[发明专利]一种基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法

说明书

该基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法，利用区域第四系覆盖层的地质界线作为边界控制线，采用基于凸角圆弧的闭合曲线缓冲区算法，使用整体缓冲和局部缓冲相结合的策略，得到一系列分布均匀的内部缓冲线条，根据最大缓冲次数和柱状图上第四系覆盖层的平均厚度计算内部缓冲线条对应的厚度值，构建平面虚拟厚度等值线；根据虚拟厚度等值线的厚度值将等值线从地形面下降到对应深度，得到第四系覆盖层三维虚拟厚度等值线，采用Bowyer‑Watson的Delaunay三角剖分算法处理三维虚拟厚度等值线，构建第四系覆盖层底界面；通过空间分区二叉树矢量剪切算法处理第四系覆盖层底界面和基岩地质体的布尔剪切运算，最终提取出大尺度区域形态复杂的第四系覆盖层三维地质体。

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法，属于三维地质结构建模领域。

背景技术

城市化爆炸性发展的中国，城市规模快速扩大、人口急剧膨胀，带来了地面空间拥挤、地质环境恶化、地质灾害频发等日趋严重的局面，成为影响城市社会经济可持续发展的重要因素。这些情况都迫切要求城市向地下空间发展、城市规划要更好地和地质环境评价相结合，具体问题包括重大工程地质条件评价(如地铁建设)、地基稳定性评价、地下空间利用评价、地面沉降与塌陷预测预警、地下水污染源追踪与后备水源评价等。我国各大、中城市都分布于平原地区或高原地区的第四系覆盖层之上，因此，上述问题都与第四系覆盖层的空间发育形态及与基岩的接触关系相关，地质结构的三维可视化表征可以提供对地下地质现象及构造更加真实、直观的描述。为了有效应对上述问题，我国地质调查部门从2003年开始把基础地质调查的重心转移到城市，城市第四纪地质资源环境调查成为新一轮地质调查的主战场，并且从2006年开始启动了城市三维地质环境调查计划。其核心目标之一就是研究城市第四系覆盖层沉积环境，构建城市三维地质模型，以更好地支持城市规划和建设，成为智慧城市的有机组成部分。

第四系覆盖层具有沉积松散、分布不均、厚度较薄等特点。针对小尺度区域，现有的第四系覆盖层三维建模方法主要有3种：一是根据密集的钻孔数据插值生成第四系覆盖层底界面；二是利用勘探剖面或者地震资料解释的第四系覆盖层底部的序列轮廓线拟合构建覆盖层底界面；三是利用地质人员绘制的第四系覆盖层平面厚度等值线数据构建覆盖层底界面。这3种方法数据精确度较高，所建的模型也相对精细。但是针对城市级别的大尺度区域，由于经济等条件的制约，要布设足够数量的工程对分布不均的第四系覆盖层进行实际勘探测量异常困难。因而，针对大尺度区域形态复杂的第四系覆盖层的三维可视化表征，上述3种不同数据源的建模方法已不再适用。

平面地质图是根据野外探明和收集的各种地质勘测资料，按一定比例投影在地形底图上编制而成的，是进行三维地质建模最易获取和最直接的数据源，其中结合了丰富的专家地质知识，是区域地质研究的重要成果之一。通过平面地质图中的地层出露线可以获取第四系覆盖层的地质界线，通过平面地质图中的柱状图可以获取区域第四系覆盖层的平均厚度。鉴于上述分析，有必要针对区域平面地质图中的第四系覆盖层的有用信息，提出一种新的建模方法模拟第四系覆盖层底界面，构建城市大尺度区域形态复杂的第四系覆盖层三维地质体模型，为区域地质研究工作和地下工程决策提供辅助依据。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是：该基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法，具体包括以下步骤：

1.一种基于虚拟等值线约束的第四系覆盖层三维建模方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)从矢量化平面地质图中提取出第四系覆盖层地质界线，并对地质界线进行闭合处理；