淺議水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)集成處理

■趙 陽(yáng) ■開(kāi)封黃河工程開(kāi)發(fā)有限公司，河南 開(kāi)封 475000

因水利水電工程是一項(xiàng)工程量大、工期長(zhǎng)、涉及面廣的工程，在對(duì)其施工的過(guò)程中容易受到多種因素的影響，尤其是地質(zhì)條件。為了可以為水利水電工程科學(xué)選址，并促進(jìn)后續(xù)工程施工順暢、安全進(jìn)行，加強(qiáng)水利水電工程地質(zhì)勘查，獲得有利的地質(zhì)數(shù)據(jù)。但因目前地質(zhì)勘測(cè)手段較多，獲得的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)較多，需要對(duì)其合理的集成處理，才能夠得到具有較高應(yīng)用價(jià)值的地質(zhì)數(shù)據(jù)。而要想實(shí)現(xiàn)這一目的，就需要采用適合的且有效的方法來(lái)耦合、處理多源地質(zhì)數(shù)據(jù)［1］。對(duì)此，筆者將結(jié)合某工程實(shí)例，就如何集成處理水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和探討。

1 工程概述

地處于揚(yáng)子板塊西緣松潘－甘孜造山帶南的木里弧形構(gòu)造帶的水利水電工程，設(shè)置在復(fù)雜的地質(zhì)條件上，即地層普遍變質(zhì)、存在斷裂面及褶皺。為了保證此水利水電工程在如此復(fù)雜的地質(zhì)條件下有效應(yīng)用，相關(guān)工作人員對(duì)工程所在的長(zhǎng)方形地質(zhì)研究區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期的勘測(cè)，獲得了大量的地質(zhì)勘測(cè)資料和研究結(jié)果，經(jīng)過(guò)梳理，可以提供的水利水電工程地質(zhì)資料有：地質(zhì)平面圖和數(shù)據(jù)地形、8個(gè)從壩址上游到下游展布的橫剖面圖、5個(gè)左右岸分布的縱剖面圖，19個(gè)不同高程的平切面圖，以及其他沿各種建筑物軸線剖切的剖面圖等。

2 水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的分析

基于以上水利水電工程勘測(cè)資料，要想對(duì)資料中的勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的集成與處理，首先需要進(jìn)行的工作就是對(duì)水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的、詳細(xì)的、深入的分析。因水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)的任務(wù)與要求是調(diào)查地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)、水文地質(zhì)等，通過(guò)以上內(nèi)容來(lái)分析地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)而探究地質(zhì)條件是否危害水利水電工程。在分析水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)從地質(zhì)勘測(cè)的任務(wù)和要求出發(fā)來(lái)分析。具體的做法是：

(1)分析地表空間數(shù)據(jù)。地表空間數(shù)據(jù)主要包括等高線、遙感信息數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)可以反映研究區(qū)域的地形地貌、地層構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)等方面。因此，在對(duì)地表空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算機(jī)來(lái)繪制一定比例的地形圖，再將地表空間數(shù)據(jù)填入地形圖中，從而合理分析研究區(qū)域的地質(zhì)條件。

(2)分析地下空間數(shù)據(jù)，地下空間數(shù)據(jù)包括物探數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)能夠反映地層巖性分層、不良地質(zhì)體、地質(zhì)屬性等。對(duì)地下空間數(shù)據(jù)的分析，同樣是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪，在制定地下空間數(shù)據(jù)分類表，進(jìn)行詳細(xì)的分析數(shù)據(jù)，明確工程地質(zhì)深部及工程地質(zhì)問(wèn)題。

(3)地質(zhì)數(shù)據(jù)連續(xù)化處理。因水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的分析，主要是為多源地質(zhì)數(shù)據(jù)繼承和處理做準(zhǔn)備，因此在分析地質(zhì)數(shù)據(jù)后，還要利用各種手段來(lái)處理離散的、不確定的數(shù)據(jù)，時(shí)期轉(zhuǎn)化連續(xù)確定的數(shù)據(jù);定性數(shù)據(jù)描述的定量化，利用數(shù)值型數(shù)據(jù)或圖形數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)，為后續(xù)集成處理地質(zhì)數(shù)據(jù)做鋪墊，同時(shí)也利于提高地質(zhì)數(shù)據(jù)的使用價(jià)值［2］。

3 水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的集成處理

為了能夠合理的集成處理以上工程的多源地質(zhì)數(shù)據(jù)，采用耦合多源數(shù)據(jù)的剖面生成方法來(lái)處理是非常適合的，有利于詳細(xì)說(shuō)明工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)和空間分布關(guān)系。

3．1 耦合多源地質(zhì)數(shù)據(jù)，生成水利水電工程地質(zhì)剖面

水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)解譯分析的目的是為了弄清工程去復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)和空間布局關(guān)系，進(jìn)而了解工程區(qū)的地形地貌、地層巖性以及地質(zhì)構(gòu)造，為評(píng)估工程建設(shè)是否可行提供依據(jù)。耦合多源數(shù)據(jù)的剖面生成方法的具體應(yīng)用是：

(1)合理分類多源地質(zhì)數(shù)據(jù)

