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【摘要】中國的城鎮(zhèn)化發(fā)展進程逐漸加快，推動了城市地質工程的不斷增多，而城市三維地質建模的有效應用，能在很大程度上提升對城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地質環(huán)境預測準確性。基于此，本文就城市三維地質建模及其構建優(yōu)先展開分析，并進一步對其在城市規(guī)劃、地鐵隧道選線施工、新城建設與資源開發(fā)中的應用狀況進行了相關探究。

【關鍵詞】城市三維地質建模；城鎮(zhèn)化建設；地鐵隧道選線施工

前言

在當前國內的整體經濟環(huán)境中，城鎮(zhèn)化已經成為必然發(fā)展趨勢，且發(fā)展速度正在不斷加快。城鎮(zhèn)化建設在很大程度上促進了整體國民經濟的提升與國家的現(xiàn)代化、科技化發(fā)展，但對城市的地質環(huán)境也造成了嚴重的危害；城市人口驟增也與城市土地資源緊缺狀況形成了激烈的矛盾。三維地質建模中的可視化技術手段的適時出現(xiàn)，利用其地質結構的專業(yè)數據庫，完善建立服務于城市建設與管理的平臺，有助于綜合配置城鎮(zhèn)化建設資源。

1城市三維地質建模

1.1模型概述

城市三維地質建模的實現(xiàn)，需要科學運用三維立體技術，將城市地表與地下空間進行清晰呈現(xiàn)。通過此種建筑模型能夠更加直觀、具體的觀測城市整體的地質資源結構特征。一般來說城市三維地質建模可分為結構模型數據、建模源數據、屬性模型、數字地面模型等類別，主要應用技術為計算機信息技術。與傳統(tǒng)地質建模中的二維平面建模相比，城市三維地質建模的價值作用更為顯著，對城市結構的全面還原與立體展示，使工程數據更具真實性。在現(xiàn)階段的城鎮(zhèn)化建設進程中，土地資源緊缺、土質環(huán)境發(fā)生嚴重變化、地下水資源遭到嚴重污染，且城市建筑呈現(xiàn)出密集建設趨勢，建設工作日益繁雜，由此能夠明確城市地質工作的重要性。在實際應用過程中，城市三維地質建模表現(xiàn)出以下特點：①融入了鉆孔數據、音頻文件、物化探技術等多方面內容體現(xiàn)了其多元化特點；②對城市地質結構的真實模擬、還原與再現(xiàn)體現(xiàn)了其多維化特點；③模型包含斷層數據、地表模型數據等體現(xiàn)了其數據量大的特點。

1.2模型構建

城市三維地質結構模型的構建是地質調查工作中三維信息技術應用的重點與難點，這是由于地質數據本身的復雜性、不確定性、信息不完備性等特點決定的。因此，在構建城市三維地質結構模型的過程中，要遵循“三多”思路開展建模工作：（1）多元數據應用；面對數據源，要綜合多種數據類型，如包括巖屑、巖心錄井資料在內的鉆孔資料、物化探數據、地質圖、地形圖、地質剖面圖、DEM等，利用現(xiàn)有的、可利用的、全面的數據資料，通過有效整合分析，提高模型控制[1]。（2）多方法集成與協(xié)同應用；地質本身的情況復雜性與多解性，制約了城市三維地質建模的普遍適用性，在實際工作中，更多的是針對地質的不同復雜程度制定出綜合多種方法與策略的解決方案。例如，綜合鉆孔數據、輪廓線數據、平行剖面、三維體布爾操作、交叉折剖面等數據資料進行建模。在有些地質狀況較為簡單的、鉆孔數據較為充分的三維模型，利用基于鉆孔數據的自動化建模技術能夠實現(xiàn)；若城市基巖模型中顯示該地質存有斷層狀況，此時需要應用基于交叉折剖面的建模技術。（3）多層次干預；地質本身的情況復雜性與多解性，制約了計算機自動化的全面應用。在城市三維地質模型的構建需要具備豐富的三維地質知識、多種便捷的交互式工具，對建模的各個階段進行干預。隨著建模工作的不斷深入，初步建立的模型需要不斷的細化與更新，通過動態(tài)增量等手段，對基于鉆孔與剖面的數據等進行及時更新，從而形成更加接近實際城市地質狀況的三維立體模型。

