基于空间单元划分的城市复杂地质结构模型自动构建方法研究

三维地质模拟可为解决城市所面临的环境地质问题提供一个重要的手段和工具，在实际城市地质工作中，为了探明地下地质信息，通常要在研究区按布置一系列纵横交错（交叉）的剖面，采用基于平行剖面的地质体构模方法只能选取纵向或横向（两个方向之一）的剖面来构建三维地质模型，而另一方向的剖面在建模中无法使用。本课题针对基于近似平行剖面数据的建模方法的缺点，利用交叉剖面数据的空间分布特征，提出一种基于空间单元格划分的三维地质建模方法，该方法基于分而自治的思想，将复杂的整体的建模划分为分割的单个格子的建模，最后基于单个单元格，采用相反的思路，将所有格子内的模型拼接起来形成最终的建模区域的模型，基于该思路，本课题着重研究单元格内包含断层、尖灭、相变、螺旋、分支等复杂地质体的自动、高效的建模方法，从而提高建模的效率，减少建模的工作时间。

在本项目在执行期内按照项目计划书和项目申请书的内容开展研究工作，基本按计划完成了课题所要求的研究任务。. 提出了改进的面向地质实体及对象的空间三维数据模型，在保证模型的有效表达的情况下，去掉了组合体、环及边这几个元素，从而模型从概念及实现起来更加简单。.依据本课题提出的三维数据模型，研究了钻孔及地质剖面数据的三维可视化方法，实现了二维地质数据向三维立体地质数据的转换，不仅为后续的三维地质建模提供了数据支撑，并且使得地质数据的表达及分析更加直观。. 为了保证建模数据的空间一致性，利用转换后的三维地质剖面模型，提出了了交叉剖面数据的一致性检校方法，并进行了实现，为后续的地质建模提供了有效的数据保证。. 针对现有建模方法的弱点，采用分而自治的思想，将由三维地质剖面所处的空间根据其相互关系划分为一个个空间单元，从而将复杂的整体区域的建模分解为一个个单元格内的建模，在减少建模难度的同时也提高了建模效率。. 在将所有的单元格都找出之后，建模的最小单元就是单个单元格，接下来要做的工作就是利用单个单元格内一系列闭合剖面线建立起子面片。针对各种复杂地质情况，提出了构建地质子面片的方法。特别地，针对尖灭地质现象，提出了基于地质规则的自动构面方法，而针对其它地质情况，采用交互式的建模方法，并开发了相关的交互式工具。. 在单元格内的地质界面模型构建完成后，原有的界面虽然在几何上具备了闭合区块的特征，但在结构上并没有形成真正的块体。为此，提出了基于地质子面的地质块体自动构模算法，从而将单个单元格内的地质子面形成一个个地质块体。在此基础上通过块体合并算法实现按地层划分的整体地质模型。. 采用MapGIS-TDE三维开发平台，开发了相关的建模功能插件，实现了从二维地质数据向三维地质建模转换的全过程，并结合具体的应用进行了验证.结果表明，本课题所提出的建模技术、方法以及建模流程能够很好地满足实际工程应用的需要。通过本课题的研究，为三维地质建模提供了一种新的技术流程，完善了三维地质模拟的理论及方法。