城市地质环境三维建模与可视化

胡 伟

中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南 250013

加强城市地质环境三维建模与可视化研究，有利于为城市的更好发展提供支持，实现对地质灾害有效应对的同时可对城市地质环境进行科学分析与全面了解，逐渐提升其分析工作方面的信息化水平。因此，需要给予城市地质环境的实际情况及与时俱进的发展要求，给予其三维建模与可视化更多的关注，从而增加城市地质环境调查分析与评价工作中的技术含量，满足现代城市的可持续发展要求，并为相关生产实践活动的顺利开展提供保障。

1 注重城市地质环境三维建模与可视化研究的必要性分析

实践中为了使城市地质环境三维建模与可视化研究工作能够落实到位，则需要对其研究的必要性有一定的了解。具体表现为：（1）注重城市地质环境三维建模与可视化研究，有利于实现对城市地质状况的深入分析，且在计算机三维空间中用动态模拟化的分析方法得到有效的城市地质状况分析结果，从而为现代城市的可持续发展提供保障；（2）注重城市地质环境三维建模与可视化研究，可使人们对城市地质环境情况有更多的了解，并为相关的决策制定与实施提供参考依据；（3）注重城市地质环境三维建模与可视化研究，有利于丰富城市建设中所需的地质信息资源，并降低地震、地面沉降、泥石流等地质灾害问题发生率，保持现代城市良好发展状况的同时可实现对其地质环境的科学评价。

2 城市地质环境三维建模

结合城市地质环境调查分析与评价工作的高效开展要求，为了更好地适应信息化时代背景下的形势变化，得到应用价值大的城市地质环境方面的信息，则需要重视其三维建模，了解相关的内容。

2.1 地质环境三维建模的数据需求与组织

实践中为了实现对城市地质现象的有效描绘，全面了解其地质环境的实际情况，则需要在信息技术与计算机网络配合作用下，得到实践中所需的高程模型数据、地理信息数据、遥感影像数据等并加以利用，满足城市地质环境三维建模的数据需求，促使其三维建模研究工作开展更具针对性。同时，在实现对城市地质环境三维建模数据高效利用的过程中，需要落实好相应的组织工作。在此期间，应做到：（1）强化城市地质环境三维建模数据组织应用中相关人员的责任意识，有效开展相应的组织分析工作，使得这项工作支持下的城市地质环境三维建模相关数据的应用价值逐渐提升；（2）通过对城市地质环境三维建模所需的基础地理空间数据、钻孔数据、平面地质图数据、地质剖面数据等不同类型数据功能特性的充分考虑，组织好这些数据并进行高效利用，从而为城市地质环境三维建模研究水平提升提供相应的保障，丰富其三维建模所需数据组织方面的实践经验，确保这类数据在实践中的组织状况良好性。

2.2 地质环境三维建模要点分析

由于城市地质环境条件较为复杂，且与之相关的信息具有离散性的特点，从而加大了城市地质环境状况方面的分析工作难度。针对这种情况，为了得到城市地质环境分析中所需的连续三维模型，则需要用插值处理方式对三维地质空间数据进行科学处理。同时，需要明确城市地质环境三维建模要点，从而保持其分析工作良好的落实效果。具体的要点包括以下方面。

2.2.1 地表地形三维建模

将测点编号X、Y、Z数据直接读入软件内，成为点集对象，用于生成地形。当无原始点数据时，地表地形的三维建模可以根据矢量化以后的地形等高线图为基础，在考虑到地形特征（地形特征线、特征点）的条件下进行城市地质地形三维建模，给予其地质环境调查分析与评价工作开展相应的支持。

2.2.2 实践中的断层面、地层面的构建

在城市地质环境评价中，断层面往往影响着本区域的地质环境稳定性。在道路桥梁施工、住房建设等重大工程中，地质环境的稳定性起着重要的作用。断层面多采用多平面拟合方法，主要思路为：在上、下盘的断点坐标确定一个平面方程，利用该平面拟合地层形态，再将多个小断层面拟合成整个断层面。在具体的分析过程中，为了实现对城市地质环境中地层面的有效构建，则需要在信息技术与计算机网络的配合作用下，在计算机三维空间中确定地层、断层之间的拓扑关系，且通过对等值线信息的高效利用予以应对。同时，若城市地质环境的断层面、地层面构建中涉及到了钻孔数据，则需要设计人员合理利用数据，实现对地层面的修正与约束处理，从而提高城市地质环境三维建模中的地层面模型精度，为相应的分析工作顺利开展提供科学指导。