2城市三維地質建模及其在城鎮(zhèn)化建設中的應用

2.1在城市規(guī)劃中的應用

城鎮(zhèn)化建設過程中，科學、合理、優(yōu)質的城市規(guī)劃，有助于減輕城市污染、合理配置城市建設資源。在城市規(guī)劃中，工程建設地質層的完整性與合理利用，是城市規(guī)劃價值的重要體現(xiàn)。工程建設需要符合城市建設的可持續(xù)發(fā)展目標，利用城市三維地質建模在城鎮(zhèn)化建設中的有效應用，則能夠很好的實現(xiàn)這一建設目標。在正式開展工程建設之前，對該地質資源進行全面調查，重點部分包括城市地下水質及水位深度，通過對地質結構相關數據的整合與分析，明確該地質的巖土特性。綜合整體數據信息后，通過三維立體技術與計算機顯示技術就能夠對該地質結構模型進行準確呈現(xiàn)，明確不同工程建設計劃的建設效果，從而引導制定城市規(guī)劃與建設的正確方案。

2.2在地鐵隧道選線施工中的應用

在城鎮(zhèn)化建設中，尤其是大型城市與特大型城市的發(fā)展建設中，地鐵隧道屬于交通體系中的重要組成部分，地鐵隧道的合理選線，不僅需要對社會經濟等因素進行全面考慮，還需要對地下空間的地質狀況進行準確測量與分析。在實際施工過程中，由于巖土類型的差異，對施工成本、施工安全以及運行安全都會產生重要影響，而通過三維地質建模，則能夠在前期階段避免或解決相關風險隱患。利用城市三維地質結構模型模擬地鐵與隧道線路，進而通過切割形成整體運行范圍內的地質剖面；還可利用OpenGL技術與三維可視化技術，針對三維地質結構模型中的線路預選位置進行模擬開挖操作，并通過相應的數據分析指導城市地鐵隧道線路的規(guī)劃工作，優(yōu)化選線，并指導實際施工的順利進行，降低施工與運行事故率[2]。

2.3在新城建設中的應用

以北京市的城鎮(zhèn)化建設為例，在前期城市地質調查工作過程中，順義新城、亦莊經濟開發(fā)區(qū)、通州新城都在調查范圍內，進行了相應的三維地質結構模型，應用到了實際新城建設當中。其中，通州新城的三維地質結構模型中，工程層模型的構建利用地表遙感影像數據，對整個通州新城不同位置、不同地下深度的巖性變化情況作出了真實反映；而通州新城的承載力屬性模型，則如實反映了通州新城三維地質空間結構中任意一點的承載力狀況。城鎮(zhèn)化建設中，對于重點工程建設也需要充分利用城市三維地質建模，為相關項目的勘查與實際施工提供有力支撐，還能將項目地質中存在的巖溶塌陷災害等問題對項目安全的影響降到最低。

2.4在資源開發(fā)中的應用

在實際城鎮(zhèn)化建設當中，新能源的開發(fā)與利用是政府部門鼓勵的一種舉措，如，地熱作為一種優(yōu)質的清潔能源，在北京的在城鎮(zhèn)化建設中，地熱能源的勘查就得到了相關政府的大力支持。北京地區(qū)擁有較為豐富的地熱資源，主要分布在包含延慶盆地在內的平原地區(qū)，多屬于盆地傳導型的中低溫熱田，主要的熱儲層包括：薊縣系霧迷山組的硅質白云巖，在全區(qū)域內都有分布；寒武系奧陶系灰?guī)r，多分布與立水橋、鳳河營、小湯山東南位置等局部范圍內。依據實際數據整合，針對北京市的霧迷山組、奧陶系與寒武系構建三維地質結構模型，能夠詳細的反映出熱儲層分布狀況，對地熱資源的開發(fā)與勘查等具有重要的指導意義[3]。

3結束語

綜上所述，通過對城市三維地質建模及其在城鎮(zhèn)化建設中的應用探究，對進一步推動我國的城鎮(zhèn)化建設具有重要意義。通過有效應用，能夠建立起完備的地質結構層面模型，以客觀的形式對城市地質構造的復雜演變進行展示，為城市規(guī)劃提供新的思路與可靠性依據。因此，應重視對城市三維地質建模的相關研究，拓展其應用范圍，從而有效緩解城市土地資源與城市人口之間的激烈矛盾、改善城市整體建設環(huán)境、優(yōu)化城市整體交通體系。

參考文獻

[1]王浩天，李一波，席劍輝.三維地質建模技術及其在城市建設中的應用[J].測繪科學，2010，35（05）：220~222.

[2]唐超.三維地質建模及可視化研究在城市地質工作中的應用探討[J].中國礦業(yè)，2016，25（S2）：347~350.

[3]唐丙寅.城市第四系沉積相三維可視化精細建模研究[D].中國地質大學，2015.

作者:遲秀成 徐宏斌 王繼強 單位:河北省地礦局第四水文工程地質大隊