1、浅谈岩土工程勘察数据的三维可视化 摘要：本文以岩土工程勘察数据的三维可视化技术为研究对象，针对相关问题展开了讨论。文章首先阐述了岩土工程勘察中的三维可视化技术的概念，然后在分析岩土工程勘察中的三维可视化应用意义的基础之上，对三维岩土工程信息系统的相关问题进行了阐述。希望本文的研究能够为岩土工程勘察的实践工作提供一些借鉴和参考。 关键词：岩土工程；勘察数据；三维可视化 Geotechnical engineering investigation data visualizationZhang DaojinAbstract: Based on the geotechnical engineerin
2、g survey and data visualization technology as the research object, in view of the related question discussring investigation of three-dimensional visualization technology concept, then in the analysis of geotechnical engineering investigation of the three-dimensional visualization application signif
3、icance foundation, three-dimensional geotechnical engineering information system related problems discuscal engineering practice to provide some reference and referedimensional visualization 一、岩土工程勘察中的三维可视化技术 可视化是指在人脑中形成对某物或者某人的图像，是一个心智处理过程，促进对事物的观察力及建立概念等。可视化的主要功能是透视不可见的现象和知识，将专家头脑中的隐性知识以一定程度形象化地表达
4、出束。 随着岩土工程 勘察技术的发展，人们在地表的工程活动越来越频繁，开发规模也越来越大，获得了愈来愈多的海量数据。然而，面对这些庞大的、抽象的、单调的数字符号表达的数据，人们识别、分析和解释这些数据面临着巨大的困难。随着计算机科学与技术的发展，已赋予可视化新的含义，形成了 “ 科学计算可视化 ” ，并成为现代的一个研究热点。 二、岩土工程勘察中的三维可视化应用的意义 岩土工程勘察中的三维可视化研究和应用，是对计算机辅助岩土工程(CAGE)系统的重要补充，是对勘察数据处理结果的直观表达。不仅如此，地面以下，岩土工程介 质及其属性的三维可视化表达将成为新世纪地下空间规划、建设、开发、利用的有力工
5、具。 目前我国正处于高速发展的新时期：地铁路网在延伸，旧城在改造，重大的工程建设不断涌现新的岩土工程问题。每项工程从可行性研究、立项、规划、勘测、初步设计到施工图签发，各个环节都十分复杂，要花费大量的资源。在地下结构工程中，由于工程的隐蔽性、地质条件的复杂多变性和岩土体工程特性的样性，人们需要更加直观的模式反映岩土层、岩土工程结构信息，以指导工程的设计与施工。现有的工程勘察部门提交的地层数据、地形测量数据、现场踏勘资料、水 文勘探资料、探槽和探洞资料等勘察成果，种类繁多，内容详实，但这些资料多以表格、文字、图表、图纸等格式保存，严重存在数据管理分散，共享率低，更新速度慢等问题；而且，这些数据资
6、料 80都牵涉到相关的空间属性，即信息依存予地理位置，因此大多数的科学研究都需要我们进行相关的空间分析。 三、三维岩土工程信息系统 1、系统原理 “ 三维岩土工程信息系统 ” 的数据来源主要为岩土工程勘察钻孔数据以及地形、地貌和建、构筑物等各种平面设计图形或数据。系统采用工程勘察钻孔数据建立二维工程地质剖面，并通过 系统的三维地质结构建模和工程对象建模工具形成地层、地质构造、地下水、建构筑物、基坑、隧道及地下建筑等三维结构模型或三维岩土工程属性模型，并对模型运用各种分析操作生成岩土工程所需的数值面、数值体等数据。 三维结构建模是指根据钻孔、剖面图、地形图、地质图、物探资料等，建立反映地质体空间
7、形态和拓扑关系的三维几何模型，通过地质体边界表面的刻画，实现地质体三维结构的表达。三维地质模型自动构建采用了基于交叉折剖面的建模算法，分为剖面数据准备、地质界面建模、边界面建模和封闭成体等几个步骤。 属性模型 采用了多级线性结构、无指针无位置码的海量虚拟八叉树模型，采用基于规则分块的多级压缩机制实现了海量属性数据的高效压缩和组织。八叉树是一种基于规则八分原则，采用递归分解方式形成的分层树形结构，八叉树模型的建立过程是：八叉树的根结点对应整个物体空间，如果它完全被物体占据将该节点记为 F；如果它内部没有物体将该节点标记为 E；如果它被物体部分占据将该节点标记为 P 并将它分割成八个子立方体对每一
8、个子立方体进行同样的处理。海量八叉树模型的提出满足了对海量真三维地学属性数据进行有效建模的要求，使得三维岩土工程信息系统的功能更 加丰富和实用，为污染物的运移扩散和浓度分布表达等提供了有力的工具。 2、系统功能 三维岩土工程信息系统是岩土工程勘察信息系统的重要组成部分，它不单单等同于地矿、石油、水利专业的三维建模软件，更有其自身的特点和专长，对岩土工程中关心的各个关键要素 (地层、钻孔、地下水、基槽、地表、地下构筑物、污染物等 )都进行了很好的三维可视化表达。 3、系统应用 三维岩土工程信息系统的建模功能具有直观、高效、便利等特点，在岩土工程地下空间开发利用领域有着广阔的应用前景。为了方便、高
9、效、逼真地实现三维多元数据的一体化显示，相关学者提出了可视化框架和数据的分离问题，即可考虑采用基于数据引擎和三维可视化引擎的解决策略。另一方面，需要研究针对结构模型的面绘制和针对属性模型的体绘制之间的融合问题。 对三维岩土工程信息系统的多元数据的一体化集成显示问题进行的探索包括 :地上、地下一体化显示 :将地表 DEM模型、遥感影像、地质图、地物模型、地下三维结构模型和地质属性模型等空间信息进行集成显示，构建整个区域的多层次立体三维模型，给用户一个统一的整体展示。它将地质体及其关键地物形象直观地展现在分析者面 前，能够最大限度的增强地质分析的直观性和准备性，使之做出符合地质现象分布变化规律的工
10、程设计与施工方案，从而减少人类对地质问题认识的盲目性以及地下工程设计、施工面临的风险。 理论、实验和学科计算机技术已成为二十一世纪学科发展的三大支柱。随着计算机硬件、软件技术的快速发展，计算机在学科中的应用几乎每时每刻都在刷新。岩土工程三维信息化技术是计算机在岩土工程领域中的开拓、创新与发展，地层的三维表达必将成为今后有关专业的热点和难点问题。 参考文献 1、潘桩，方裕，屈红刚 .三维地质建模若干 基本问题探讨【 J】 .地理与地理信息科学 .2007(3):15. 2、李志枚朱庆 .数字高程模型【 M】 .武汉 :武汉测绘科技大学出版社，2000. 3、袁玉珠 .地形三维可视化方法研究【 D】 .西安科技大学， 2006.
