一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

多源数据三维地质结构模型约束的属性建模方法：以北京市通州城市副中心为例

支持多源异构数据的三维地质建模方法一直是三维地质建模研究的重点和难点之一。本文以北京市通州城市副中心工程地质勘察为例,设计了一种多源数据三维地质模型自动建模方法。该方法首先在数据预处理阶段,利用剖面、地震剖面解译及等值面(线)等数据生成虚拟钻孔,从而将异构的多源数据统一转换成同构的虚拟钻孔数据,然后利用钻孔和虚拟钻孔实现三维地质结构的自动化建模;根据已构建的三维地质结构创建属性模型结构约束,采用六面体网格或四面体的单元结构构建属性模型网格;属性模型网格中的每个属性块通过三维空间插值方法进行属性赋值,然后将属性变化映射为颜色变化,建立了相应的三维地质属性模型,实现了多源数据三维地质结构模型约束的属性建模。该方法已经应用在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域,通过使用多源异构的建模数据,使构建的三维地质模型更加完善,有助于三维地质模型的推广和应用。     

分块区域三维地质建模方法

区域三维地质建模是区域三维地质调查的关键。在大量反复实践的基础上,提出了分块三维地质建模方法,该方法的主要步骤为：以断裂、岩体边界和不整合等为边界,把复杂的三维地质建模区域分解为内部构造相对简单的建模块或建模地质单元;分别对各建模块进行地质地球物理综合研究,编制深部地质剖面,揭示深部地质结构;采用基于剖面的建模方法按照全区统一的坐标系统构建三维地质模型;在完成全区所有建模块三维地质模型构建之后,把各个建模块的三维地质模型集成在统一的三维空间框架下,形成全区的三维地质模型。该方法具有能够简化三维地质建模过程、易于修改完善模型、易于集成模型等优势,能够克服常规的基于剖面的三维地质建模方法中存在的问题,突破了大规模区域三维地质建模的瓶颈。在本溪-临江深部地质调查中的应用表明,采用该方法可以有效构建研究区的三维地质模型,并能充分表达复杂的地下深部地质结构,为开展复杂地区大规模区域三维地质建模提供了一个重要途径。     

城市地下空间资源评价三维建模方法研究与实践:以上海市为例

城市地下空间开发利用是智慧城市发展的重要组成部分。构建城市地下空间三维地质模型和属性模型,能够立体直观地展示地下构筑物、河道、水系等,进一步与三维模型融合后,可以更好地展示地下空间资源质量。本文以上海市中心城区地下空间资源评价为示范,设计了三维地质结构和属性模型一体化建模方法,构建了上海市中心城区地下空间三维地质模型,实现了三维地质模型与地下构筑物模型的自动融合。最后根据上海市城市地下空间资源开发利用适宜性评价模型,实现了城市地下空间资源评价的三维建模。本文成果已经应用于上海市中心城区地下空间总体规划、局部规划以及工程建设项目中。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。     

立体地质填图三维建模技术方法与应用研究

针对综合地球物理立体地质填图后期进行的三维地质模型构建、图示展示方法与技术进行了研究。提出了不同属性体单独建模后进行切割、融合构建三维地质模型的复杂地质结构建模方法与技术;在MAPGIS K9平台上应用该技术构建了九瑞试验区三维地质模型,并通过不同的图示方法分析与展示构建的九瑞试验区地质模型;结合该区域的成矿特征利用三维地质模型从深部地质结构出发圈定了该区的成矿有利部位。     

三维地质建模过程中综合地质剖面构建方法研究

综合地质剖面是三维地质建模重要的数据源,在地质构造复杂地区运用综合地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。本文以成都市为例,详细介绍了综合地质剖面构建需要准备的地质资料、剖面的部署原则和构建方法,并解决了剖面构建过程中遇到的同时代、同层位的不同地层之间的连接问题。实践表明,通过综合地质剖面的构建,可以充分发挥地质技术人员在三维地质建模中的主观能动性,准确刻画复杂地质体在三维空间的展布情况,有效实现复杂地质体交互式半自动建模,提高三维地质建模的效率和精准度。     

