基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法，包括如下步骤：1、对将要建模的平原地区钻孔数据进行初始化处理，形成标准钻孔数据表；2、将整理好的钻孔数据进行空间矢量化处理；3、通过优选典型钻孔，使用“层位平移法”绘制典型剖面，并通过典型剖面对其余的钻孔进行对比和遴选，选出匹配度较高的钻孔予以保留；4、基于不同地质岩性和地质时代的地质界线，将钻孔从垂向上切割成不同大区，在垂向上针对每个大区的钻孔层序和临接关系进行建模处理。本发明专利技术适合于地层交错较为复杂的平原地区精细建模，其对源数据要求较为宽泛，针对不同来源、不同格式的钻孔数据均可支持建模，适合浅中深不同地质模型的快速建设。

Three-Dimensional Geological Model Construction Method for Plain Area Based on Multi-Source Heterogeneous Data

【技术实现步骤摘要】
基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法
本专利技术涉及地质模型构建
，特别涉及一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法。
技术介绍
城市是建设在地质体之上的，这就注定城市的建设发展离不开地质工作的基础支撑。城市三维地质结构模型作为三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用，其建设的主要目标就是提升城市地质成果的可视化表达和空间数据场的计算能力，为地质资源环境的预测评价、城市规划建设、重点工程建设提供基础数据支撑。城市地质工作已经与城市建设、环境保护、发展规划、交通规划等众多城市发展的需求相融合，可以将城市发展相关各类行业的数据通过三维的方式组织起来，为新型城镇化建设、资源型城市转型、超大型城市建设等提供科学数据和决策。传统的地质三维模型的建设方法主要分为三个阶段，第一阶段是建模准备，主要是将收集到的钻孔资料和物化探资料按照统一的分类命名规则进行预处理，并与地形图、地质图、岩层等厚图、断裂信息等多源数据按照建模的具体目标进行联合处理。第二阶段是进行具体建模，采用的方法主要包括基于钻孔的建模方法、基于层位标定的钻孔快速建模方法、三维地质多场耦合建模方法、基于网状含拓扑剖面建模方法、基于交叉折剖面的建模方法、基于多源交互复杂地质体建模方法等，并按照建模目标对模型进行动态的调整和优化；第三阶段是对模型进行不确定性分析和评价，最后进行模型的集成和可视化研究。但是在当前地质三维建模的过程中，特别是平原地区的地质三维建模过程中，在数据准备、模型建设阶段均存在一定的不足之处，需要根据平原地区的特征进行改进。首先，在模型的数据准备阶段，一般是根据建模的目标，收集、整理各类工程地质、水文地质、基岩地质钻孔，但是由于这些钻孔的建设年代不同，目的不同，深浅不一，岩石分类方案多样，造成资料很难直接被利用。因此，需要按照统一的岩石分类命名标准、统一的岩石分层标志、统一的钻孔概化原则对原有钻孔进行标准化和概化处理，从而形成标准钻孔，以备使用。但由于地质钻孔的标准化工作异常的艰难，缺乏钻孔标准化方法，这对建模的准确性造成较大影响。其次，在经过上述处理的标准化钻孔中，应根据建模的目标、范围、深度，优选出用于控制整个地层的基准钻孔，这些基准钻孔作为建立三维地质结构的一把标尺，使已有的区域其他大量钻孔资料被利用成为可能。基准孔应经过全孔取芯、物探测井，进行系统的古地磁采样测试、孢粉分析和较为全面的研究，可做为邻近地区的地层标准，也可做为短距离横向岩层对比的依据。但是一般情况下，很难在准确的基准剖面位置恰当的整理出合适的基准钻孔，这将对模型的准确性大打折扣。