T/CSPSTC 18-2019 城市三维地质体建模技术规范.pdf

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  • 剖面包括地层深度、地层边界线、巷道边界线、钻井水平位置以及相关参数数据。建模过程中,剖面 图的区数据应给定“地层编码”属性字段,根据“地层编码”找到地层区的空间弧段,作为一个约束数据进 行多源数据建模。剖面数据处理应符合下列要求: a)采用钻孔部面数据矢量数据模型,主要数据层包括:钻孔轨迹线文件和地层区文件; b) 经过钻孔的地方,都应建立剖面钻孔轨迹线; C 一个剖面至少应有两条钻孔轨迹线(钻孔轨迹在剖面上的投影)才能在三维场景中进行模拟和 展示,

    5.2.10地层顶底板等值线数据处理应符合下列

    地层顶底板等值线数据包括二维矢量线和线的高程属性,由地质专业人员手工进行绘制 算机插值追踪而成。在建模过程中,地层等值线数据可不作为强约束数据,即最终构建地层面 可不强制经过等值线上的坐标点

    5.2.11地质构造数据处理应符合下列要求:

    a)按照图形方式处理数据。应获取平面地质图上的等值线数据,再通过等值线数据对断层盘线 上的点进行插值,得到具有高程值的断层盘线,使用提取的这两种数据源进行断层约束下的地 层面建模断层盘线应具备断层编号、断层正逆、断层上下盘等属性,还需有断层的主辅关系记 录表。 b) 利用文本文件处理数据。数据包括地震解释软件生成的文件,或从构造图扫描后采集到的数 据;文本文件第一行应存储研究区内的断层条数,每条断层应单独存储,当有上下两条盘线时, 应先存储上盘线,再存储下盘线,每条盘线数据的存储方向应保持一致,应顺序记录断层的编 号、断层的正逆、每行记录盘线上的点坐标,格式为索引号、X坐标、Y坐标、Z坐标排水管道标准规范范本,每个盘线 点按石存储

    5.3.1钻孔和地层等值线数据提取后形成钻孔和地层等值线要素;部面数据和地质构造数据提取后生 成剖面线、地层区要素等。将每一类数据提取出来生成相应的点要素和线要素模型后,再将这些要素进 行归并处理

    点、线等三维地质数据要素。三维地质体要素的融合应符合以下要求:

    a)所有的二维地质体要系融合为两大地质要系:地质点要系和地质线要系; b)每一种地质要素中应记录它的来源。在进行复杂地质面构网时,利用地层属性条件和空间区 域条件,快速搜索城市三维地质体建模数据源要素,然后进行点线约束的曲面构网

    5.4数据的一致性检查与处理

    6) 交叉剖面在交叉钻孔处的地层线的高程是否一致; ) 是否每个地层区都存在属性信息和颜色信息; d 具有相同属性的区的颜色配置信息是否一致; e) 钻孔轨迹线和部面区的属性结构是否保持一致; f) 造区时,联接上的弧段是否都连在一起,不得有微小弧段产生: g) 二维剖面图上轨迹线之间的距离和实际钻孔间的距离是否对应: h) 二维剖面图上钻孔轨迹线的顶端和剖面图最上端的线是否重合; i) 二维剖面图上钻孔轨迹线所在钻孔数据库中的孔口标高是否正确; 两剖面上交叉钻孔处的分层信息是否一致,分层信息包括层数,层的属性及颜色信息; 剖面线与交叉孔轨迹线相交处的微小距离内不得有任何点存在; 1) 剖面地层的两端区应向外延伸一段,保证钻孔轨迹线在地层弧段内并与弧段相交。 4.2 数据不一致的情况处理: a 交义钻孔两侧既有地层属性不一致的情况,也有地层高程不一致的情况。若相同交点两侧的 弧段属性不同,则需对属性内容进行校正;若两侧高程不一致,则重新处理二维副面数据,判断 高程是否相同,若不同应进行地层高程校正。 钻孔、等值线与交叉剖面等数据源的一致性处理,当出现不一致时,应对数据进行一致性调整 调整原则应以钻孔和剖面数据为基本控制框架,调整其他的数据源

