基于开源GemPy的城市地下空间三维隐式势场建模方法研究

Research on the 3D implicit potential field modeling method for urban underground space based on the open-source GemPy

摘要

三维地质建模是城市地下空间规划和管理的重要基础工作。在地质科学大数据时代,当前三维建模逐渐转向三维隐式建模。常见的三维地质建模软件如GeoModeller、Surpac等都提供了隐式建模技术,但是上述商业软件均封装完好、并不开源。本文基于开源GemPy建模平台,重点实现了三维隐式势场建模技术与针对地层尖灭的建模方案,将算法方案加入GemPy底层建模架构,并以某城市地下空间为例,对三维地质精细化建模工程流程进行了验证。论文构建了基于研究区钻孔数据的建模数据集,采用势场法和泛克立格插值法建立城市三维地质模型,并针对城市地质中常见的地层尖灭进行了单独的布尔运算处理。为细致直观展示研究区三维地质模型地层界面的拟合情况,对共计18个工程地质层分别进行可视化。最后,对模型的精度采用分层K折交叉验证方法进行验证,并用皮尔逊相关系数(CC)等4种指标对建模效果进行衡量。对研究区的实验结果表明,基于开源GemPy的三维隐式势场地质建模方法针对城市地质构造具有一定通用性,并在精度上具有较好效果,可以为城市地下空间开发利用提供决策依据。

关键词

三维地质建模 / 隐式势场法 / GemPy / 地层尖灭 / 城市地下空间

Key words

three-dimensional geological modeling / implicit potential field method / GemPy / stratigraphic pinch-outs / urban subterranean space

基金资助

国家重点研发计划项目“煤矿灾害融合监控与决策数字化关键技术装备及示范应用(2022YFC3000083)”