基于竖直钻孔数据的层状地层建模-长江科学院院报.PDF

第22 卷第6期 长　江　科　学　院　院　报 ol.22No.6 2 005年12月 Journal of Yangtze River Scientific ResearchInstitute Dec.2 0 0 5 　　文章编号:1001 5485(2005)06 0071 04 基于竖直钻孔数据的层状地层建模 1 1, 2 1 张　煜, 谭德宝 , 孙家柄 (1.武 大学 遥感信息工程学院, 武 　430079;2.长江科学院 空间信息技术应用研究所;武 　430010) 摘要:为了解决由竖直钻孔数据构建三维地质模型的问题, 提出了基于垂直方向的层状地层的划分方法, 由此得到 不同属性地层的空间拓扑关系, 这些关系决定了地层上下排列序号。 通过对每个竖直钻孔上补充排列辅助的数 据, 最后由序号进行各层相互的切割并产生了完整且较为复杂的三维空间拓扑结构。 地层模型采用了基于三棱柱 体体元的建模方法。 结果证明该方法能较好地解决基于层状的地质结构建模。 关　键　词:地质模型;体元;拓扑关系;曲面拟合;竖直钻孔 中图分类号:P554　　　文献标识码:A 　　地质数据模型的建立是工程地质专业人员运用 的发展, 基于体元表现真三维模型的方法变得流行 计算机技术为工程设计提供的一项十分重要的地质 起来, 用基本的体元可以轻松地构造出复杂的模 成果。工程上较为传统绘制地质图的方法除了通过 [2] 型 。文献[3]介绍了一种体元建模方法, 即利用规 已知点绘制地质平面图以外, 一般就是利用已经获 则格网和层面拟合自动生成平行三棱柱体, 即利用 得的钻孔数据绘制工程地质剖面图。但是, 仅仅具 规则格网和层面拟合自动生成平行三棱柱体, 本文 有以上的二维地质数据是不够的, 它仅是三维模型 使用了此方法。对于基于竖直钻孔数据的地层建模 在二维空间的投影, 尽管对于同一区域可以产生大 问题, 采取了一种快速简单的处理方法, 在对层状 量的二维地质平面图, 但工程人员还是无法快速直 地层做简单的人 观地了解地层结构, 因此, 在计算机上重建三维工程 工分析解释后, 能 地质模型对工程勘察信息化有着较大的意义。 建立各层之间包 竖直钻孔数据是工程地质勘察中常采用的资 含拓扑关系的排 料, 也是重建工程地质三维模型的重要依据。 由于 列, 并直接和自动 钻孔数据成本较高, 因此钻孔分布一般较稀疏, 采样 地建立被采样区 频率低, 无法保证检测到完整的地层数据, 因此, 绘 域的地质模 型。 图1　整体流程 制成的地层模型变化受钻孔数据的影响很大, 而且 图1为该方法的基 Fig.1　Flow chart 对于不同地域的地质分布经验也无法应用到其他地 本流程。 方。工程地质中地层的分布通常是通过地层属性来 [1] 划分 , 钻孔数据所能提供的是不同属性的地层在 竖直方向上(一般情况下)的分布, 是一个一维分布, 1　方法介绍 对于多个钻孔数据, 可以考虑成是不同属性地质层 1.1　建立层间拓扑关系并分析层的顺序排列号 面在空间上的多个采样点, 因此, 基于层面的钻孔数 　　层状地质结构中, 每一层相同属性的地质层含 据拟合成为很自然的建模方法。由多层的层表面拟 有上下2个单值的拟合曲面, 因此建立层状地质模 合的前提条件是拟合层表面Z =f (x, y )必须是单 型的关键是要确定各层的上下拓扑关系, 而水平位 值函数, 而每一地层具有上表面和下表面, 这也是最 置的拓扑关系一般可以由钻孔分布