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三峡库区是地质灾害的多发区域,地质灾害体的类型多种多样。本文以滑坡体为例,探讨了如何通过地质勘察数据建立灾害体三维地质模型的方法,希望能够研究出一种快速、适用的建立灾害体地质模型的技术方法体系。全面系统的再现整个地质灾害体,从而为地质灾害预测、预报以及综合决策提供直观的可视化工具和分析平台。
建立灾害体三维地质模型的数据来源于地质灾害勘察数据。地质灾害勘察的目的是为了科学的确定地质体特征、稳定状态和发展趋势,为地质灾害稳定性评价和灾害防治提供信息和依据。勘察数据来源广泛,包括槽探数据、钻孔数据、竖井数据、地质点观测数据和地质剖面数据等。这些数据在进行地质灾害体三维模型的建立提供不同的数据源,在建立地质体三维模型时,必须考虑这些数据,故此作者尝试性的提出了联合建模的概念。所谓联合建模即研究通过钻孔数据、地质剖面数据、槽探数据、竖井数据和平硐数据建立灾害体三维模型的理论和方法。通过研究这些勘察数据的特点,并结合面向对象的方法,建立相应的地质模型,使勘察数据能够在三维GIS中进行存储和表达,为建立灾害体三维模型提供数据基础。
在三维GIS中,空间数据模型是处于核心地位,也是建立三维地质体的基础。采用恰当的数据模型是评价系统成败的关键。在本文中,通过对目前常用的空间数据模型的对比和分析,采用B-Rep空间数据模型作为灾害体三维系统的数据模型。将空间实体分为线对象(PolylineObject)、多边形对象(PolygonObject)和曲面对象(SurfaceObject)等几个主要的对象,通过编码的方式建立并保持它们之间的拓扑关系。
钻孔数据、槽探数据、竖井数据和平硐数据是进行地质灾害体三维建模的重要数据来源,但是这些数据的数据格式不统一,并且多是一维、二维数据,不能够直接在三维空间展布,从而进行三维建模工作。通过采用一定的技术方法,使得这些一维、二维数据进行三维化,在三维空间展布,为三维地质建模工作提供重要的数据基础。
空间数据的插值算法是建立灾害体的三维可视化模型的核心,要解决的问题就是根据已知高程值的点的数据,对待求位置的点的高程值进行内插外推,得出其高程值,因此插值算法的选取以及插值结果的精度将直接影响三维构造-地层格架的生成和质量的优劣。实际上,因为不同的插值要求,以及不同的空间数据,不可能用一种插值算法解决所有的插值问题,为此,本文对建模过程中的插值算法并结合不同的插值条件进行了研究。
三维地质体模拟本身就是解决一个黑匣子问题,是在已知的一维和二维信息的基础上在三维空间重新构建地质体模型的一个三维重构问题。是一个从部分已知的条件、参数的情况下,通过加入专家知识,对全部区域地质体三维模型的推断过程。在地质灾害勘察过程中,由于勘察数据不够充分,在进行地质建模的过程中,需要在研究区域内部根据一定的计算方法,加上地质专家知识,在研究区域虚拟出一定数量的勘察数据,增加研究区域的有效控制数据。故此,在本文中,作者结合泛权算法的部分思想,提出了虚拟钻孔技术方法,希望能够在研究区域增加一定数量的有效控制数据。
建立地质模型的方法,是在三维空间全面系统的再现整个地质灾害体的关键。本文在采用B-Rep空间数据模型的基础上,提出了三种建立灾害体三维模型的方法。一:采用人机交互式的插值方法,建立灾害体三维地质模型。二:采用主三角网方法建立三维地质体模型。主三角网方法是在总结LemonAM等根据“地层一实体模型算法”直接构建三维地层实体模型的方法的基础上,经过方法改进得到的一种构建三维地质模型方法。该方法是通过构建并调整地层主三角网模板,插值计算构建三维地质体模型的方法。三、曲面剪切方法。该方法通过构建地形DEM曲面和地层全面,通过剪切分析建立三维地质模型的方法。并且通过一定的应用实例,证明了采用人机交互式的插值方法和曲面剪切方法的可行性。