水利水电工程三维地质建模系统设计范文

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水利水电工程三维地质建模系统具有多种优点，将其合理的运用到水利水电工程地质数据分析中，可以利于提高工程地质数据的应用性。但目前所应用的水利水电工程三维地质建模软件存在地质信息数据库与建模系统分离的弱点，影响软件的有效应用。对此，应当从实现地质建模数据库与建模平台一体化的设计理念出发，对水利水电工程三维地质建模系统进行一体化设计，如此有利于消除系统的弱点，提高三维地质建模系统的应用水平。基于以上内容的分析，笔者将在下文重点分析如何科学、合理的进行水利水电工程三维地质建模系统一体化设计。

1三维地质建模及其难点分析

1．1三维地质建模三维地质建模是指在原始的地质勘探数据基础上，在相关专家知识和经验指导下经过一系列的解译、修正后，以适当的数据结构建立地质特征的数学模型，通过对实际地质实体对象的几何形态、拓扑信息、物性三方面的计算机三维模拟，由此将各种信息综合形成的一个复杂整体三维模型过程。由S．W．Houlding提出的三维地质建模是在一维、二维地质数据解释后建立的，大大超越了一维、二维地质数据的准确性，使得其在地质勘测中具有重要应用。三维地质建模具有的优点主要表现为:(1)功能增多。基于CAD拓扑结构形成的三维地质建模，是经验丰富的地质人员修正、解释原始资料得出的，大大提高了三维地质建模的应用性，使其应用更加广泛。(2)细化了处理对象。以往所应用的CAD软件，将处理对象设置为人工成品。但基于CAD软件而开发出来的三维地质建模软件，不仅具有了更多的功能，还细化的了处理对象，即天然地质体，使此种软件的专业性增强。(3)建模具体化。三维地质建模以建立科学的、合理的地质模型为主，促使其在建模的过程中大大细化了建模步骤，地质建模更加具体化了［1］。

1．2三维地质建模的难点因三维地质建模软件具有复杂化、具体化特点，所以利用三维地质建模软件来建立一个完整的、客观的、准确的三维地质模型具有一定难度。在具体建模中，尤为需要解决难点为:(1)空间关系极端复杂的地下地质体。三维建模过程中，建立几何结构、拓扑关系及相应算法的三维数据模型成为首要必要条件。但空间关系极端复杂的地下地质体的空间层次分布不连续、地质构造复杂、地质岩性变化大，大大加剧了计算机建模中描述地下地质体的难度，不利于建立合理的几何结构、明确拓扑关系，大大阻碍了三维数据模型的建立。(2)难以获得全面的原始地质数据。因三维地质建模软件的应用是基于对原始地质数据资料分析来构建地质体的三维数据模型。但在实际工程建设中，工程地质勘查容易受到技术、经费、环境、人为等因素的影响，致使收集的地质原始资料数据不全或不准确，这将直接影响三维地质模型的建立。(3)地质属性的未知性和不确定性。影响地质体属性不确定属性因素有很多，如原始数据不足、地质体本身的复杂性等。在利用三维地质建模软进行三维数据模型建立中，不确定地质体的属性，将难以保证地质体的客观性和准确性，影响三维地质数据模型的应用［2］。

2水利水电工程三维地质建模系统一体化设计

基于以上对三维地质建模的分析，可以确定三维地质建模存在一定难度，并且容易受到多种因素影响，致使其建模效果不佳。因此，为了提高水利水电工程三维地质建模系统的应用性，科学、合理的进行水利水电工程三维地质建模系统一体化设计是非常必要的。

2．1三维地质建模信息系统数据库的设计三维地质建模系统一体化的实现，要求建立符合系统特点的三维地质数据库。那么，如何设计三维地质建模信息系统数据库?首先，对水利水电工程项目进行调研，如项目的原始资料、地质资料等，明确所建立的三维地质数据库的应用范围。其次，借鉴外国先进数据库系统建立思想，对我国三维地质建模软件的建模过程进行详细研究，明确建模中数据的来源。最后，结合三维地质建模系统的特点及三维地质数据库建立的目的，利用数据库管理软件及平台来设计三维地质数据库构建，使建成的数据库可以对水利水电工程相关数据进行合理分类、存储、检索;可以准确记录数据修改、查询等操作;可以对用户操作权限进行管理。另外，为了保证三维地质数据库的界面可以清晰、准确的显示各种操作功能，设计人员在设计三维地质数据库录入界面时，一定要将检索、数据录入、数据更新、数据导出、数据下载等功能键合理、美观的设计在界面中，以便用户可以更加便捷、有效的操作数据库。

2．2三维地质建模平台的设计(1)三维建模平台的搭建为保证三维建模平台的应用性，通常采用CATIA软件来开发这个复杂的三维建模平台。CATIA软件作为应用良好的机械设计软件，在三维建模平台过程中是根据平台建设的要求，利用适合的工具来设置平台的覆盖层模块、地质层模块、风化层模块等，并结合平台的应用顺序，合理安排各个模块，以便三维地质建模平台在接到命令的情况下，可以有序应用。(2)三维地质模型曲面的构造因水利水电工程地质勘测中会采用多种勘测手段，促使所采集的地质数据具有离散性、不规则的特点，如若直接运用这些数据来进行三维地质模型，会增加模型构建时间，降低模型的准确性。因此，不可避免的采用一些曲面差值与拟合算法来集合地质数据，进而构建地质模型的曲面，有利于构建准确的三维地质模型。假设在任意截面上选择M+1个点作为地质特征点，并且这些点可以生成地质的曲面。基于CATIA三维曲面造型的原理，可以求得地质特征点组成的一个顶点控制矩阵。由此，可以确定B样条曲面与B样条曲线均可以修改，所以，三维地质模型曲面可以依据曲线的连续性来构造［3］。(3)三维地质建模系统一体化设计基于以上对三维地质数据库和三维地质建模平台的设计，来进行三维地质建模系统一体化设计。就以钻孔数据建模为例，在钻孔数据模型一体化设计中，首先是进行钻孔数据导入，也就是利用CATIA软件将钻孔资料导入到EXCEL模板中，利用钻孔导入插件将钻孔数据导入到数据库中。其次是虚拟钻孔，也就是根据地质剖面图上地层的走势来分析钻孔的分布，进而分析研究区域内钻孔，从而构建虚拟钻孔。再将虚拟钻孔导入到数据库中，将虚拟钻孔相关信息填好，保存。最后是地质模型剖切出图。将钻孔数据及虚拟钻孔信息导出，利用VB软件来进行2次编程，并在三维地质建模平台上按自动计算比例生成地质模型剖切出图［4］。

3结束语

综合以上内容的分析，可以确定水利水电工程三维地质建模系统一体化设计，可以将三维地质数据库与三维地质建模平台有效结合，从而生产三维地质图，为分析水利水电工程地质问题提供帮助。

作者：李明明 单位：开封黄河工程开发有限公司