再次，现在常规的地质模型的建设方法要么是基于已经标准化的钻孔数据，要么是基于已经标准化的地层矢量数据，不能将多种数据来源的地质数据加以直接利用，其建模的过程异常复杂，且建模结果的精度普遍较低。因此，基于现有的建模软件和建模算法，其模型建设精度、建设方式、建设周期、所需数据都难以开展后续的建设工作，这造成建好的三维地质模型经过验收后便束之高阁，无法开展进一步应用，因此需要对现有的建模方法进行改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的就是为了解决地质三维模型建设过程中建模数据种类单一，建模标准化工作复杂、建模软件流程复杂等问题，提供一种适用于地质工程层、新生界和基岩三维地质建模的方法，本专利技术的方法特别适用于平原地区区域城市建设。本专利技术具体采用的技术方案如下：一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法，包括如下步骤：S11、对于将要建模的平原地区原始钻孔数据进行初始化处理，将不同格式的原始钻孔数据转换为标准文本格式的钻孔数据表；按照岩性的赋值要求，对标准文本格式的钻孔数据增加岩性分值字段，使得每个钻孔的每个地层层位都具有一个岩性的分值；通过对每个钻孔中地层厚度字段进行统计，将地层厚度小于2m的地层归并到其上部地层，将其岩性变换为上部地层的岩性，岩性分值变为上部地层的分值，实现钻孔数据的初始化处理进而形成钻孔地层数据；S12、将步骤S11中获得的所述钻孔地层数据进行空间矢量赋值处理，包括：将每个钻孔的每个地层层位赋予X、Y、Z空间坐标，并从上至下赋予钻孔每个层段地层岩性的初始编号，使得每个钻孔在三维空间上形成具有岩性属性信息的空间矢量数据；S13、按筛选标准在已经建立好的空间钻孔矢量数据中挑选出用于控制区域地层的典型钻孔，依照层位平移法绘制典型剖面，以所述典型剖面为标尺对其余的钻孔进行对比和遴选，选出匹配度大于70％的钻孔予以保留；S14、利用地质界限对遴选出的钻孔进行切割，然后在每个切割后的空间区域中根据每个钻孔及其周边五个钻孔之间形成的不规则三角网的关联性质，分别进行钻孔建模，形成完整的区域三维地质模型。进一步地，所述步骤S11中，所述原始钻孔数据格式包括TXT、Excel、纸质文件、Word、ArcGIS、和MapGIS数据格式中的一种或几种，同一种岩性的原始钻孔数据采用多种方式命名；所述筛选标准包括孔位密度、孔深深度、层位数；所述地质界限包括：地层时代和/或地层岩性。进一步地，所述步骤S11中的原始钻孔数据包括钻孔编号、钻孔坐标、地层厚度、地层岩性、层底标高、层底埋深、岩性分值字段。进一步地，所述步骤S11中，岩性分值是按照岩土的透水性进行评定的分值，包括：黏土、粘土、胶结土和胶泥评分为0分，砂粘评分为1分，粉土评分为2分，粉细砂评分为3分，细砂评分为4分，中砂评分为6分，中粗砂评分为7分，粗砂评分为8分，粗砂砾石评分为9分，卵砾石评分为10分，漂砾卵石评分为11分，漂砾评分为12分；对岩土的岩性分值进行分级归类：评分0-3分的归为隔水层，评分4-8分的归为含水层，评分大于8分的归为强含水层。进一步地，所述步骤S12中，所述初始编号为地层从上至下依照顺序从0-N进行赋值，地表为第零层编号为0，地下第N层的编号为N。进一步地，所述步骤S13中，所述层位平移法包括：在地质图上画定地质剖面线，将典型的钻孔在剖面线上进行投影，从而将剖面线附近的典型钻孔全部投影到本条剖面线上；从所述地质剖面线对应的地质剖面的左侧第一个典型钻孔开始，将全部钻孔的第零层之间建立矢量线段，代表地表；然后从左侧第一个典型钻孔的第二层开始，建立该钻孔所在第二层空间点数据(X，Y，Z)与同一投影平面内左侧第二个典型钻孔的第二层空间点数据(X,Y,Z)之间的矢量线段，并计算当前钻孔第二层与左侧第二个典型钻孔同一层位的地层岩性分差值；如果地层岩性分差值的绝对值小于3，则保留已建立的矢量线段，将左右两