地表空间数据在水利水电工程地质三维建模中的实践

地表空间数据主要通过工程地质测绘工作获得,主要包括地形等高线、地质点数据和遥感信息数据等。工程地质测绘就是根据野外调查和遥感技术综合研究工程区的地质条件,如地层、岩性、地质构造、地貌条件、水文地质条件等,填绘在适当比例尺的地形图上加以综合反映。

(1)地形空间数据。地形在水利水电工程建设中不可缺少,起着非常重要的作用。地形空间数据是通过地形测量得到的,即通过经纬仪或GPS等仪器测出地形起伏变化处的坐标、高程而绘制成一定比例尺的地形图。其数据源主要包括三类:等高线、集水线和地面特殊点的高程数据(如最高点、最低点、地形鞍部点和构成地形骨架的河流、山脊上的点等)。图4.1显示了一个包含这三类数据集的例子,其高程标注实际上对一些地形特征作了编码。

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图4.1　地形空间数据示例

(2)地质点数据。地质点测绘是指对地表露头的观察与测绘,主要运用于具有复杂地质条件的大型水利水电工程,所获得的数据精度高,但工作量大,是构建一个工程区地质框架的最初资料。该方法首先在工程区沿地质界线或地质现象的边界布置地质观察点,然后逐点进行详细的观察描述,并记录地层岩性、地质构造、第四纪地貌、物理地质现象和水文地质条件等,尤其是与工程建筑有关的地质问题,最后通过实测资料连接各地质界线,并用罗盘仪或经纬仪测量地质观察点的实际位置,标定在地形图上。因此,地质点观测信息主要包括地质点位置、岩层产状要素、地质现象素描与照片、岩石标本等。

(3)遥感信息数据。遥感技术是近年来发展起来的一种先进的综合探测技术,在工程、水文勘察中得到了普遍的应用,一般运用于水利水电工程规划或初设阶段。遥感信息数据即利用遥感技术从空中获取地面实际影像(卫星或航空照片),它能真实地记录地表的综合景观特征和各种地物的个体特征。从遥感图像上通过地质解译标志可获得以下一些数据:①识别出图像上的地质体及地质现象,并能详细判明它们的各种特征;②各种地质体的边界;③地质体的岩层产状、构造线方位、岩体的出露面积等;④配合地面地质资料,分析、确定隐伏构造的存在及其分布范围;⑤通过编制地质构造解译图,综合分析各种地质体之间的成因联系、空间分布关系,为进一步研究工程区的地质构造特征提供可靠的信息。