中地?cái)?shù)碼立足國(guó)家戰(zhàn)略方向及地質(zhì)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求，基于國(guó)產(chǎn)自主可控MapGIS平臺(tái)，研發(fā)出了集建模數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢查、模型構(gòu)建、高效可視化、三維分析、成果輸出于一體的MapGIS迭代式地質(zhì)建模工具軟件，經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)積累和300余個(gè)地區(qū)地質(zhì)建模實(shí)施工作的參與，系統(tǒng)總結(jié)提煉了超過(guò)十種的地質(zhì)建模方法，包括鉆孔自動(dòng)建模、分區(qū)圖自動(dòng)建模、產(chǎn)狀下推自動(dòng)建模、剖面交互建模、剖面自動(dòng)建模、巖性建模、矢柵一體建模等技術(shù)方法，用以滿足各類復(fù)雜地質(zhì)背景條件下的地質(zhì)建模工作，那么不同的場(chǎng)景使用哪種建模方法才是最合適的，以下案例可以提供一定的參考。
場(chǎng)景一：特殊地質(zhì)體模擬
在自然的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，有很多特殊的地質(zhì)形態(tài)，如溶洞、孤石、不規(guī)則礦體等，以溶洞為例，由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少不同，受侵蝕的程度不同，逐漸被溶解分割成互不相依、形態(tài)各異的溶洞，如果需要精細(xì)刻畫，普遍做法是深入溶洞內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，這一方式耗費(fèi)巨大的成本，且部分溶洞由于未經(jīng)開(kāi)發(fā)，還不能進(jìn)行內(nèi)部測(cè)量。而我們可根據(jù)鉆孔、剖面記錄的空間點(diǎn)位、產(chǎn)狀信息，采用巖性建模(隱式建模)方法，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則地質(zhì)體各向異性特征三維表達(dá)，既降低了模擬成本，也在原有用球模型對(duì)溶洞進(jìn)行模擬的基礎(chǔ)上對(duì)走向和形態(tài)進(jìn)行了更貼近實(shí)際的刻畫。
不規(guī)則溶洞模型效果圖
場(chǎng)景二：隧道規(guī)劃設(shè)計(jì)
如今的鐵路、公路建設(shè)中，超深超長(zhǎng)隧道越來(lái)越多，隧道工程成為了項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵控制性工程。隧道規(guī)劃之前的重點(diǎn)工作就是摸清隧道路線的地質(zhì)情況，要求可實(shí)現(xiàn)區(qū)域尺度、工程尺度、露頭尺度等不同尺度的模擬再現(xiàn)。在某隧道的模擬過(guò)程中，我們根據(jù)其地質(zhì)特征采用了多種方法融合的方式進(jìn)行了模擬，主層采用分區(qū)圖自動(dòng)建模方法，解決年代地層的排序、大的地質(zhì)構(gòu)造走向等框架性問(wèn)題，亞層采用巖性自動(dòng)建模，解決巖性地層連接的多解性問(wèn)題，其中亞層同時(shí)采用了厚度分配的大層約束機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)了不同尺度的精準(zhǔn)刻畫，為后續(xù)的隧道規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
隧道場(chǎng)景地質(zhì)建模效果圖
場(chǎng)景三：“高新區(qū)”地上地下統(tǒng)一規(guī)劃
各地政府大力推進(jìn)“高新區(qū)”、“試驗(yàn)區(qū)”等新城區(qū)建設(shè)，這類城區(qū)在做空間規(guī)劃時(shí)，強(qiáng)調(diào)地上下進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，這時(shí)，開(kāi)展高精度三維地質(zhì)建模，摸清區(qū)域地質(zhì)的情況就尤為重要。在某“高新區(qū)”，由于地質(zhì)模型要求精度較高，故采用了大比例尺(1:1000)的原始數(shù)據(jù)，地層劃分非常精細(xì)，整體呈現(xiàn)大層重復(fù)倒序、小層繁多、穿插尖滅多等沉積韻律特征，分析后采用顯性建模與隱式建模(巖性建模)相結(jié)合的建模方法，實(shí)現(xiàn)在大層固定層序約束下小層巖性復(fù)雜層序自動(dòng)構(gòu)建。對(duì)其進(jìn)行真實(shí)凹凸紋理渲染，使其更逼真的展示地層層理與微觀構(gòu)造?；谠撃Ｐ?，打造了“地下地圖”場(chǎng)景，為城市地質(zhì)規(guī)劃及安全風(fēng)險(xiǎn)防控提供數(shù)據(jù)要素保障。
某區(qū)高精度地層模型
場(chǎng)景四：市級(jí)大尺度規(guī)劃