    5.4.2数据不一致的情况处

    a)交叉钻孔两侧既有地层属性不一致的情况,也有地层高程不一致的情况。若相同交点两侧的 弧段属性不同,则需对属性内容进行校正;若两侧高程不一致,则重新处理二维剖面数据,判断 高程是否相同,若不同应进行地层高程校正, 钻孔、等值线与交叉剖面等数据源的一致性处理,当出现不一致时,应对数据进行一致性调整 调整原则应以钻孔和部面数据为基本控制框架,调整其他的数据源

    5.5.1地质数据库建立应包括数据库

    地质数据库建立应包括数据库设计、 内容检查、数据更新、维护管理等过程

    a 地质数据字典; b) 建模任务有关的项目、阶段、成员、权限信息; 模型产品有关的任务、流程、版本信息; d) 地质、勘探、物探、试验、观测等数据信息; 操作日志信息,

    5.5.3地质数据库配置应符合下列要求!

    a)高性能,数据库服务器运行速度、并发能力、存储容量等应满足城市三维地质体建模工作要求; b) 可靠性,服务器单个节点应具有可靠性或稳定性,服务器与相关辅助系统之间连接的整体应 可靠; C 可扩展,数据库在整体上应具有良好的可扩充余地; d 安全性,应设置数据库管理员和普通用户访问权限,并建立数据库备份计划等; e) 可管理,对承载运行数据库的服务器应进行有效的管理; f) 可共享,宜采用局域网络,开放网络端口,实现数据共享; g 现势性,应采用最新的地质数据,建立维护更新接口,保证数据库中基础数据的现势性,对更新 后产生的历史数据应进行有效的管理。

    导入,数据的增、删、改操作应进行记录、空间信息数据的导入。 5.5.5城市三维地质体建模前应进行地质数据库检查,应检查人库数据与入库前数据的一致性。当存 在数据关联、类型错误,以及记录、字段漏缺等问题时,应进行数据分析、验证和处理。

    在数据关联、类型错误,以及记录、字段漏缺等问题时,应进行数据分析、验证和处理。 5.5.6数据库的数据更新模式可分为批量更新、增量更新和同步更新三种,具体要求如下: a)批量更新,数据源更新时,应将原有数据作为历史数据进行保留,重新提交整套数据。应保留 多个更新周期的历史数据用做对比分析服务使用。遥感影像数据更新应采用批量更新方式。 b)增量更新,数据源更新时,只更新部分增量数据,并同原有数据进行叠加重构为新数据库。相 对于批量更新,增量更新在技术要求方面更高,更新速度更快,对核心数据库管理系统处理空 间数据的能力与时态数据的管理能力相对要求较严格,且数据量相对较小。 C 同步更新,通过网络连接入核心数据库的专业数据更新,系统应自动或者手动在固定时间间隔 内完成数据的更新,实现数据的同步。 d)在数据更新应用中,根据各类数据的特点和类型,选择高效灵活的更新方式。 5.5.7地质数据库的维护管理应主要包括数据库备份、恢复、安全、升级、合并管理,并应符合下列 要求: a) 数据库备份形式应包括完整备份、差异备份、文件备份三种方式: b) 数据库恢复模式旨在控制事务日志维护,应包含3种恢复模式:简单恢复模式、完整恢复模式 和大容量日志恢复模式; c 数据库应进行安全策略设置、日常安全检查、安全日志分析和数据库日常备份等安全管理工 作,防止数据被破坏、盗取、纂改; d) 应根据三维地质系统版本更新要求对数据库结构进行升级,并做好升级记录和数据库版本 管理; e)当网络数据库离线使用后,应将离线使用的数据库更新部分合并至网络数据库中,合并时应检 查并确保数据库版本一致。

