有關GMS支持下城市地下空間三維工程地質地層建模的研究

何雙鳳，于 群，韓冬冰，方 巖，欒 嵐，劉琳娜

吉林省地質工程勘察院，吉林 長春 130012

隨著三維可視化技術的發展與運用，其中包含多種輔助軟件，GMS就是其一，GMS即地下水模型系統，是一種綜合性的用于地下水模擬的圖形處理軟件，該軟件的操作界面良好，處理功能強大，具有完美的三維可視化效果，目前在國際上已經得到廣泛的應用。

1 GMS軟件簡介

該軟件是集各類軟件功能于一體，可以從鉆孔到底層結構、從單元到系統、從平面到空間的系統性、綜合性、全面性的軟件。主要功能是對地下水溶質移動及地下水流進行模擬，在三維地質結構可視化方面的效果同樣顯著。其優勢主要表現在以下幾個方面∶

（1）水文地質概念模型的建立。在進行地下水數值模擬時，一般分為建立水文地質概念模型、數學模型、求解數學模型及模型識別和預報等幾個關鍵步驟。這其中最為關鍵的步驟就是水文地質概念模型的建立，這是其它模型建立的基礎，是模擬的前提。采用GMS軟件建立概念模型時，是基于一種概念化的方式，先采用特整體對模型的邊界及不同的參數區域進行表示，然后生成網格，最后在網格上將各個特整體轉換到相應的單元和位置，由于該方法較為繁瑣，因此一般只對一些簡單的模型創建中使用。而概念化的方法是對實體直接進行編輯，可以以文件的形式進行處理的數據。在這種方法基礎上建立的水文地質概念模型采用不同多邊形對不同參數區域進行表示，在最后的參數擬合中，可直接對多邊形進行操作。

（2）處理功能強大。GMS軟件在前處理中采用MODFLOW模塊對數據進行輸入并保存，這樣可以快捷的進行模塊的調用，實現可視化輸入。在后處理過程中，實現對計算結果的可視化。

（3）版本更新速度快。版本的更新速度決定了其功能的更加完善，在諸多地下水模擬軟件中，GMS軟件的更新速度更快，通過版本的升級，使得應用程序及模塊不斷的升級和完善，使得處理的功能更加的強大。

2 城市地下空間三維地質建模

2.1 收集城市信息資料

以白城市為例，整個項目總面積達到1 000多平方公里，工作內容主要包括根據各類鉆孔通過三維空間分析軟件，建立起三維第四系層序底層模型，選擇GMS軟件。此次工作主要收集各種地質報告及地質圖、鉆孔柱狀圖、剖面圖等信息。由于該市以往已經在地質調查及評價方面積累大量資料，對這部分資料進行核查發現存在一些問題。首先，地形復雜，工作面積大，部分資料只能粗略對地表進行描述；其次，地層結構復雜地區，缺少鉆孔資料，需要對現有資料進行調整，在原有資料基礎上加入高程點數據，滿足精度的要求；可以虛擬鉆孔，解決鉆孔不足的問題；對鉆孔數據進行補充和修正。最后調整整理后的資料，建立文件，以備GMS軟件的錄入使用。

2.2 三維地質模型構建

基于GMS軟件基礎進行建模時，首先要將地理地圖倒入軟件中進行定位，也就是建立坐標系。然后根據定位好的地理底圖，繪制邊界，然后把整理好的數據資料導入到GMS軟件中的Borehole模塊中，從而形成鉆孔數據，如圖1所示：

接著在鉆孔平面顯示模塊中進行操作，選擇Horizons-＞Solid命令，利用數據自動或手動生成地質體，建立其地址結構模型，如圖2所示，Solid則為水文地質結構模塊。

從建立的水文地質結構模型可以看出，其主要具備以下幾個特點：第一，對其中任意一層的地層可以展開來看；第二，對任意高程底層分布可以觀察到；第三，可以任意查看垂直部位的剖面圖；第四，對任意水平位置剖面可以查看；第五，對底層的分布可以組合或分解進行展現。該模型具有剖面切割隨意化、空間結構可視化、準確真實的特點，此外，根據其切割剖面還可以建立起立體剖面結構圖。

圖1 鉆孔平面顯示圖Fig.1 Drilling plane display

圖2 三維底層顯示圖Fig.2 3D bottom display

3 結束語

水文地質底層模型的建立，彌補可以往的城市建設、規劃中的不足，對一些沒有發揮作用的勘察資料而言，屬于重新開發利用。對這些資料的利用，降低了勘察所需要的經費，也是對城市地質整體規律及趨勢的預測。本文所研究的白城市建立地下土層三維可視化模型，為信息技術的利用提供了便捷，降低了技術人員的勞動量，提高了其工作的效率。

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