Geo3DML在三维地质建模中的应用研究与建议

由中国地质调查局组织研制的《三维地质模型数据交换格式》已制定完毕,并进行了一定范围的试用,即将发布实施,这是中国区域地质调查、矿产资源勘探以及数字矿山界的一件大事,它将促进三维地质建模技术在我国的广泛应用。通过研究与试用,阐述了对该标准的理解;给出其在三维地质建模中的应用实例,包括三维地质填图试点项目、矿产资源勘探项目;讨论了该标准的数据与数字矿山常用的DXF转换的必要性与具体实现方法。将该标准与国际地球科学联合会(IUGS)及开放地理信息联盟(OGC)制定的GeoSciML进行比较,指出Geo3DML是面向三维地质模型的表达,而GeoSciML以前的版本则侧重于互联网环境下传统的二维地质图件的地图服务与要素服务。最后对该标准的应用实施提出了8点建议：给Geo3DML以应用机会,将Geo3DML升级为国家标准,对Geo3DML补充一些细节,向相关行业宣传Geo3DML,在地质调查与矿山资源勘探项目中积极使用Geo3DML,将Geo3DML作为地质报告评审中三维地质模型的数据格式,三维地质建模软件厂商积极支持Geo3DML,数字矿山软件与Geo3DML接轨。     

城市地质工作与城市发展关系研究

城市地质工作作为基础性、先行性工作,贯穿于城市建设发展的全过程。城市建设发展分为选址布局、规划建设、运行完善和转型升级四个阶段,对应于城市建设发展不同阶段的地质工作,可划分为区域地质资源环境调查、城市地质资源环境调查评价、城市地质资源环境监测预警,城市地质环境功能恢复等。本文重点讨论了城市不同发展阶段对地质工作的需求,提出了城市地质工作在城市不同建设发展阶段的工作目标、任务及相关要求。     

海绵城市建设下城市地质调查工作方向与支撑作用——以徐州市为例

海绵城市——低影响开发雨水系统构建是一种新型的城市建设理念,是基于城市雨洪管理的一种可持续的城市建设模式,已被认为是破解水生态与城市发展失衡的最佳方式。在此背景下,城市地质调查工作需转型发展,应围绕海绵城市建设规划目标及低影响设施建设可能面临的地质问题,开展相应的调查工作。本文在分析海绵城市建设途径的基础上,提出了城市地质调查工作的发展方向,并以徐州城市地质调查工作为例,阐述了城市地质调查工作在海绵城市建设中的支撑作用。     

滨海软土超大城市地质环境健康度表征方法、评价体系及应用

城市地质环境,作为城市可持续发展的重要载体,能够为人类的生产生活提供必要的土地、矿产等资源;然而另一方面,仍存在一系列的不良地质现象,例如地面沉降、滑坡等,严重威胁着城市的健康与安全。在此基础上,需要一种全新的评价方法用于城市日常管理,明确城市各区域当前的具体状态,据此提出了城市地质环境健康度的基本概念。对其评价需要综合运用地质学的理论与实践方法,从城市建设与管理、居民生活与安全的角度出发,在对地质环境做出全面且系统的调查与分析的基础上,给出定量的评价,确定城市不同区域的健康等级。在本文中,主要工作是完整构建出城市地质环境健康度的理论体系,明确城市地质环境健康度的概念、解释其内涵与外延、分析其影响因素、建立相应的评价体系,并给出该评价体系的使用方法,具体以上海市为例,运用建立的体系评价上海各区域的地质环境健康度等级。     