    5.6数据构成和表达方式

    .6.1三维地质体要素的基本构成应包括以下内容: a)地质属性,用于描述地质要素的岩性、时代等含义; 点和结点,点是三维空间中单一三维坐标点,结点表示地层弧段上的端点,是记录与之相关联 的弧段列表; C 线段(在建模过程中也称为弧段)包括地层分界线、断层线、辅助线等。弧段间的拓扑关系通过 地质结点表示; 三角面,由空间的三点,按照一定的顺序分别形成三条边所构成的三角面,其包含地质点信息 和拓扑信息; e) 地质面,由三角面列表组成,地质面中的三角面的法向应保持一致,地质面拥有自已的点集,且 地质面边界线的方向和面中的三角面方向一致。地质面是构成地质块体的基本单位。地质面 也称为子面,多个地质面的拓扑关系由地质线来表达; 体,由子面组成体具有非空、有限、连续和闭合的特性,地质体也称为块体; g 其他,b)~f)类型的模型统称为几何体模型,一个简单要素中可以存在多个同种的几何体,地 质要素几何体加上地质属性构成地质要素。

    5.1.1模型应进行分类和属性定义,并应结构合理、主次分明、标识清晰。三维地质模型分类及属性定 义规则应符合附录A有关规定。 6.1.2三维地质建模时,地质界线可在勘探点之间和勘探范围之外做合理推测,推测的距离宜按对应 勘察阶段的比例尺1:200、1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000确定,分别不宜超过10m、 25m、50m、100m、250m、500m,超过该距离的模型推测部分应予以说明。 6.1.3城市三维地质体建模工作宜按不同实施阶段进行,并可根据需要在同一阶段内再分期实施。各 价段三维地质建模的内容及精度可参见附录B。 6.1.4应根据工程规模、地形地质条件进行三维地质建模难度等级划分。三维地质建模难度等级可划 分为复杂、中等、简单,可参见附录C的相关划分办法。

    主体框架是利用钻孔数据、地质剖面数据等建立交叉地质剖面模型,以交叉地质剖面为主体建模数 据,控制建模区域的框架结构

    单元格划分是将剖面数据投影到二维平面,投影后的部剖面相交,将二维空间划分为多个封闭的区 或,每一个封闭的区域为一个单元格;应从每一个单元格中搜索所有点和弧段,得到本地层的建模数据 源,并实时添加尖灭线、辅助线,进行单元格区域间的数据源融合,构建每个单元格内的地质面。

    地质面的构建是在单元格内,利用地层属性和空间条件进行融合后建立的,在整个建模过程中,可 能会出现如地层尖火、地层分支、地层螺旋、断层、相变、地层穿透和基岩出露等地质现象,宜采用以下方 式处理: a)对于尖灭地层,可通过添加辅助线确定两个尖灭地层的共同尖灭边界,然后基于某个地层搜索 到的封闭弧段边界和边界内的地质点数据自动构建地层面; b 对于分支地层,可通过添加辅助线,将分支转化为非分支,再将非分支多边形上添加尖灭辅助 线进行构网重建; 对于穿透地层,可通过将穿透地层与被穿透地层进行相交处理,得到处理后的曲面即可; d)其他的地质现象大致都可以归类到上述地质现象中,通过添加辅助线将复杂的地质问题进行 简化。

    6.5地质面简化与细分

    6.5.1地质面简化应将地质面中穴余的和相似的三角网去除,生成较为精简的三角网曲面,采用以曲 面简化算法为基础的方式简化。 6.5.2为避免建模的数据源量稀少、分布不均匀.应采用曲面光滑法对地质面进行细分

    5.6.1地质体初始构建应在地质点要素和地质线要素构建的地质面上记录上下地层属性,按地层编号 进行拓扑重建地质体。 6.6.2地质体初始网拓扑构建后,应去除临时曲面数据,通过点与多面体的位置关系算法或者通过子 面的类型,找出穴余的子面列表并删除

