城市三维地质模型7大关键技术

2018-12-03

来源:矿业信息联盟

  2017年11月15日,中国地质调查局正式发布了《城市地质调查总体方案(2017-2025年)》。

  明确了未来八年城市地质调查工作的路线,其中一项目标是提交不少于140个中型以上城市(含示范城市)的三维城市地质模型。

  随着这一方案以及 “透明地下雄安” 项目的发布,城市地质调查项目开始广泛的在各个城市启动起来,在国土资源部发布的《城市地质调查规范》中也明确提出构建三维可视化地质模型是城市地质调查的主要任务之一。

  那什么是三维地质模型?什么样的三维地质模型才能满足城市规划、管理和建设的需求?城市三维地质模型的关键技术是什么?

一、什么是三维地质模型?

  三维地质模型是用来描述地质体的几何形状及其内部各种物理化学参数的分布情况的计算机模型。

 

三维地质构造模型

 

三维地质属性模型

二、什么样的三维地质模型才能满足城市地质工作的需求?

  根据《城市地质调查规范》,城市地质工作要支持城市空间开发利用、地质资源的调查、地质环境的监控、地质灾害防治等多个方面。传统的城市地质建模模式是根据某一特定需求进行数据采集,然后按需求建成相应的专业模型,如水文地质模型、地热地质模型、工程地质模型等。这一工作模式的主要弊端是要进行大量的重复性工作,浪费了人力资源,降低了效率,提高了成本。

 

  因此,新兴的城市地质建模工作模式是利用采集的所有数据为每个城市建立一个尽可能完备的基础三维地质模型,并存储于云端,通过web进行可视化,服务于各个专业领域的应用。

 

  由于每个专业领域的需求都不太一样,所遇地质情况或复杂或简单,所需描述程度或简单或精细,所研究的目标区域或大规模或小尺度。所以此基础三维地质模型应具备以下特点:

  完备:可以将已有多源数据中蕴含的地质信息充分的表达出来;可以满足各专业领域的需求。

  大规模高精度:满足各专业领域对于任意区域大小、任意网格规模以及任意精细程度的需求。

  维护成本低,可以进行局部更新:当数据有所更新时,将整个模型进行更新是非常耗时耗力的,所以整个基础模型需要支持局部更新。

 

基础三维地质模型

 

 

三、城市三维地质模型的关键技术是什么?

  多源数据融合技术:要能利用各种来源的数据进行地质建模,无论是地球物理数据、地球化学数据还是钻孔数据。

 

  复杂地层、断层建模技术:处理任意复杂地质情况,如地层歼灭、透镜体、复杂逆断层等,建立完备的三维地质基础模型。

  网格剖分技术:能够在复杂地质构造模型约束下进行大规模三维体网格生成,作为属性模型的基础。所生成的网格需要准确匹配地质构造模型的几何形状,在地层断裂和尖灭处不能出现锯齿效应等严重偏离构造模型几何形态的现象。

  高精度网格拼接技术,支持多人并行工作:一个人建一个城市的基础地质模型是要耗费大量时间的且几乎不可行,所以需要高精度网格无缝拼接技术,从而支持多人并行工作,并使整个模型支持任意局部的调用。

  与地下建筑物融合技术:若想支持城市规划中的应用,则需要对自然物体与人造物体进行统一建模,将人造物网格与地质模型网格进行融合,使数值模拟技术的普及应用成为可能。

  可视化技术:通过LOD多分辨率显示,满足用户对不同尺度、不同精度的模型需求。能够支持互联网用户通过浏览器对大规模的构造模型和属性模型进行三维可视化,不能要求用户安装插件,可支持主流浏览器;实现自由观察、自由剖切和挖取等交互功能。

分布式数据库大规模模型网格数据管理技术:基于云平台,通过分布式数据库管理大规模高精度的地质构造模型和基于三维体网格的属性模型,实现任意局部的下载和更新。

矿业信息联盟 2018.11.28


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