中国城市地质调查总体构想与关键理论技术

近年来,我国在城市群、大城市和中小城镇等不同层面组织开展了大量的城市地质调查,在城市地质资源、地质环境、发展空间的调查评价,以及地质信息服务城市管理制度建设等方面取得了丰富成果,在调查技术方法、成果产品服务、工作协调机制等方面积累了一些经验,但和新型城镇化的需求相比,还存在着工作理念较落后、地质信息更新慢,成果体系没标准、工作机制不完善等诸多不足。国家新型城镇化发展战略提出了全新的城市发展理念,在优化城市结构布局、拓展城市发展空间、推进绿色城市建设、提高城市安全保障水平等方面,对城市地质调查提出了迫切需求。新时期应该以全新的思路开展城市地质调查,要树立大资源、大环境、大数据理念,服务城市规划、建设、运行、管理等多个层面,开展空间、资源、环境、灾害等多要素综合调查,打造地下三维可视化的城市地质模型(透明城市),完善空天地一体化的地质资源环境监测网络,建立开放共享、动态更新的城市地质信息服务与决策支持系统,构建城市地质调查成果服务产品体系、技术标准体系和保障制度体系。为实现这个目标,需要建立城市资源环境承载能力、城市多圈层交互带、地下空间资源协同规划等理论,开展城市地质探测与监测、国土空间开发地质适宜性评价、地下空间开发利用地质安全评价、三维城市地质建模与公共服务等技术攻关。     

北京城市地质工作进展与思考

本文分析了北京城市地质工作主要进展,提出了当前城市地质工作中存在的主要问题,思考了未来北京城市地质工作发展方向。提出:北京建设世界城市对地质工作提出了更高的战略需求,需要充分借鉴纽约、伦敦和东京等特大城市地质工作经验,启动城市地质工作立法,强化城市地质工作服务经济社会发展的先行性作用;实施首都建设地质响应计划,统筹部署地质工作;加快首都地区地质资源环境承载能力监测预警平台建设步伐,有效解决与城市发展和城市居民生活密切相关的重大地质问题。     

浅谈海绵城市建设与城市水文地质勘查工作

海绵城市是构建"尊重自然、顺序自然、保护自然"建设生态城市的新型理念。目的是实现低影响开发雨水控制与利用,雨水资源化管理,减轻城市内涝,达到水生态与城市发展平衡的可持续发展建设模式。本文主要提出了城市水文地质勘查在城市海绵建设中的必要性,及城市水文地质勘查如何开展和服务于海绵城市建设。     

影响黄山市中心城区工程建设的地质因素及工程建设适宜性评价

通过野外地质调查和室内综合分析,研究黄山市中心城区地形地貌、水文、工程地质、水文地质和地质灾害等可能影响工程建设的主要地质因素的发育特征,并运用多因子分级加权指数法进行工程建设适宜性评价。研究区可划分为工程建设适宜区、较适宜区和适宜性差区3个等级;黄山市中心城区地质环境总体较好,工程建设适宜区和较适宜区面积广且成片分布,与定性认识基本吻合。以上认识可为黄山市中心城区城市规划布局、建设、发展及工程选址提供基础资料和决策依据。     

基于GeoStation的城市片区地质三维建模技术研究

本文基于华东院自主研发的GeoStation地质三维勘察设计系统,设计一种城市片区地质三维建模技术方法。该方法首先采用地质剖面作为地质拓扑剖面,其次使用地质拓扑剖面将城市片区划分为若干城市区块,再次使用GeoStation系统的地层自动建模功能独立构建城市区块模型,最后将城市区块拼合为整体模型。该方法集成在GeoStation系统中,并在某城市级BIM应用中进行应用,结果表明该技术方法可行,实现了海量庞杂地质建模数据的高效管理,构建的地质三维模型可满足某城市BIM平台数据要求,为城市地理空间信息建模提供新的手段,也为其他城市开展数字化建设和智慧化管理提供范例。     

上海城市地质工作服务经济社会发展机制与模式探索

上海作为一个临江滨海的特大型城市,地质工作承担着服务城市发展、保障城市安全的双重责任。形成地质工作更加积极主动地参与、融入经济社会建设的制度与机制,是国土资源部与上海市政府合作开展＂上海市三维城市地质调查＂项目的初衷。上海城市地质调查中,注重了城市规划、建设和管理对地质工作需求的把握,围绕社会需求主线,在开展三维地质结构调查、地面沉降控制、地球化学环境评价等工作同时,重点推进了海量地质资料信息化和社会共享,促进了地质资料汇交制度的建立和落实,研发了三维可视化的上海城市地质信息管理与综合服务系统。工作中探索建立了中央与地方联动,国家战略部署和地方公益性地质工作合理分工、有机衔接的城市地质调查新机制;探索并实践了一个紧紧依托行政管理平台、充分发挥多学科、多专业、多区域融合优势及现代化信息技术深入应用的工作新方法。