    地形模型应完整覆盖整个地质体模型构建区域,地形模型应根据实际情况包括山地、平原、河流、丘 麦等多种情况,应根据收集地形数据的不同选择不同的方式构建地形模型: a 当收集的地形数据为数字高程模型(DEM)时,可直接作为城市三维地质体建模的地形面模 型,并宜采用不规则三角网(TIN)表示,当地形起伏变化小时,亦可采用规则格网(GRID) 表示。 b)当收集处理的地形数据为地形点云、等高线时,可利用点云、等高线采用插值的方法生成地形 面模型。 新增勘探工作后,当新增钻孔孔口、探洞洞口位置与原地形面有明显偏差,不利于城市三维地 质体建模开展时,需要将这些实测坐标反馈到地形数据中,将局部地形面重构更新

    当模型构建区域存在地面建筑、交通设施、植被绿化等要素时,应根据可采集到的数据,采用手工建 模、倾斜摄影建模、三维激光扫描自动建模等技术协同建模。地物模型分类内容具体可参见附录A。建 模技术方法可按CJ/T157的规定。

    .9构建地下构筑物模型

    当模型构建区域出现地下室、基坑、地下管线等要素时,可根据规划图或施工图生成相应尺寸的块 体,运用布尔运算将其与地质体模型进行扣减后得到全要素的城市三维地质体模型

    6.10构建地质属性模型

    6.10.1在地质体模型基础上,建立地质属性的空间三维分布。构造模型三维网格化(3Dgridding),利 用钻孔或其他属性数据,按照一定的插值(或模拟)方法对每个三维网块进行赋值,建立三维数据体。 6.10.2地质属性模型宜采用空间离散网格表达地质体内部空间属性特征,可用颜色、透明度、特征点, 等值线、等值面、三维云图等方式展示,对属性模型进行赋值,宜采用中值法、反距离平方法、多种克里金 插值方法、多种随机模拟方法等。

    a)在地质体模型中选择或截取有关部分,对模型进行简化处理,构建高精度构造框架; b)对地质实体模型进行四面体或六面体的网格单元划分,构建最优地质网格; 整合多尺度资料,在分析范围内提取地形、勘探、物探、试验、观测等实测数据; 多尺度数据趋势分析从已有资料获得更多地质信息,通过插值分析计算,为剖分的所有节点或 网格单元赋予岩体强度、渗透性、地应力等反映岩体特征的属性,具体内容及参数可参见附 录D

    6.11模型编辑与修改

    在勘察资料更新时,需对三维地质模型中不符合要求的部分及时进行编辑与修改,主要包括:地质 点编辑、地质线编辑、地质面编辑、地质体编辑等内容。 6.11.1地质点编辑包括钻孔、剖面、地质图等数据源以及地质点的空间位置修改、添加、删除。 6.11.2地质线编辑包括剖面线、等值线、断层线、褶皱线等线状要素的新建、删除、线上加点、线上删 点、线上移动点、线自动剪断、线手动剪断等。 6.11.3地质面编辑包括面上加点、面上删点、面上移动点、曲面光滑、曲面简化、曲面外推、曲面求交避 上处理等。 6.11.4地质体编辑包括地质体的移动、合并、删除、拆分

    模型局部重构应根据新的钻孔、钻孔剖面图、等值线、断层、地质图等数据,确定数据所在的平面区 或位置、深度及地层范围,利用多面体边界范围和建立的三维地质体结构模型进行布尔运算及求交运 算,得到需要重新构建的地质块体对象,按照地质结构建模方法,重构地质块体,内容主要包括: a)确定发生变化的数据源对模型的影响的区域范围和深度范围; 在确定的范围内进行局部重建; 三维地质体结构模型局部重构后的冲突处理; 三维地质体结构模型的人工编辑,可在建模的过程中对地层面、断层面、侧面剖面加人人工编 辑功能