2.2.3 实践中的三维地质结构建模

基于城市地质环境的三维建模，为了使最终得到的参考模型有着良好的适用性，则需要对三维网格中的每个单位赋值，使其能详细表现其空间位置的特征属性。根据原始数据中钻孔数据、等值线图、构造地质图和各种三维地质体进行叠加，设置好各图元的属性后等来建立实体模型。当三维模型生成后，就可以对模型进行可视化操作，如：旋转、切割、漫游等。同时，为了丰富城市地质环境建模方面的工作内容，确保相关生产实践活动开展有效性，则需要根据城市地质环境的实际情况，充分考虑实践中对地质灾害、水文地质构造等要素的三维建模。

2.3 城市地质环境三维建模中应考虑的要素

为了确保城市地质环境三维建模研究状况良好性，全面提升其应用价值，则需要对其三维建模中应考虑的要素有所了解。这些要素具体包括：（1）在复杂的城市地质环境地层状况分析中，需要对倒转、互层等加以考虑，加大这些方面分析中所需的技术研发力度；（2）对类似于透镜体、尖灭等特殊地质现象来说，因它们的空间形态难以得到有效控制，需要技术人员能够重视信息技术、丰富实践经验、专业理论知识等要素的配合使用予以应对；（3）由于城市地下管线管道、暗渠隧道等横向长度与纵向高度大，需要在相应的三维地质模型图形成过程中控制好比例尺。

3 城市地质环境三维空间可视化

（1）所谓的城市地质环境三维空间可视化，是指通过对三维地形、地物的充分考虑，在计算机三维空间中建立相应的应用模型，且在计算机图形学与图像处理技术的支持下，用三维图形的方式直观的将城市地质环境方面的实体显示出来，有效表达其地理要素的同时满足城市地质环境三维空间数据高效利用要求。因此，在实现城市地质环境三维空间可视化的过程中，需要重视信息技术、计算机网络、地质环境理论知识等要素的高效利用。

（2）实践中为了增强城市地质环境三维空间可视化的表达效果，则需要加强全数字化摄影测量专业软件与三维可视化地理信息系统平台使用，进而在计算机三维空间中实现对城市地质环境数据、景观的直观显示，满足其地质环境三维可视化方面的实际要求。同时，在具体的操作过程中，需要在实践经验丰富、专业技术能力出色的人员支持下进行针对性的操作，从而为城市地质环境三维可视化的有效表达提供保障。

（3）在对城市地质环境进行三维空间可视化处理时，需要在计算机网络、信息技术及有效的数据传输机制共同作用下实现地质环境相关数据的实时传输，且用分块的方式对整个城市进行有效划分，方便其地质环境在三维空间的可视化处理。同时，应在GIS、遥感测绘等技术的支持下，增加三维空间可视化技术含量，从而实现对城市地质环境的科学处理，满足现代城市发展中的规划建设、生态环境改善等方面的实际需求，逐渐提高城市地质环境三维空间可视化处理下所得到研究成果的利用效率。

4 结语

综上所述，做好城市地质环境三维建模与可视化研究工作，具有重要的现实参考意义：可提升城市地质环境方面的分析工作水平，实现对地质灾害的有效预防，满足工程生产活动有效开展要求。因此，未来在促进城市发展过程中，需要重视其地质环境三维建模与可视化分析，且在信息技术与计算机网络的配合作用下，丰富城市地质环境分析中所需的信息资源，促使现代城市实践中可处于稳定、高效的发展状态。在此基础上，有利于提升我国在城市地质环境方面的研究工作水平，实现对相应研究成果的高效利用，保持其地质环境分析中良好的技术含量。