摘要：在地质工程勘察中，往往会遇到一些较为复杂的地质体，对此类地质体当中的各项地质信息进行勘测，往往会涉及诸多内容，包括地表形态、风化带分布、地层界面以及地下水位等，对这些内容进行全面的勘测具有较高的难度，且得到了的数据信息也很难对各项地质信息进行全面的反映，而利用可视化技术，能够对复杂地质体进行直观的观察，对地质勘察效果的提升具有非常重要的意义，因此，本文针对可视化技术在地质工程勘察中的应用进行讨论，并从多方面入手展开具体论述。
关键词：地质工程；复杂地质体；可视化技术
当前阶段，我国在一些地质工程勘察中还在使用二维形式的地表属性信息来进行地理信息系统的表现，而想要实现三维地质结构信息系统的建设还具有一定的难度，而且在地质工程勘察过程中也可以发现，此类工程具有较长的施工周期，且复杂性较强，这使得地质工程当中的地质信息资料量也非常的多，这时采用三维可视化模型具有更大的优势。在对地质工程中的复杂地质体进行三维模型建设时，对岩层结构面及界面组合进行具体分析，并通过可视化技术对地质结构的形态进行反映，能够帮助我们更好的掌握地质活动规律，使勘探结果的质量得到有效的提升。
一、地质信息与可视化信息相关性构建
在对三维建模软件进行使用的过程中，必须要对其应用原理加以掌握，并且在对三维模型加以构建的过程中，需要借助平行剖面数据来开发和整理三维空间中的复杂性状物，而三维建模软件TITAN主要由以下内容构成：第一，剖面数据处理模块，其主要作用是进行剖面数据的建设，通过对平行剖面构成的框架数据进行有效的供应，使三维实体模型的建设获得相应的数据支撑，而其中的数据剖面主要包括点元素、环元素以及多边形元素等内容；第二，对应关系处理模块，能够在剖面之间、点之间、环之间以及多边形之间建立对应关系，使三维实体模型在建设过程中准确把握各项对应关系，从而在三维空间当中实现建模元素关系的有效构建；第三，模型处理模块，能够进行实体模型的建设，通过对剖面对应关系以及剖面数据的有效应用，完成三维实体模型的构建，并保证该模型的随意切割以及体积和面积的准确计算。可以将TITAN视为图形处理及三维建模的引擎，其具有较为广泛的适用面，但在面对具体专业时，需要对专业模块进行适当的添加，包括地质工程方面的专业模块等。就目前国内外的相关软件开发与研究情况来看，其在地质工程复杂地质体方面的建模及分析还存在针对性不强的问题，未能将地质工程本身的专业特性充分的体现出来，导致其无法对地质工程的研究与实施需求进行很好的满足。
二、地质工程复杂地质体可视化技术中的相关技术问题
第一，拟合函数、拟合地质插值以及离散数据插值都需要以实际勘测数据为基础进行建立，勘测数据的全面性和准确性越高，地质模型中的空间分布规律就越真实，而地质信息不同，其拟合函数也会存在一定的差异。而地下水位深度信息以及地表地形等方面的测量数据曲面图形都可归为双变量离散数据的拟合及插值。对于空间曲面插值函数，其构造方法包括：平面弹性理论插值法、径向基函数插值以及与距离成反比的加权法等等，这些方法在地质体空间分布、岩土体力学参数、地球理化数据以及单个连续地层界面的勘探方面同样适用。
第二，在曲面求交地质体当中涉及诸多层面，如地表、地层层面以及地下水位面等，在有地下水出露河谷地表、地层尖灭以及地层不整合等现象出现时，就会产生曲面间求交的问题。在三维的地质体模型当中，其上部边界代表地表曲面，运用数学方法拟合的地下水位面以及岩层面应该处在地表曲面之下，也就是说，超出的部分不应进行显示，与此同时，在对多层地层进行显示时，应该将上层岩底面作为下层岩的上边界，所以，想要实现地层界面的可视化，需要将地表及地层面之间的求交问题加以解决。除此之外，在形成剖面图时，需要通过剖面与地质界面进行求交获得交线以此来绘制地质界线，所以，曲面求交涉及两类问题，即地质界面及剖面相交以及地质界面间的相交[1]。