侧空间点岩性分值取平均值赋予当前矢量线段，并继续向右滑动，按照同样的方法建立矢量线段直到最右侧的典型钻孔，便形成了本层位的地质剖面，以此类推，建立第三层至第N层的地质剖面，形成典型地质剖面；进一步地，所述层位平移法中，如果遇到当前钻孔与右侧同层钻孔的地层岩性分值差距大于等于3的情况，则采用垂向滑动法，将当前钻孔的计算层位垂向滑动，使用垂向相邻层位的岩性分值进行计算，所述的相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位；如果滑动后地层岩性分差值绝对值小于3，则建立当前钻孔滑动后的层位与右侧邻接钻孔当前层位之间的矢量线段；如果滑动后岩性分差值绝对值依然大于等于3，则舍弃本钻孔。进一步地，所述步骤S13中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，包括如下步骤：S11、对于将要建模的平原地区原始钻孔数据进行初始化处理，将不同格式的原始钻孔数据转换为标准文本格式的钻孔数据表；按照岩性的赋值要求，对标准文本格式的钻孔数据增加岩性分值字段，使得每个钻孔的每个地层层位都具有一个岩性分值；通过对每个钻孔中地层厚度字段进行统计，将地层厚度小于2m的地层归并到其上部地层，将其岩性变换为上部地层的岩性，岩性分值变为上部地层的分值，实现钻孔数据的初始化处理进而形成钻孔地层数据；S12、将步骤S11中获得的所述钻孔地层数据进行空间矢量赋值处理，包括：将每个钻孔的每个地层层位赋予X、Y、Z空间坐标，并从上至下赋予钻孔每个层段地层岩性的初始编号，使得每个钻孔在三维空间上形成具有岩性属性信息的空间矢量数据；S13、按筛选标准在已经建立好的空间钻孔矢量数据中挑选出用于控制区域地层的典型钻孔，依照层位平移法绘制典型剖面，以所述典型剖面为标尺对其余的钻孔进行对比和遴选，选出匹配度大于70％的钻孔予以保留；S14、利用地质界限对遴选出的钻孔进行切割，然后在每个切割后的空间区域中根据每个钻孔及其周边五个钻孔之间形成的不规则三角网的关联性质，分别进行钻孔建模，形成完整的区域三维地质模型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，包括如下步骤：S11、对于将要建模的平原地区原始钻孔数据进行初始化处理，将不同格式的原始钻孔数据转换为标准文本格式的钻孔数据表；按照岩性的赋值要求，对标准文本格式的钻孔数据增加岩性分值字段，使得每个钻孔的每个地层层位都具有一个岩性分值；通过对每个钻孔中地层厚度字段进行统计，将地层厚度小于2m的地层归并到其上部地层，将其岩性变换为上部地层的岩性，岩性分值变为上部地层的分值，实现钻孔数据的初始化处理进而形成钻孔地层数据；S12、将步骤S11中获得的所述钻孔地层数据进行空间矢量赋值处理，包括：将每个钻孔的每个地层层位赋予X、Y、Z空间坐标，并从上至下赋予钻孔每个层段地层岩性的初始编号，使得每个钻孔在三维空间上形成具有岩性属性信息的空间矢量数据；S13、按筛选标准在已经建立好的空间钻孔矢量数据中挑选出用于控制区域地层的典型钻孔，依照层位平移法绘制典型剖面，以所述典型剖面为标尺对其余的钻孔进行对比和遴选，选出匹配度大于70％的钻孔予以保留；S14、利用地质界限对遴选出的钻孔进行切割，然后在每个切割后的空间区域中根据每个钻孔及其周边五个钻孔之间形成的不规则三角网的关联性质，分别进行钻孔建模，形成完整的区域三维地质模型。2.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述原始钻孔数据格式包括TXT、Excel、纸质文件、Word、ArcGIS、和MapGIS数据格式中的一种或几种，同一种岩性的原始钻孔数据采用多种方式命名；所述筛选标准包括孔位密度、孔深深度、层位数；所述地质界限包括：地层时代和/或地层岩性。3.