工程地質剖面圖；在進行鑽孔地層連線和建立二維地質剖面的過程中，應充分保證主要地層、較厚地層和標誌性地層的連續性，以展現地質變化規律；剖面布設繪製完成後，把不同方位的二維的剖面圖數據導入三維建模中，在三維視圖下逐個觀察每個地質體在三維空間情況下是否符合地質規律和邏輯規律；即在進入三維地質結構建模系統檢查二維地質剖面錯誤的過程中，應沿地質變化規律的方向按逐個進行；當三維地質結構建模軟體與地質變化規律發生不一致時，應以地質行業的相關研究經驗總結為準；結合鑽孔數據，人工調整地質實體的連接方式和尖滅方式，直到符合地質體的地質邏輯規律，最終生成單體三維模型；最終不同的單體地質三維模型在區域內組合，形成研究地區的三維地質結構模型。
進一步地，該實施例中提出的適用於地質結構的三維模型的建立方法是以多種類剖面圖、中段圖、工程部署圖、地質圖及鑽孔數據等一系列資料為基礎。例如，地表模型通過提取地形等高線，利用GIS軟體生成後導入Surpac中形成直觀的高低起伏的地形；大多數相關的地質實體是首先把勘探剖面圖或其它可利用圖件數據數位化，並轉化成CAD格式，隨後從中提取出地層、巖體、斷層及異常信息等相關要素，最終把這些要素導入Surpac軟體中進行連接，從而實現三維可視化；依據鑽孔資料庫在Surpac中生成鑽孔三維模型。
更進一步地，該實施例中提出的適用於地質結構的三維模型的建立方法是對已有資料的二次挖掘、融合與綜合分析，全面完整的地質資料，即地質數據是模型精確度的基礎和保證。有邏輯且系統地收集研究區的地質與礦產勘探、科研等方面的數據與資料，包括遙感影像、地形高程數據，不同比例尺的地質圖、地質手圖，即產狀、實測地質剖面圖、鑽孔編錄資料、勘探線剖面等，利用地質三維建模這一相關技術，在平面和剖面地質資料的基礎上，構建三維地質體模型。已有勘探線、鑽探資料，預設年限存儲的二維數據都成三維建模的基礎數據。
對數據進行採集、分類歸庫以及篩選處理。例如，建模數據為某市地震局提供淺孔數據219個，根據研究區工程地質環境評價的精度要求和模型建立的目的是為了更好的適應城市規劃建設服務的需要，在此基礎上又搜集到該地區的50個深孔數據，將上述二者結合驗證，為後期工作提供精度保障。進一步地，收集到鑽孔數據以後先進行數據的預處理，即對數據進行分類歸庫。其中，分類歸庫的數據表包括但不限於：工程數據表、測斜數據表、巖性分析表和樣品分析表。
本發明提供的一種適用於地質結構的三維模型建立的方法，對研究區以往地質數據與資料的搜集和研究方法的歸一化，確定巖土特性、水文地質、地形地貌、地質構造等評價因素、指標。建立三維地質體模型，以此來研究分析工程勘察數據有助於推斷、預測和把握其在研究區域內的整體分布規律，在三維空間情況下地質體被工程人員隨意理解的可能性大大降低，使推測更接近地質實體的真實存在情況。此外，使用者通過分析三維地質模型更易於做出符合地質現象分布變化規律，進而對研究地區的評價分析提供更高的穩定性技術支撐。
基於同一發明構思，還提供了一種適用於地質結構的三維模型建立的裝置，由於此裝置解決問題的原理與前述一種適用於地質結構的三維模型建立的方法相似，因此，該裝置的實施可以按照前述方法的具體步驟實現，重複之處不再贅述。
如圖2所示，為一個實施例中的一種適用於地質結構的三維模型建立的裝置的結構示意圖。該適用於地質結構的三維模型建立的裝置10包括：獲取與布設模塊200、第一建模模塊400和第二建模模塊600。
其中，獲取與布設模塊200用於獲取地質結構的鑽孔數據，並對地質結構的剖面執行布設操作；第一建模模塊400用於獲取地質結構的多個特徵，並根據多個特徵執行地質體建模，其中，多個特徵包括地層特徵與剖面構造特徵；第二建模模塊600用於根據鑽孔數據以及剖面執行工程建模。
本實施例中，獲取與布設模塊200還用於採集多個深孔數據以及多個淺孔數據，其中，深孔數據為50個，淺孔數據為219個。
此外，獲取與布設模塊200包括：第一設置模塊210(圖中未示出)用於設置勘探線，並按照深孔數據的分布以及地質背景，沿預設方向布設深孔數據的勘探線，其中，預設方向為北東方向；第二設置模塊220(圖中未示出)用於在與預先獲取的五條勘探剖面交叉重合部位執行鑽孔的虛擬設置；第三設置模塊230(圖中未示出)用於根據實際測量第四紀的剖面特徵以及淺孔數據、深孔數據的分布特徵，布設勘探線；第四設置模塊240(圖中未示出)用於在剖面的兩端設置虛擬勘探線，在剖面的其餘位置將多個鑽孔根據預設的趨勢分布設置在虛擬勘探線上，其中，多個鑽孔包括多個深孔以及多個淺孔。
在一個實施例中，該適用於地質結構的三維模型建立的裝置10還包括：查詢與分析模塊800(圖中未示出)用於基於地質體建模的模型與工程建模的模型結合的三維模型執行查詢與分析操作。
本發明提供的一種適用於地質結構的三維模型建立的裝置。通過獲取與布設模塊200獲取地質結構的鑽孔數據，並對地質結構的剖面執行布設操作；再通過第一建模模塊400獲取地質結構的多個特徵，並根據多個特徵執行地質體建模，其中，多個特徵包括地層特徵與剖面構造特徵；最終通過第二建模模塊600根據鑽孔數據以及剖面執行工程建模。該裝置通過對研究地區進行三維地質結構建模把相關地質信息變成形象直觀的三維地質實體圖形圖像來幫助研究人員推斷、預測和把握其在研究區域內的整體分布規律，從而對該地區做出客觀實際的工程地質穩定性分析評價，且具有應用的準確性與靈活性。
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。