淺議水利水電工程多源地質數據集成處理

■趙 陽 ■開封黃河工程開發有限公司，河南 開封 475000

因水利水電工程是一項工程量大、工期長、涉及面廣的工程，在對其施工的過程中容易受到多種因素的影響，尤其是地質條件。為了可以為水利水電工程科學選址，并促進后續工程施工順暢、安全進行，加強水利水電工程地質勘查，獲得有利的地質數據。但因目前地質勘測手段較多，獲得的地質勘測數據較多，需要對其合理的集成處理，才能夠得到具有較高應用價值的地質數據。而要想實現這一目的，就需要采用適合的且有效的方法來耦合、處理多源地質數據［1］。對此，筆者將結合某工程實例，就如何集成處理水利水電工程多源地質數據進行分析和探討。

1 工程概述

地處于揚子板塊西緣松潘－甘孜造山帶南的木里弧形構造帶的水利水電工程，設置在復雜的地質條件上，即地層普遍變質、存在斷裂面及褶皺。為了保證此水利水電工程在如此復雜的地質條件下有效應用，相關工作人員對工程所在的長方形地質研究區域進行長期的勘測，獲得了大量的地質勘測資料和研究結果，經過梳理，可以提供的水利水電工程地質資料有：地質平面圖和數據地形、8個從壩址上游到下游展布的橫剖面圖、5個左右岸分布的縱剖面圖，19個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 水利水電工程地質勘測數據的分析

基于以上水利水電工程勘測資料，要想對資料中的勘測數據進行合理的集成與處理，首先需要進行的工作就是對水利水電工程地質勘測數據進行全面的、詳細的、深入的分析。因水利水電工程地質勘測的任務與要求是調查地層巖性、地質構造、物理地質、水文地質等，通過以上內容來分析地質現象及地質問題，進而探究地質條件是否危害水利水電工程。在分析水利水電工程地質勘測數據，應從地質勘測的任務和要求出發來分析。具體的做法是：

(1)分析地表空間數據。地表空間數據主要包括等高線、遙感信息數據等，這些數據可以反映研究區域的地形地貌、地層構造、地層巖性、水文地質等方面。因此，在對地表空間數據進行分析時，應當利用計算機來繪制一定比例的地形圖，再將地表空間數據填入地形圖中，從而合理分析研究區域的地質條件。

(2)分析地下空間數據，地下空間數據包括物探數據等，這些數據能夠反映地層巖性分層、不良地質體、地質屬性等。對地下空間數據的分析，同樣是利用計算機進行地質測繪，在制定地下空間數據分類表，進行詳細的分析數據，明確工程地質深部及工程地質問題。

(3)地質數據連續化處理。因水利水電工程地質勘測數據的分析，主要是為多源地質數據繼承和處理做準備，因此在分析地質數據后，還要利用各種手段來處理離散的、不確定的數據，時期轉化連續確定的數據;定性數據描述的定量化，利用數值型數據或圖形數據來表達，為后續集成處理地質數據做鋪墊，同時也利于提高地質數據的使用價值［2］。

3 水利水電工程多源地質數據的集成處理

為了能夠合理的集成處理以上工程的多源地質數據，采用耦合多源數據的剖面生成方法來處理是非常適合的，有利于詳細說明工程地質結構的幾何形態和空間分布關系。

3．1 耦合多源地質數據，生成水利水電工程地質剖面

水利水電工程多源地質數據解譯分析的目的是為了弄清工程去復雜地質結構的幾何形態和空間布局關系，進而了解工程區的地形地貌、地層巖性以及地質構造，為評估工程建設是否可行提供依據。耦合多源數據的剖面生成方法的具體應用是：

(1)合理分類多源地質數據

根據數據的類型和使用方式，將多源地質數據分為直接可用數據和間接圖形數據。直接可用數據包括鉆孔所獲的數據、屬性數據等。這些數據都是研究區域地質最原始的數據，具有精確度高、實用性強等特點，將這些數據集合在一起，存儲在數據庫中予以保存，可以在工程地質剖面生成中直接運用。間接圖形數據包括地質點數據、遙感數據等。這些數據的精確度不高，且精確程度不一致，使得數據無法直接應用，因此利用這些數據繪制不同精度的圖，如地層柱狀圖、構造地質圖等，再利用AutoCAD平臺進行二維存儲［3］。

(2)耦合多源地質數據的地質剖面的生成

基于多源工程地質勘測數據，利用耦合多源地質數據的地質剖面生成方法來生成地質剖面，需要注意加強以下方面：

其一，對能夠反映地質測繪、勘探等相關方面的地形平面圖進行數字化處理，如此地質勘測數據將準確的分布在等高線、構造輪廓線等，使地質平面更加清晰化、準確化、數字化。

其二，結合工程需要在平面圖上交互定義剖面位置，設置工程需要的地質剖面線，即圖一中A—A'剖面線。

其三，在平面圖的基礎上，對剖切面與地形面形成的交點、巖層界面與斷層跡線形成的交點進行計算，進而明確地形線、巖層界線、斷層線。

其四，自動導入鉆孔、平硐數據并分析各地質結構產狀，并利用樣條曲線技術處理巖層界線及其他界線，使其平滑［4］。

3．2 水利水電工程地質綜合數據的集成處理

基于以上對工程地質勘測資料的分析和勘測數據的耦合，將所生成的工程地質剖面按照統一的“層(layer)”進行分層歸類，進而獲得集成處理的地質數據。在水利水電工程地質剖面自動分層和集成的步驟為：

(1)定位二維剖面圖。將所有生成的地質剖面圖的橫剖面、縱剖面、平切面進行定位處理，并標明橫剖面和縱剖面的名稱、段數、起始坐標、終點坐標，平切面的名稱和高程，并存儲在數據庫中。

(2)將二維剖面線數據轉換為三維數據。在AutoCAD平面中將存儲在數據庫中的縱剖面、橫剖面、平切面的相關數據提取出來，利用這三個剖面標注的坐標進行三維處理，從而形成三維數據。

(3)剖面線的自動分層。由于兩條不同剖面線之間存在交點則表明同屬一個圖層。在剖面想自動分層設置中，可以以此為依據來對每條剖面進行自動求交判斷，進而獲得每條剖面線上數據，存儲在數據庫中。

(4)匯總分層數據。為保證每條剖面線上的數據可以合理應用，在數據庫中，根據數據的屬性來分類數據，形成各類別的數據集合，最終匯總在一個總的數據集合Ω中［5］。

4 結束語

盡管水利水電工程多元地質勘測數據的集成處理比較繁瑣和復雜，但科學、合理的集成處理多源地質數據，可以了解工程區地質地形、地質巖性、地質構造，進而可以分析出工程區地質情況及地質問題，為合理的為評估工程建設是否可行提供依據。所以，水利水電工程多元地質數據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數據集成處理與分析［J］．水利水電科技進展，2015，35(2)：73 －76，84．

［2］劉誠．基于三維統一模型的水利水電工程地質信息分析［J］．價值工程，2010，29(15)：39 －39．

［3］李明超，繆正建，劉菲等．復雜地質曲面三維插值—逼近擬合構造方法［J］．中國工程科學，2011，13(12)：103 －107．

［4］王正．水利水電工程三維地質建模可視化技術研究［D］．中南大學，2013．

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