根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和使用方式，將多源地質(zhì)數(shù)據(jù)分為直接可用數(shù)據(jù)和間接圖形數(shù)據(jù)。直接可用數(shù)據(jù)包括鉆孔所獲的數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)都是研究區(qū)域地質(zhì)最原始的數(shù)據(jù)，具有精確度高、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，將這些數(shù)據(jù)集合在一起，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中予以保存，可以在工程地質(zhì)剖面生成中直接運(yùn)用。間接圖形數(shù)據(jù)包括地質(zhì)點(diǎn)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的精確度不高，且精確程度不一致，使得數(shù)據(jù)無(wú)法直接應(yīng)用，因此利用這些數(shù)據(jù)繪制不同精度的圖，如地層柱狀圖、構(gòu)造地質(zhì)圖等，再利用AutoCAD平臺(tái)進(jìn)行二維存儲(chǔ)［3］。

(2)耦合多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的地質(zhì)剖面的生成

基于多源工程地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)，利用耦合多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的地質(zhì)剖面生成方法來(lái)生成地質(zhì)剖面，需要注意加強(qiáng)以下方面：

其一，對(duì)能夠反映地質(zhì)測(cè)繪、勘探等相關(guān)方面的地形平面圖進(jìn)行數(shù)字化處理，如此地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)將準(zhǔn)確的分布在等高線、構(gòu)造輪廓線等，使地質(zhì)平面更加清晰化、準(zhǔn)確化、數(shù)字化。

其二，結(jié)合工程需要在平面圖上交互定義剖面位置，設(shè)置工程需要的地質(zhì)剖面線，即圖一中A—A'剖面線。

其三，在平面圖的基礎(chǔ)上，對(duì)剖切面與地形面形成的交點(diǎn)、巖層界面與斷層跡線形成的交點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而明確地形線、巖層界線、斷層線。

其四，自動(dòng)導(dǎo)入鉆孔、平硐數(shù)據(jù)并分析各地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀，并利用樣條曲線技術(shù)處理巖層界線及其他界線，使其平滑［4］。

3．2 水利水電工程地質(zhì)綜合數(shù)據(jù)的集成處理

基于以上對(duì)工程地質(zhì)勘測(cè)資料的分析和勘測(cè)數(shù)據(jù)的耦合，將所生成的工程地質(zhì)剖面按照統(tǒng)一的“層(layer)”進(jìn)行分層歸類，進(jìn)而獲得集成處理的地質(zhì)數(shù)據(jù)。在水利水電工程地質(zhì)剖面自動(dòng)分層和集成的步驟為：

(1)定位二維剖面圖。將所有生成的地質(zhì)剖面圖的橫剖面、縱剖面、平切面進(jìn)行定位處理，并標(biāo)明橫剖面和縱剖面的名稱、段數(shù)、起始坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)，平切面的名稱和高程，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

(2)將二維剖面線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)據(jù)。在AutoCAD平面中將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的縱剖面、橫剖面、平切面的相關(guān)數(shù)據(jù)提取出來(lái)，利用這三個(gè)剖面標(biāo)注的坐標(biāo)進(jìn)行三維處理，從而形成三維數(shù)據(jù)。

(3)剖面線的自動(dòng)分層。由于兩條不同剖面線之間存在交點(diǎn)則表明同屬一個(gè)圖層。在剖面想自動(dòng)分層設(shè)置中，可以以此為依據(jù)來(lái)對(duì)每條剖面進(jìn)行自動(dòng)求交判斷，進(jìn)而獲得每條剖面線上數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

(4)匯總分層數(shù)據(jù)。為保證每條剖面線上的數(shù)據(jù)可以合理應(yīng)用，在數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)數(shù)據(jù)的屬性來(lái)分類數(shù)據(jù)，形成各類別的數(shù)據(jù)集合，最終匯總在一個(gè)總的數(shù)據(jù)集合Ω中［5］。

4 結(jié)束語(yǔ)

盡管水利水電工程多元地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的集成處理比較繁瑣和復(fù)雜，但科學(xué)、合理的集成處理多源地質(zhì)數(shù)據(jù)，可以了解工程區(qū)地質(zhì)地形、地質(zhì)巖性、地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)而可以分析出工程區(qū)地質(zhì)情況及地質(zhì)問(wèn)題，為合理的為評(píng)估工程建設(shè)是否可行提供依據(jù)。所以，水利水電工程多元地質(zhì)數(shù)據(jù)集成處理是非常必要的。

［1］王剛，李明超，周四寶等．水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)集成處理與分析［J］．水利水電科技進(jìn)展，2015，35(2)：73 －76，84．

［2］劉誠(chéng)．基于三維統(tǒng)一模型的水利水電工程地質(zhì)信息分析［J］．價(jià)值工程，2010，29(15)：39 －39．

［3］李明超，繆正建，劉菲等．復(fù)雜地質(zhì)曲面三維插值—逼近擬合構(gòu)造方法［J］．中國(guó)工程科學(xué)，2011，13(12)：103 －107．

［4］王正．水利水電工程三維地質(zhì)建模可視化技術(shù)研究［D］．中南大學(xué)，2013．

［5］梁昌玉．水電工程地質(zhì)體三維建模及其可視化研究［D］．蘭州大學(xué)，2010．