城市級(jí)地質(zhì)情況摸底，好比給城市做了一次深層“CT”，在成都，我們就參與了這個(gè)“CT”體檢工作，并基于成都城市地下空間資源分級(jí)情況構(gòu)建了多個(gè)三維地質(zhì)模型，類似多張不同尺度的“CT”片。針對(duì)城市范圍內(nèi)主城區(qū)第四系沉積層覆蓋厚且工程地質(zhì)鉆孔數(shù)量多，而郊區(qū)基巖出露且鉆孔數(shù)量少的實(shí)際情況，為提高建模效率，并充分利用原始數(shù)據(jù)、保障模型精度的基礎(chǔ)上采用第四系部分自動(dòng)建模與基巖部分交互建模相結(jié)合的方式構(gòu)建全市尺度三維地質(zhì)模型。
成都市市級(jí)地質(zhì)模型效果圖
其成果已在成都市國(guó)土空間規(guī)劃、地下空間資源開(kāi)發(fā)利用、綜合防災(zāi)減災(zāi)、國(guó)土空間管制等領(lǐng)域得到實(shí)質(zhì)性應(yīng)用，為“數(shù)字成都”“透明成都”“平安成都”建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
場(chǎng)景五：省級(jí)地質(zhì)框架刻畫
針對(duì)全省大工區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)三維模型構(gòu)建場(chǎng)景，其主要難度在于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作量大、數(shù)據(jù)專業(yè)化工作量大、全省模型構(gòu)建難度與工作量大。在廣州，為了構(gòu)建全省的模型，我們采用了全省1:25萬(wàn)比例尺的地質(zhì)圖和地質(zhì)專家繪制的全省兩百多條深達(dá)2500米的深大地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)(斷層同時(shí)進(jìn)行分級(jí)處理)，對(duì)超17萬(wàn)平方公里的范圍，利用基于平行剖面自動(dòng)建模方法構(gòu)建了全省的三維模型(含分級(jí)斷層模型)，在從剖面到模型的過(guò)程中節(jié)省了大量的人力資源。此模型在跨市進(jìn)行省級(jí)、國(guó)家級(jí)工程建設(shè)過(guò)程中都將成為基礎(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)參考和數(shù)據(jù)底板。
省級(jí)三維地質(zhì)模型效果圖
場(chǎng)景六：地下空間評(píng)價(jià)
城市地下空間作為一個(gè)綜合立體空間，涵蓋地質(zhì)，土壤，管線，地下水，地下構(gòu)筑物等多類實(shí)體，各類實(shí)體的數(shù)據(jù)存在方式，空間形態(tài)特點(diǎn)和對(duì)資源量影響方式各不相同。如若需要構(gòu)建一個(gè)地下空間的適宜性評(píng)價(jià)體系，必須首先解決各評(píng)價(jià)因子都在統(tǒng)一評(píng)價(jià)尺度下的問(wèn)題。
某區(qū)天然極限單軸抗壓強(qiáng)度模型效果圖
以廣深科技走廊為例，我們針對(duì)需要開(kāi)展地下空間開(kāi)發(fā)利用適宜性評(píng)價(jià)的規(guī)劃區(qū)，將研究區(qū)范圍內(nèi)深度為100米的區(qū)域劃分為近千萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格，并結(jié)合地下各類實(shí)體對(duì)象的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，然后將既有地下設(shè)施、基本農(nóng)田、文物古跡、水庫(kù)、垃圾填埋場(chǎng)、地質(zhì)條件等眾多因子解算到不同因子的網(wǎng)格模型中，最終使用多個(gè)網(wǎng)格模型基于地下空間地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(三維)進(jìn)行待評(píng)價(jià)區(qū)100米以淺的評(píng)價(jià)模型構(gòu)建，最終將整個(gè)區(qū)域按承載力高中低和限制開(kāi)發(fā)區(qū)劃分成四類，為后續(xù)的地下空間開(kāi)發(fā)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
廣深科技走廊全區(qū)適宜性評(píng)價(jià)模型示意圖
2024年2月，自然資源部印發(fā)《自然資源數(shù)字化治理能力提升總體方案》，方案中指出要完善全域全周期數(shù)據(jù)要素體系，持續(xù)豐富自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建多層次、多維度、多類型國(guó)土空間實(shí)景數(shù)據(jù)，重點(diǎn)推進(jìn)多尺度地質(zhì)三維數(shù)據(jù)建設(shè)、礦山三維數(shù)據(jù)建設(shè)、城市地下三維數(shù)據(jù)建設(shè)，靈活的使用迭代式地質(zhì)建模工具可以讓地質(zhì)建模工作更加精準(zhǔn)和高效。未來(lái)，中地?cái)?shù)碼將在三維地質(zhì)建模技術(shù)創(chuàng)新等方面繼續(xù)取得突破，為實(shí)景三維中國(guó)、數(shù)字孿生場(chǎng)景建設(shè)提供有力支撐。
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