    6.13.1城市三维地质体建模需多专业或多人共同完成时,宜进行协同建模。 6.13.2协同建模宜根据工程布置和勘察区域划分建模区块,同一建模区块宜根据模型类型和模型相 关性划分为多个建模分项 6.13.3协同建模的软件、硬件环境应符合下列规定: a 应统一网络接口和服务,服务端配备数据访问和共享的服务器; b) 应根据用户角色,在三维地质系统中配置不同的读写和访问权限; ) 应使用相同的三维地质系统版本和三维地质模型样式模板。 6.13.4 协同建模方法宜符合下列规定: a) 宜根据建模区块和分项,在三维地质系统中创建独占可写权限的模型文件; b) 宜根据建模内容相关性,在当前编辑的模型文件中参考引用其他相关模型文件; C) 建模过程中宜根据模型完成状态将模型文件更新至服务器。 6.13.5 协同建模的区块、分项模型完成时,应进行模型拼合,拼合方式宜符合下列规定: a) 同一区块内的分项模型宜采用模型合并方式拼合; b 相邻区块的模型宜采用模型参考方式拼合; 模型拼合应避免模型空间范围重叠、模型元素重复问题

    a)三维地质体模型检查前应做好数据清单、建模依据、记录和成果等相关资料的准备工作;

    c)模型检查应在建模全过程中进行,检查模型元素及图元属性、工程地质属性等内容: d)模型检查的结果应做记录,对检查后不符合要求的模型部分应及时进行模型编辑与修改

    7.2.1三维地质体模型合规性检查宜主要包括建模任务要求、基础数据整理、建模过

    验收、模型固化发布等内容。 7.2.2三维地质体模型合理性检查可采用三维视图、随机剖面、等值线图方式,应重点检查地质体推测 的部分,并宜符合下列规定: a)地质线宜主要检查地表迹线、剖面地质线条的形态、延伸和相互间关系等; b) 有产状的地层和地质构造等地质界面宜主要检查空间展布、边界、产状和相互制约关系等; c 无产状的风化、卸荷、水位、相对隔水层等地质界面宜主要检查空间展布及与地形面、基岩面, 相邻界面的关系等; d)地质实体宜主要检查其形态、边界面和相互间关系等。 7.2.3三维地质体模型准确性检查应包括模型精度和模型与基础数据、分析数据的一致性,可采用目 测、量测、统计等方法进行检查, 7.2.4三维地质模型完整性检查应符合下列规定: a) 建模范围满足设计要求; b 建模资料收集齐全,数据处理和人库完整; ) 逐项检查无遗漏,模型元素连续完整,无地质线条断点、地质界面拼接缝隙、地质实体表面缺损 等现象。

    的部分,并宜符合下列规定:

    7.3.1可视化评价,包括构造模型与构造特征、断层模型与断裂系统、地质体模型与地层展布和沉积相 分布特征的认识一致,包括: a)构造模型中,地质研究的构造面与模型构造面趋势应一致,地层分层数据与模型构造面吻合; b)断层模型中,断棱等间距平行且等高或者高度渐变,两盘断线不可相交,同一断层的断点应近 断面分布; c) 网格模型中,网格主方向为主要物源方向,且无网格负体积出现; d)地层模型中,地层展布范围无井控制的边水区应与地质认识基本一致。 7.3.2对建模成果进行规律一致性评价,评价内容包括钻孔数据、物探解释数据频率分布特征基本 致,测井解释数据、井点粗化值、模型数据频率分布特征基本一致。 7.3.3客观数据评价,通过钻孔模型检验模型数据是否符合客观实际。 7.3.4按检查出的质量问题,将数据成果质量等级划分为3个等级,见表1;对于出现不同的质量等级 的数据成果验收做出相应的验收策略

    表1数据成果质量等级划分

    城市三维地质建模成果交付的一般规定: a)城市三维地质体建模完成后应编制模型说明书,进行固化发布和资料归档; b)三维地质模型固化发布前应进行成果校审和验收; C 三维地质模型成果应进行固化处理,固化后的模型应满足版本唯一、数据保密、过程可追溯、文 件只读等要求。

    城市三维地质建模成果交付的一般规定: a)城市三维地质体建模完成后应编制模型说明书,进行固化发布和资料归档; b)三维地质模型固化发布前应进行成果校审和验收; C 三维地质模型成果应进行固化处理,固化后的模型应满足版本唯一、数据保密、过程可追溯、文 件只读等要求,

