水利水電工程三維地質建模系統設計范文

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水利水電工程三維地質建模系統具有多種優點，將其合理的運用到水利水電工程地質數據分析中，可以利于提高工程地質數據的應用性。但目前所應用的水利水電工程三維地質建模軟件存在地質信息數據庫與建模系統分離的弱點，影響軟件的有效應用。對此，應當從實現地質建模數據庫與建模平臺一體化的設計理念出發，對水利水電工程三維地質建模系統進行一體化設計，如此有利于消除系統的弱點，提高三維地質建模系統的應用水平。基于以上內容的分析，筆者將在下文重點分析如何科學、合理的進行水利水電工程三維地質建模系統一體化設計。

1三維地質建模及其難點分析

1．1三維地質建模三維地質建模是指在原始的地質勘探數據基礎上，在相關專家知識和經驗指導下經過一系列的解譯、修正后，以適當的數據結構建立地質特征的數學模型，通過對實際地質實體對象的幾何形態、拓撲信息、物性三方面的計算機三維模擬，由此將各種信息綜合形成的一個復雜整體三維模型過程。由S．W．Houlding提出的三維地質建模是在一維、二維地質數據解釋后建立的，大大超越了一維、二維地質數據的準確性，使得其在地質勘測中具有重要應用。三維地質建模具有的優點主要表現為:(1)功能增多。基于CAD拓撲結構形成的三維地質建模，是經驗豐富的地質人員修正、解釋原始資料得出的，大大提高了三維地質建模的應用性，使其應用更加廣泛。(2)細化了處理對象。以往所應用的CAD軟件，將處理對象設置為人工成品。但基于CAD軟件而開發出來的三維地質建模軟件，不僅具有了更多的功能，還細化的了處理對象，即天然地質體，使此種軟件的專業性增強。(3)建模具體化。三維地質建模以建立科學的、合理的地質模型為主，促使其在建模的過程中大大細化了建模步驟，地質建模更加具體化了［1］。

1．2三維地質建模的難點因三維地質建模軟件具有復雜化、具體化特點，所以利用三維地質建模軟件來建立一個完整的、客觀的、準確的三維地質模型具有一定難度。在具體建模中，尤為需要解決難點為:(1)空間關系極端復雜的地下地質體。三維建模過程中，建立幾何結構、拓撲關系及相應算法的三維數據模型成為首要必要條件。但空間關系極端復雜的地下地質體的空間層次分布不連續、地質構造復雜、地質巖性變化大，大大加劇了計算機建模中描述地下地質體的難度，不利于建立合理的幾何結構、明確拓撲關系，大大阻礙了三維數據模型的建立。(2)難以獲得全面的原始地質數據。因三維地質建模軟件的應用是基于對原始地質數據資料分析來構建地質體的三維數據模型。但在實際工程建設中，工程地質勘查容易受到技術、經費、環境、人為等因素的影響，致使收集的地質原始資料數據不全或不準確，這將直接影響三維地質模型的建立。(3)地質屬性的未知性和不確定性。影響地質體屬性不確定屬性因素有很多，如原始數據不足、地質體本身的復雜性等。在利用三維地質建模軟進行三維數據模型建立中，不確定地質體的屬性，將難以保證地質體的客觀性和準確性，影響三維地質數據模型的應用［2］。

2水利水電工程三維地質建模系統一體化設計

基于以上對三維地質建模的分析，可以確定三維地質建模存在一定難度，并且容易受到多種因素影響，致使其建模效果不佳。因此，為了提高水利水電工程三維地質建模系統的應用性，科學、合理的進行水利水電工程三維地質建模系統一體化設計是非常必要的。

2．1三維地質建模信息系統數據庫的設計三維地質建模系統一體化的實現，要求建立符合系統特點的三維地質數據庫。那么，如何設計三維地質建模信息系統數據庫?首先，對水利水電工程項目進行調研，如項目的原始資料、地質資料等，明確所建立的三維地質數據庫的應用范圍。其次，借鑒外國先進數據庫系統建立思想，對我國三維地質建模軟件的建模過程進行詳細研究，明確建模中數據的來源。最后，結合三維地質建模系統的特點及三維地質數據庫建立的目的，利用數據庫管理軟件及平臺來設計三維地質數據庫構建，使建成的數據庫可以對水利水電工程相關數據進行合理分類、存儲、檢索;可以準確記錄數據修改、查詢等操作;可以對用戶操作權限進行管理。另外，為了保證三維地質數據庫的界面可以清晰、準確的顯示各種操作功能，設計人員在設計三維地質數據庫錄入界面時，一定要將檢索、數據錄入、數據更新、數據導出、數據下載等功能鍵合理、美觀的設計在界面中，以便用戶可以更加便捷、有效的操作數據庫。

2．2三維地質建模平臺的設計(1)三維建模平臺的搭建為保證三維建模平臺的應用性，通常采用CATIA軟件來開發這個復雜的三維建模平臺。CATIA軟件作為應用良好的機械設計軟件，在三維建模平臺過程中是根據平臺建設的要求，利用適合的工具來設置平臺的覆蓋層模塊、地質層模塊、風化層模塊等，并結合平臺的應用順序，合理安排各個模塊，以便三維地質建模平臺在接到命令的情況下，可以有序應用。(2)三維地質模型曲面的構造因水利水電工程地質勘測中會采用多種勘測手段，促使所采集的地質數據具有離散性、不規則的特點，如若直接運用這些數據來進行三維地質模型，會增加模型構建時間，降低模型的準確性。因此，不可避免的采用一些曲面差值與擬合算法來集合地質數據，進而構建地質模型的曲面，有利于構建準確的三維地質模型。假設在任意截面上選擇M+1個點作為地質特征點，并且這些點可以生成地質的曲面。基于CATIA三維曲面造型的原理，可以求得地質特征點組成的一個頂點控制矩陣。由此，可以確定B樣條曲面與B樣條曲線均可以修改，所以，三維地質模型曲面可以依據曲線的連續性來構造［3］。(3)三維地質建模系統一體化設計基于以上對三維地質數據庫和三維地質建模平臺的設計，來進行三維地質建模系統一體化設計。就以鉆孔數據建模為例，在鉆孔數據模型一體化設計中，首先是進行鉆孔數據導入，也就是利用CATIA軟件將鉆孔資料導入到EXCEL模板中，利用鉆孔導入插件將鉆孔數據導入到數據庫中。其次是虛擬鉆孔，也就是根據地質剖面圖上地層的走勢來分析鉆孔的分布，進而分析研究區域內鉆孔，從而構建虛擬鉆孔。再將虛擬鉆孔導入到數據庫中，將虛擬鉆孔相關信息填好，保存。最后是地質模型剖切出圖。將鉆孔數據及虛擬鉆孔信息導出，利用VB軟件來進行2次編程，并在三維地質建模平臺上按自動計算比例生成地質模型剖切出圖［4］。

3結束語

綜合以上內容的分析，可以確定水利水電工程三維地質建模系統一體化設計，可以將三維地質數據庫與三維地質建模平臺有效結合，從而生產三維地質圖，為分析水利水電工程地質問題提供幫助。

作者：李明明 單位：開封黃河工程開發有限公司