长大带状线性工程三维地质快速建模方法技术

本发明专利技术涉及一种长大带状线性工程三维地质快速建模方法，所述方法包括以下步骤：获取基础数据；划分建模单元；绘制勘探剖面草图；线框模型建模；地质界面建模；地质体建模；特殊地质体建模；地质体后处理；三维地质模型总装。本发明专利技术通过深度解析线路线条的曲线要素数据，实现对地质建模区域的快速精准分块；通过提前预设共享剖面保证地质体块接头处地层的联系性；针对复杂特殊结构地质体，采用了灵活、快捷的交互式建模方式，极大提高建模效率，解决了手工无法创建的问题；本发明专利技术为多人开展地质建模的协同问题提供解决方案，依照此方法可开展大规模地质建模工作，提高工作效率，保证建模质量。

【技术实现步骤摘要】
长大带状线性工程三维地质快速建模方法
本专利技术涉及工程地质勘查
，具体涉及一种长大带状线性工程三维地质快速建模方法。
技术介绍
三维地质建模是在各种原始数据的基础上，以适当的数据模型建立地质特征的数学模型，通过对地质体的几何形态、地质体间的关系和物性特征的计算机模拟，最后形成复杂整体三维模型的过程。三维地质建模可以直观地表达地质体的空间形态与特征，能够进行真三维的空间操作与分析，较大程度地促进地质信息的科学管理与共享，随着计算机技术的发展和三维地质建模技术的成熟，国外开发研制了许多较为成熟的商业化软件，但是既有的商用三维地质建模工具多是针对某个场区的三维地质建模且交互工作量大，难于满足线性工程快速高效的建模需求，在实际的工程应用方面，主要存在以下方面制约：(1)建模效率问题。线性工程，尤其是铁路工程，一般项目均在百公里以上，一些长大干线达3～4百公里，在全线开展三维地质BIM设计的情况下，涉及建模规模宏大，同时工程建设的勘察设计节奏快、周期短，如何快速高效的完成整个项目的三维地质建模工作成为地质BIM推广应用的“首当其冲”的问题。(2)建模质量问题。带状工程在具体实施过程中，由于建模工作量大，常常采取多人多段落分块实施方法，在建模过程中存在大量的地质体接头处，如何保证地质模型拼装后的地层联系性，也是影响建模质量的重要因素之一。(3)特殊地质体建模难度大的问题。透镜体、溶洞群、滑坡及崩塌等特殊地质体，由于其空间形态的复杂性以及不确定性，难于用简单的平移旋转等操作完成建模，特殊地质体的建模工作严重制约地质建模效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种长大带状线性工程三维地质快速建模方法，满足长大带状线性工程建模效率以及建模质量的要求。本专利技术所采用的技术方案为：长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤001、获取基础数据；步骤002、划分建模单元；步骤003、绘制勘探剖面草图；步骤004、线框模型建模；步骤005、地质界面建模；步骤006、地质体建模；步骤007、特殊地质体建模；步骤008、地质体后处理；步骤009、三维地质模型总装。步骤001中，基础数据包括开展某一项目的地质建模的地形模型、调绘数据、勘探数据、线路实体、线路曲线要素数据；地形模型为Grid或Tin格式的网格模型；调绘数据是通过现场实际调绘工作，采集的各类地质界线信息，包括：地层岩性、地质构造、不良地质、特殊岩土的内容；勘探数据是采用各种勘探手段揭示的地表以下的地层岩性、构造、岩土特征、水文地质特征数据；线路实体为线路实体对象，包括线条、里程标注、线路参数；线路曲线要素数据主要包括曲线表、坡度表和断链表。步骤002具体为：1)划分建模单元，设置公共剖面：将一个项目划分为N个建模单元，扣除项目起点和终点，共设置N-1个共享剖面；2)划分建模子单元，设置公共剖面：将一个建模单元划分为N’个建模子单元，扣除单元起点和终点，共设置N’-1个共享剖面；3)确定克里金插值边界：针对每个建模子单元，设置克里金插值边界，共设置N’个插值边界，每个插值边界为封闭多边形，其中克里金插值边界范围需大于建模子单元范围；4)划分若干体积块：在每个建模子单元内，可以划分M个体积块。