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S11中的原始钻孔数据包括钻孔编号、钻孔坐标、地层厚度、地层岩性、层底标高、层底埋深、岩性分值字段。4.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S11中，岩性分值是按照岩土的透水性进行评定的分值，包括：黏土、粘土、胶结土和胶泥评分为0分，砂粘评分为1分，粉土评分为2分，粉细砂评分为3分，细砂评分为4分，中砂评分为6分，中粗砂评分为7分，粗砂评分为8分，粗砂砾石评分为9分，卵砾石评分为10分，漂砾卵石评分为11分，漂砾评分为12分；对岩土的岩性分值进行分级归类：评分0-3分的归为隔水层，评分4-8分的归为含水层，评分大于8分的归为强含水层。5.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述初始编号为地层从上至下依照顺序从0-N进行赋值，地表为第零层编号为0，地下第N层的编号为N。6.如权利要求5所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S13中，所述层位平移法包括：在地质图上画定地质剖面线，将典型的钻孔在剖面线上进行投影，从而将剖面线附近的典型钻孔全部投影到本条剖面线上；从所述地质剖面线对应的地质剖面的左侧第一个典型钻孔开始，将全部钻孔的第零层之间建立矢量线段用于代表地表；然后从左侧第一个典型钻孔的第二层开始，建立该钻孔所在第二层空间点数据(X，Y，Z)与同一投影平面内左侧第二个典型钻孔的第二层空间点数据(X，Y，Z)之间的矢量线段，并计算当前钻孔第二层与左侧第二个典型钻孔同一层位的地层岩性分差值；如果地层岩性分差值的绝对值小于3，则保留已建立的矢量线段，将左右两侧空间点岩性分值取平均值赋予当前矢量线段，并继续向右滑动，按照同样的方法建立矢量线段直到最右侧的典型钻孔，便形成了本层位的地质剖面，以此类推，建立第三层至第N层的地质剖面，形成典型地质剖面。7.如权利要求6所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述层位平移法中，如果遇到当前钻孔与右侧同层钻孔的地层岩性分值差距大于等于3的情况，则采用垂向滑动法，将当前钻孔的计算层位垂向滑动，使用垂向相邻层位的岩性分值进行计算，所述的相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位；如果滑动后地层岩性分差值绝对值小于3，则建立当前钻孔滑动后的层位与右侧邻接钻孔当前层位之间的矢量线段；如果滑动后岩性分差值绝对值依然大于等于3，则舍弃本钻孔。8.如权利要求6所述的平原地区三维地质模型建设方法，其特征在于，所述步骤S13中，对比和遴选包括：选取一条穿越任一钻孔的典型剖面或在任一钻孔附近的典型剖面，将当前钻孔的岩性分值按照初始地层编号的顺序，从上至下与典型剖面的地层岩性分值进行对比，如果对应层位岩性分差值小于3，则代表当前钻孔在本层位的岩性基本符合区域的变化趋势，将本层位岩性记录为匹配，并继续对下一层进行对比处理；如果本层位的岩性分差值大于等于3，则代表当前钻孔在本层位的岩性不具有代表性，则采用垂向滑动法，将当前钻孔的计算层位垂向滑动，使用垂向相邻层位进行计算，所述的相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位；如果滑动后岩性分差值绝对值小于3，则将滑动后的层位岩性记录为匹配并继续对下一层进行对比处理；如果滑动后岩性分差值绝对值依然大于等于3，则在滑动后的层位标记为不匹配，并继续对下一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李潇，韩征，张磊，
申请(专利权)人：李潇，
类型：发明
国别省市：北京,11