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第三，在地质工程当中，三维数据结构的地质体通常为不规则形体，而在计算机图形学当中，曲面以及曲线一般都是运用若干微小的三角面及直线段组成，用于岩层曲面及地层岩性接线的模拟，从某种程度上来讲，岩层曲面及岩层界面即为微小三角面及直线段的集合，因此，需要保证三维数据结构的有效分层，例如，在地质体空间当中的点主要使用三位坐标分量进行表示，地质层面界线则是由具有该边界属性的微小直线段构成。三维数据结构的有效性能够更好的实现人际交互与查询。
第四，三维拓扑结构，以地质学角度为出发点对拓扑进行分析，可以将其视为层位间的一种空间位置关系和地层学关系，在这种数据关系结构当中涉及到交切、下伏以及上覆等关系。例如，在多层地层当中，两层岩层之间的公共区域即上层岩层地面和下层岩层顶面，在数据存储时，如果只对单一的地层曲面进行储存，则数据储存量会大大减少，而地质模型系统的评价结果则会受到描述对象使用的拓扑结构影响[2]。
第五，可视化技术，对于地质工程中的复杂地质体运用可视化技术，主要是借助计算机技术对工程勘测的相关数据进行转化，使其成为更加直观、形象的立体图及剖面图，可以将这种可视化技术视为测量数据和工程数据的可视化，对该项计算加以利用，能够在繁杂的地质数据当中寻找出对工程存在影响的结构面及岩层，并将其范围、交切关系以及走向显示出来，从而帮助相关工作人员更好的分析各项原始数据，并为工程当中地质问题的解决提供有效支撑，而针对离散地表地形测量数据来计算插值，并使用各种颜色对差异性的高程进行表达，能够地表地形状态的可视化[3]。
三、复杂地质体可视化技术的开发及应用
在地质工程当中，针对复杂地质体应用的可视化技术主要是以离散采样数据拟合及插值为基础的，简单的说，就是对离散数据进行转化，使其成为连续的曲线及曲面。而三维模型及可视化的具体过程即：在数据库当中对各项地质勘探信息进行提取，包括岩土体力学参数以及相关坐标位置等等，利用各种插值函数及拟合获得地质实体和地质层面的三维图形，并在计算机当中对地质信息的分布规律进行表达，在获得地质实体及地质岩层面以后，对三维立体模型进行建立，并根据指定的倾角、倾向以及剖面走向得出垂直剖面[4]。
勘测空间数据库，在对相关勘测数据进行收集、整理以后，需要将其录入到分享数据表当中，这些数据涵盖地质信息方面的位置数据，能够进行属性数据的提供，例如地层岩性数据，需要将钻孔编号、岩层厚度、地层代码以及岩层倾角等数据进行录入，而在工程不断推进的情况下，还要对勘测数据进行及时的修改和管理[5]。
结语
针对地质工程复杂地质体可视化技术加强研究，能够进一步推动地质工程的顺利开展，对国家经济建设的发展具有非常积极的作用，因此，相关单位应该对该项技术进行不断的研究，使其能够为地质工程提供更大的支持。
参考文献：
[1]韩延庆，熊茜雯.地质工程复杂地质体可视化技术研究[J].世界有色金属，2018，24（4）：271-272.
[2]王磊.对地质工程复杂地质体可视化技术的探究[J].黑龙江科技信息，2015，36（15）：125.
[3]皮志强.对地质工程复杂地质体可视化技术的探究[J].城市建设理论研究（电子版），2014，12（8）.
[4]颜港归.地质工程复杂地质体可视化的探讨[J].中外交流，2018，24（50）：21.
[5]龙江涛，李志伟.地质工程复杂地质体三维建模与可视化研究[J].建筑·建材·装饰，2017，32（7）：211.
论文作者:胡云
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/29
标签：地质论文; 质体论文; 数据论文; 岩层论文; 工程论文; 剖面论文; 地层论文; 《防护工程》2019年8期论文;