全线体块共计N×N’×M个。每个体积块通过垂直拉伸封闭多边形创建，体积块顶标高、底标高通过人机交互方式设置，其中顶标高需大于该区域地形面标高的最大值；5)布尔运算形成地形体块；将体积块逐个与地形模型进行布尔剪切，将体积块一分为二，删除地形面以上地形体，保留地形面以下地形体；6)以上1)～4)步均利用冠号、里程及偏移量实现封闭多边形的快速精准绘制。方法如下：加载线路曲线要素数据，通过交点法解析线路数据，输入起点和终点的冠号、里程、左右侧偏移量，绘制一个封闭多边形，该多边形两端与线路线条垂直、上下两边与线路线条平行。步骤003具体为：1)绘制勘探线：A，参数化绘制地质纵断面勘探线，输入起点和终点的冠号、里程，通过交点法解析线路数据，重构线路平面线条，截取起点和终点之间的线路线条并转化为线串，实现A类勘探线的快速精准绘制；B，参数化绘制地质横断面勘探线，输入横断面勘探线与线路线条交点的冠号、里程、左右偏移量，通过空间旋转平移确定左偏移点和右偏移点，连接左右偏移点形成直线，实现B类勘探线的快速精准绘制；C，人机交互绘制任意地质剖面勘探线；2)绘制勘探线剖面图：设置水平向比例尺和垂直向比例尺，通过三维到二维的空间坐标转换，水平向标注冠号和里程信息，垂直向标注高程信息，同时加载勘探线附近一定距离钻孔的分层信息，并在剖面图上标注与平面地质调绘相对应的分界点信息，以及与相交勘探线交点以下的分层信息，完成勘探线剖面图及地质数据源的准备工作；3)绘制地层界线：通过人工解译或者计算机辅助的方式完成各类地质界线的绘制，然后对各类地质界线进行数据点加密，最后给地质界线添加空间分组属性，空间分组即同一种性质的地层岩性，在空间位置中从上至下重复出现时，在三维设计时应赋于不同的空间分组编号，即地层岩性编号+空间分组编号。步骤004具体为：通过空间坐标转换，将勘探剖面草图的各类地质界线从二维空间批量转换到三维空间中；然后再录入与该建模子单元相邻的共享剖面。步骤005具体为：1)A，贯通型地质界面建模：提取线框模型中同一空间分组内的地质界线，再提取界线上的点集合，通过克里金插值算法形成边界范围内中的地质界面，地质界面类型包括主层地质界面、风化界面、地下水位面；2)B，局部型地质界面建模：先通过克里金插值算法生成覆盖层的底面，然后将二维覆盖层边界即Z＝0先平行扩大△x，将扩大后的封闭边界投影到地形面上，再将投影线垂直向上抬升△y，最后用覆盖层底面与抬升后的边界线进行点网格重构，形成一个穿透体的地形面，该类型地质界面包括冲洪积地层底界面、覆盖层底界面；3)C，大倾角地质界面建模：大倾角地质界面包括出露型和非出露型，出露型为地表有迹线，例如断层、裸露基岩界面；非出露型为迹线被土层覆盖，地表无迹线出露；(1)出露型大倾角地质界面建模方法有：a，扫略法；b，参数创建法；①a，扫略法：利用线框模型地质界线沿出露的三维迹线扫略形成空间曲面，调整空间曲面形态，保证穿透地形体块，最后转换为网格面；②b，参数创建法：输入地质界面的产状、选择出露的三维迹线，在三维迹线中等步长拾取若干个点，绘制线框模型的地质界线，自动拟合生成空间曲面，通过人机交互拉伸该空间曲面，保证穿透地形体块，最后转换为网格面，完成大倾角地质界面的创建，主要类型包括：断层界面、较陡的岩层界面；(2)非出露型大倾角地质界面建模方法：首先将线框模型中的地质界线延伸至地表，然后推演出地表的出露迹线，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：/n所述方法包括以下步骤：/n步骤001、获取基础数据；/n步骤002、划分建模单元；/n步骤003、绘制勘探剖面草图；/n步骤004、线框模型建模；/n步骤005、地质界面建模；/n步骤006、地质体建模；/n步骤007、特殊地质体建模；/n步骤008、地质体后处理；/n步骤009、三维地质模型总装。/n