    8.2.1城市三维地质体建模成果交付应包括下列内容: a)三维地质体模型电子文件; b)与三维地质体模型版本一致的地质数据库电子文件; c)三维地质体模型说明书。 8.2.2三维地质体模型说明书的内容应主要包括工程概况、任务要求、建模依据、建模范围及内容、模 型精度、使用注意事项、建模软件及版本等。 8.2.3 三维地质体模型固化发布应符合下列要求: a 三维地质体模型固化成产品时应写人模型信息、项目信息、任务信息、单位信息等内容,并应采 用产品唯一编码进行标识; b 宜对模型进行轻量化处理,清除模型编辑与修改过程的数据: 应通过刻盘或在线形式进行发布; d)应对涉密的电子文件进行加密处理。 8.2.4三维地质体模型成果电子文件归档应符合GB/T18894的有关规定

    A.1城市三维地质模型

    T/CSPSTC182019

    附录A (资料性附录) 城市三维地质体模型分类及属性定义规则

    三维地质模型应包括地物模型、地形模型、地质要素模型、地质体模型和地质属性模型四大类。三 维地质模型分类应符合表A.1的规定

    城市三维地质体模型分

    T/CSPSTC18—2019表A.1(续)模型大类模型亚类模型次亚类备注I类围岩界面及实体地下洞室II类围岩界面及实体围岩分类Ⅲ类围岩界面及实体地质体模型模型IV类围岩界面及实体V类围岩界面及实体天然建筑有用料实体材料模型无用料实体含地层属性、岩体强度、渗透性、地质属性模型地应力等特征值属性A.2工程地质属性定义规则三维地质模型应根据模型类型定义专属的工程地质属性。工程地质属性定义规则宜符合下列规定:a)模型编号规则(图A.1)宜以模型分区区号、分类代号加序号组合表示。模型分类代号以模型亚类或次亚类名称拼音首字母表示,不宜超过4个字母;序号的位数可根据实际需要确定。序号模型分类代号分区区号图A.1模型编号规则示意图b)模型分类相关属性宜包括分区区号、模型类别、模型亚类、模型次亚类。模型位置相关属性宜包括精确定位的坐标和相对测量基点定位的距离、桩号、深度,以及地名、地物标识位置等。d)地质特性相关属性宜包括5.2.4中a)~f)的内容。模型关系相关属性宜包括地质时代新老关系、地质构造交切关系、建模约束关系。f)工程影响相关属性宜包括影响对象、影响程度、处理措施。g)工程资料相关属性宜包括记录、照片、录像、图表、报告。A.3:图元属性定义规则三维地质模型元素应定义专属的图元属性。图元属性定义规则应符合下列规定:a)模型空间可根据模型的不同来源和建模状态划分,宜将同一个模型的不同数据存储在同一图层的不同模型空间。b)图层组可根据模型分类设置,宜将模型亚类定义成同名图层组。c)图层可根据模型名称设置,图层名宜采用专业代码和模型分类代号组合表示。17

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    3.1城市三维地质体建

    城市三维地质体建模内容应符合表B.1的规定

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    附录B (资料性附录) 城市三维地质体建模内容及精度

    表B.1城市三维地质体建模内容

    B.2城市三维地质体建模精度

    城市三维地质体建模精度应符合表B.2的规定

    表B.2城市三维地质体建模精度

    城市三维地质体建模难度等级划分见表C.1

    T/CSPSTC182019

    附录 C (资料性附录) 城市三维地质体建模难度等级划分

    防火标准规范范本表C.1城市三维地质体建模难度等级划分

    注1:表中6个指标项至少符合3个作为条件,从复杂、中等、简单依次认定 注2:指标分项满足1项即可认定指标项的难度等级

    附录D (资料性附录) 地质属性模型数据结构

    地质属性模型数据结构应符合表D.1的规定。

    附录D (资料性附录) 地质属性模型数据结构

    地下室标准规范范本表D.1地质属性模型数据结构表

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