一种自动化地质BIM建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自动化地质BIM建模方法采用空间拓扑理论和机器学习原理研发辅助分层技术，能够快速、可靠地帮助完成钻孔编录资料的地质分层；采用离散数学理论研发针对性的离散型拓扑数据结构、可约束光滑拟合建模技术、以及曲面随动网格技术，基于空间拓扑理论和三维曲面网格技术，开发了完整的空间任意形态曲面交切算法和封闭技术，实现了任意地质界面之间交切和完全封闭，从而为地质单元体划分和方量计算、地质模型与数值计算模型的转化奠定了坚实基础；并采用基于SaaS模式的地质BIM建模相结合的技术进行绘制3D场景和模型，依托计算机三维技术，交切封闭、网格优化过程完全程序化，极大地提高封闭模型成果提交效率。极大地提高封闭模型成果提交效率。极大地提高封闭模型成果提交效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化地质BIM建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及BIM建模
，具体为一种自动化地质BIM建模方法及系统。

技术介绍

[0002]BIM技术在建筑工程领域，特别是设计与运营阶段被广泛应用，BIM作为一种应用于工程设计、建造和管理的数据化技术，其通过三维模型对数据和信息进行存储和整合，目前其在建筑的全生命周期过程中主要服务于不同专业之间的协同工作，为提高项目管理提供有效的支撑。因此引入地质BIM来实现地质体的建模，不仅能创建高精度地质体，还能满足地质体包含工程属性信息的要求。介于此，地质体模型可由结构BIM相关专业软件完成。
[0003]目前国内地质BIM建模软件主要包括两种手段：
[0004]1)基于通用CAD平台开发地质BIM模块，例如：美国AutoCAD、BentleyMicroStation平台、法国的Catia平台，但这种方式无法实现高质量地质BIM建模。
[0005]2)基于法国GoCAD纯地质建模软件，因为该款软件是针对石油行业等开发，导致与地质勘察行业的设计分析结合差。
[0006]目前三维地质体建模的主要类型包括：(1)依赖坐标位置信息的建模，即几何建模，常由钻孔、剖面等的几何坐标信息生成；(2)依赖空间位置上数据值的建模，即属性建模，属性包括物探指标、资源含量(矿山品位)、污染程度等。由于获取属性数据的方法手段很多，因此存在多专业数据融合的问题。现今，三维地质正由早期的注重形态建模向形态与属性建模并重转变，同时更加注重模型与专业应用的结合，朝向地质BIM的方向发展。
[0007]在岩土工程信息化要求日益增强的现实背景下，及时开展地质BIM软件的相关研发工作，可以为企业带来新的业务增长点，经济效益和市场竞争力都将显著增加。
[0008]因此我们需要提出一种自动化地质BIM建模方法及系统。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种自动化地质BIM建模方法及系统，采用空间拓扑理论和机器学习原理研发辅助分层技术，能够快速、可靠地帮助完成钻孔编录资料的地质分层；解决了任意复杂地质体快速建模的技术瓶颈，是实现完全的“正向建模”、施工期地质模型更新的关键所在；实现了任意地质界面之间交切和完全封闭，从而为地质单元体划分和方量计算、地质模型与数值计算模型的转化奠定了坚实基础；能够根据钻孔勘探结果自动批量地创建三维地质模型，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自动化地质BIM建模方法，包括如下步骤：S1、采用空间拓扑理论和机器学习原理对钻孔标准层序划分，并完成钻孔编录资料收集；S2、对收集的资料采用多种约束组合策略进行整理，之后进行地质体建模，获得模型，所述多种约束组合策略包括模糊控制点约束、模糊控制距离约束、模糊控制点平面约束以及DSI数据属性约束；S3、基于空间拓扑理论、三维曲面网格化技术、交切封闭算法对模型进行处理获得完全封闭三维模型的地质模型，所述交切封闭算法包括裁剪算法和网格优化
算法；S4、基于空间离散性拓扑关系数据结构和图形与数据一体化的构架技术将地质属性与三维模型进行集成，获得修正模型；S5、将地质调绘、钻探、物探以及化探的专业地质数据融合至修正模型，获得融合模型；S6、基于三角网交换边算法，对融合模型进行同步更新；S7、基于WebGL技术的建模、显示、交互方法，对融合模型深度处理获得规范地质模型。
[0011]优选的，所述钻孔标准层序划分包括如下步骤：A1、根据空间拓扑理论和机器学习原理，生成初始分层结果，借助算法自动给出初始的层位划分；A2、在中间成果表反复调整分层，实时计算多种参考指标、通过多种图表展示当前分层下的数据合理性、状态一致性；A3、调整合理的数据入库。
[0012]优选的，所述在地质体建模时，将地质界面视为离散化的不连续界面，地质点及地质勘探揭示的钻孔数据作为约束条件，离散光滑插值算法通过在这些约束条件下求解全局粗糙度函数的最优解来得到符合约束条件的最优化地质界面。
[0013]优选的，所述裁剪算法包括如下步骤：B1、计算相交：边与三角形相交，或者三角形与三角形相交；B2、连成交线：根据交线段的位置关系，或者利用空间几何关系；B3、各相交三角形内三角细化、成面：三角形边界及交线为约束，做限定约束下的三角形划分；