【技术特征摘要】
1.长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤001、获取基础数据；
步骤002、划分建模单元；
步骤003、绘制勘探剖面草图；
步骤004、线框模型建模；
步骤005、地质界面建模；
步骤006、地质体建模；
步骤007、特殊地质体建模；
步骤008、地质体后处理；
步骤009、三维地质模型总装。


2.根据权利要求1所述的长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
步骤001中，基础数据包括开展某一项目的地质建模的地形模型、调绘数据、勘探数据、线路实体、线路曲线要素数据；
地形模型为Grid或Tin格式的网格模型；
调绘数据是通过现场实际调绘工作，采集的各类地质界线信息，包括：地层岩性、地质构造、不良地质、特殊岩土的内容；
勘探数据是采用各种勘探手段揭示的地表以下的地层岩性、构造、岩土特征、水文地质特征数据；
线路实体为线路实体对象，包括线条、里程标注、线路参数；
线路曲线要素数据主要包括曲线表、坡度表和断链表。


3.根据权利要求2所述的长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
步骤002具体为：
1)划分建模单元，设置公共剖面：将一个项目划分为N个建模单元，扣除项目起点和终点，共设置N-1个共享剖面；
2)划分建模子单元，设置公共剖面：将一个建模单元划分为N’个建模子单元，扣除单元起点和终点，共设置N’-1个共享剖面；
3)确定克里金插值边界：针对每个建模子单元，设置克里金插值边界，共设置N’个插值边界，每个插值边界为封闭多边形，其中克里金插值边界范围需大于建模子单元范围；
4)划分若干体积块：在每个建模子单元内，可以划分M个体积块。全线体块共计N×N’×M个。每个体积块通过垂直拉伸封闭多边形创建，体积块顶标高、底标高通过人机交互方式设置，其中顶标高需大于该区域地形面标高的最大值；
5)布尔运算形成地形体块；将体积块逐个与地形模型进行布尔剪切，将体积块一分为二，删除地形面以上地形体，保留地形面以下地形体；
6)以上1)～4)步均利用冠号、里程及偏移量实现封闭多边形的快速精准绘制。方法如下：加载线路曲线要素数据，通过交点法解析线路数据，输入起点和终点的冠号、里程、左右侧偏移量，绘制一个封闭多边形，该多边形两端与线路线条垂直、上下两边与线路线条平行。


4.根据权利要求3所述的长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
步骤003具体为：
1)绘制勘探线：
A，参数化绘制地质纵断面勘探线，输入起点和终点的冠号、里程，通过交点法解析线路数据，重构线路平面线条，截取起点和终点之间的线路线条并转化为线串，实现A类勘探线的快速精准绘制；
B，参数化绘制地质横断面勘探线，输入横断面勘探线与线路线条交点的冠号、里程、左右偏移量，通过空间旋转平移确定左偏移点和右偏移点，连接左右偏移点形成直线，实现B类勘探线的快速精准绘制；
C，人机交互绘制任意地质剖面勘探线；
2)绘制勘探线剖面图：
设置水平向比例尺和垂直向比例尺，通过三维到二维的空间坐标转换，水平向标注冠号和里程信息，垂直向标注高程信息，同时加载勘探线附近一定距离钻孔的分层信息，并在剖面图上标注与平面地质调绘相对应的分界点信息，以及与相交勘探线交点以下的分层信息，完成勘探线剖面图及地质数据源的准备工作；
3)绘制地层界线：
通过人工解译或者计算机辅助的方式完成各类地质界线的绘制，然后对各类地质界线进行数据点加密，最后给地质界线添加空间分组属性，空间分组即同一种性质的地层岩性，在空间位置中从上至下重复出现时，在三维设计时应赋于不同的空间分组编号，即地层岩性编号+空间分组编号。


5.根据权利要求4所述的长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
步骤004具体为：
通过空间坐标转换，将勘探剖面草图的各类地质界线从二维空间批量转换到三维空间中；然后再录入与该建模子单元相邻的共享剖面。


6.根据权利要求5所述的长大带状线性工程三维地质快速建模方法，其特征在于：
步骤005具体为：
1)A，贯通型地质界面建模：提取线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，周福军，张文忠，柏青，王栋，黄勇，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61