[0014]优选的，网格优化算法包括如下步骤：C1、确记录下不同面内的交线边的对应关系，先执行交线的优化，相关两个面同步进行；C2、在各自面内部执行交线外的优化。
[0015]优选的，所述空间离散性拓扑关系：把地质体轮廓形态拆分成空间点、同时记录这些点之间的连接关系，共同决定了对象轮廓形态；空间点与连接关系之间相互独立，允许随意改变其中一个要素而不影响另一个，改变其中之一即可以改变对象形态。
[0016]优选的，所述专业地质数据包括点对线约束；所述点对线约束中的点特指离散点，当用点对线或面约束时，点也称为控制点；节点指线上的点或面中三角网上的点，控制节点特指对线或面进行插值处理时保持空间位置不变的节点；控制点指用来约束线的点，用来约束面的点或线中的节点；点或线对面约束：随着勘探程度的深入和收集资料的增加，已构建的模型、地质界面与后期新增数据之间存在偏差，可通过点或线对面约束的方法对模型、地质界面进行修改与更新；面对面约束：当一个面的空间位置约束另一个面时，只能将约束面中的节点转换成离散点再对另一个面进行约束。
[0017]另一方面，本专利技术提出一种自动化地质BIM建模系统，包括：
[0018]资料收集模，用于采用空间拓扑理论和机器学习原理对钻孔标准层序划分，并完成钻孔编录资料收集；
[0019]约束模块，用于对收集的资料采用多种约束组合策略进行整理，之后进行地质体建模，获得模型，所述多种约束组合策略包括模糊控制点约束、模糊控制距离约束、模糊控制点平面约束以及DSI数据属性约束；
[0020]三维建模模块，用于基于空间拓扑理论、三维曲面网格化技术、交切封闭算法对模型进行处理获得完全封闭三维模型的地质模型，所述交切封闭算法包括裁剪算法和网格优化算法；
[0021]修正模块，用于基于空间离散性拓扑关系数据结构和图形与数据一体化的构架技术将地质属性与三维模型进行集成，获得修正模型；
[0022]融合模块，用于将地质调绘、钻探、物探以及化探的专业地质数据融合至修正模型，获得融合模型；
[0023]更新模块，用于基于三角网交换边算法，对融合模型进行同步更新；
[0024]建模模块，用于基于WebGL技术的建模、显示、交互方法，对融合模型深度处理获得规范地质模型。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术通过采用空间拓扑理论和机器学习原理对钻孔标准层序划分，并完成钻孔编录资料收集对收集的资料采用多种约束组合策略进行整理，之后进行地质体建模，获得模型，所述多种约束组合策略包括模糊控制点约束、模糊控制距离约束、模糊控制点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化地质BIM建模方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、采用空间拓扑理论和机器学习原理对钻孔标准层序划分，并完成钻孔编录资料收集；S2、对收集的资料采用多种约束组合策略进行整理，之后进行地质体建模，获得模型，所述多种约束组合策略包括模糊控制点约束、模糊控制距离约束、模糊控制点平面约束以及DSI数据属性约束；S3、基于空间拓扑理论、三维曲面网格化技术、交切封闭算法对模型进行处理获得完全封闭三维模型的地质模型，所述交切封闭算法包括裁剪算法和网格优化算法；S4、基于空间离散性拓扑关系数据结构和图形与数据一体化的构架技术将地质属性与三维模型进行集成，获得修正模型；S5、将地质调绘、钻探、物探以及化探的专业地质数据融合至修正模型，获得融合模型；S6、基于三角网交换边算法，对融合模型进行同步更新；S7、基于WebGL技术的建模、显示、交互方法，对融合模型深度处理获得规范地质模型。2.根据权利要求1所述的一种自动化地质BIM建模方法，其特征在于：所述钻孔标准层序划分包括如下步骤：A1、根据空间拓扑理论和机器学习原理，生成初始分层结果，借助算法自动给出初始的层位划分；A2、在中间成果表反复调整分层，实时计算多种参考指标、通过多种图表展示当前分层下的数据合理性、状态一致性；A3、调整合理的数据入库。3.根据权利要求1所述的一种自动化地质BIM建模方法，其特征在于：所述在地质体建模时，将地质界面视为离散化的不连续界面，地质点及地质勘探揭示的钻孔数据作为约束条件，离散光滑插值算法通过在这些约束条件下求解全局粗糙度函数的最优解来得到符合约束条件的最优化地质界面。4.根据权利要求1所述的一种自动化地质BIM建模方法，其特征在于：所述裁剪算法包括如下步骤：B1、计算相交：边与三角形相交，或者三角形与三角形相交；B2、连成交线：根据交线段的位置关系，或者利用空间几何关系；B3、各相交三角形内三角细化、成面：三角形边界及交线为约束，做限定约束下的三角形划分；网格优化算法包括如下步骤：C1、确记录下不同面内的交线边的对应关系，先执行交线的优化，相关两个面同...

【专利技术属性】
技术研发人员：易宙子，高伟，王双龙，李仲轩，裴俊勇，王硕，巩斯熠，覃志毅，黄慜，吴伟理，石继香，张恒，
申请(专利权)人：深圳市建设综合勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：