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【摘要】中国的城镇化发展进程逐渐加快，推动了城市地质工程的不断增多，而城市三维地质建模的有效应用，能在很大程度上提升对城市与乡镇的地质环境预测准确性。基于此，本文就城市三维地质建模及其构建优先展开分析，并进一步对其在城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设与资源开发中的应用状况进行了相关探究。
【关键词】城市三维地质建模；城镇化建设；地铁隧道选线施工
前言
在当前国内的整体经济环境中，城镇化已经成为必然发展趋势，且发展速度正在不断加快。城镇化建设在很大程度上促进了整体国民经济的提升与国家的现代化、科技化发展，但对城市的地质环境也造成了严重的危害；城市人口骤增也与城市土地资源紧缺状况形成了激烈的矛盾。三维地质建模中的可视化技术手段的适时出现，利用其地质结构的专业数据库，完善建立服务于城市建设与管理的平台，有助于综合配置城镇化建设资源。
1城市三维地质建模
1.1模型概述
城市三维地质建模的实现，需要科学运用三维立体技术，将城市地表与地下空间进行清晰呈现。通过此种建筑模型能够更加直观、具体的观测城市整体的地质资源结构特征。一般来说城市三维地质建模可分为结构模型数据、建模源数据、属性模型、数字地面模型等类别，主要应用技术为计算机信息技术。与传统地质建模中的二维平面建模相比，城市三维地质建模的价值作用更为显著，对城市结构的全面还原与立体展示，使工程数据更具真实性。在现阶段的城镇化建设进程中，土地资源紧缺、土质环境发生严重变化、地下水资源遭到严重污染，且城市建筑呈现出密集建设趋势，建设工作日益繁杂，由此能够明确城市地质工作的重要性。在实际应用过程中，城市三维地质建模表现出以下特点：①融入了钻孔数据、音频文件、物化探技术等多方面内容体现了其多元化特点；②对城市地质结构的真实模拟、还原与再现体现了其多维化特点；③模型包含断层数据、地表模型数据等体现了其数据量大的特点。
1.2模型构建
城市三维地质结构模型的构建是地质调查工作中三维信息技术应用的重点与难点，这是由于地质数据本身的复杂性、不确定性、信息不完备性等特点决定的。因此，在构建城市三维地质结构模型的过程中，要遵循“三多”思路开展建模工作：（1）多元数据应用；面对数据源，要综合多种数据类型，如包括岩屑、岩心录井资料在内的钻孔资料、物化探数据、地质图、地形图、地质剖面图、DEM等，利用现有的、可利用的、全面的数据资料，通过有效整合分析，提高模型控制[1]。（2）多方法集成与协同应用；地质本身的情况复杂性与多解性，制约了城市三维地质建模的普遍适用性，在实际工作中，更多的是针对地质的不同复杂程度制定出综合多种方法与策略的解决方案。例如，综合钻孔数据、轮廓线数据、平行剖面、三维体布尔操作、交叉折剖面等数据资料进行建模。在有些地质状况较为简单的、钻孔数据较为充分的三维模型，利用基于钻孔数据的自动化建模技术能够实现；若城市基岩模型中显示该地质存有断层状况，此时需要应用基于交叉折剖面的建模技术。（3）多层次干预；地质本身的情况复杂性与多解性，制约了计算机自动化的全面应用。在城市三维地质模型的构建需要具备丰富的三维地质知识、多种便捷的交互式工具，对建模的各个阶段进行干预。随着建模工作的不断深入，初步建立的模型需要不断的细化与更新，通过动态增量等手段，对基于钻孔与剖面的数据等进行及时更新，从而形成更加接近实际城市地质状况的三维立体模型。
2城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用
2.1在城市规划中的应用
城镇化建设过程中，科学、合理、优质的城市规划，有助于减轻城市污染、合理配置城市建设资源。在城市规划中，工程建设地质层的完整性与合理利用，是城市规划价值的重要体现。工程建设需要符合城市建设的可持续发展目标，利用城市三维地质建模在城镇化建设中的有效应用，则能够很好的实现这一建设目标。在正式开展工程建设之前，对该地质资源进行全面调查，重点部分包括城市地下水质及水位深度，通过对地质结构相关数据的整合与分析，明确该地质的岩土特性。综合整体数据信息后，通过三维立体技术与计算机显示技术就能够对该地质结构模型进行准确呈现，明确不同工程建设计划的建设效果，从而引导制定城市规划与建设的正确方案。
2.2在地铁隧道选线施工中的应用
在城镇化建设中，尤其是大型城市与特大型城市的发展建设中，地铁隧道属于交通体系中的重要组成部分，地铁隧道的合理选线，不仅需要对社会经济等因素进行全面考虑，还需要对地下空间的地质状况进行准确测量与分析。在实际施工过程中，由于岩土类型的差异，对施工成本、施工安全以及运行安全都会产生重要影响，而通过三维地质建模，则能够在前期阶段避免或解决相关风险隐患。利用城市三维地质结构模型模拟地铁与隧道线路，进而通过切割形成整体运行范围内的地质剖面；还可利用OpenGL技术与三维可视化技术，针对三维地质结构模型中的线路预选位置进行模拟开挖操作，并通过相应的数据分析指导城市地铁隧道线路的规划工作，优化选线，并指导实际施工的顺利进行，降低施工与运行事故率[2]。
2.3在新城建设中的应用
以北京市的城镇化建设为例，在前期城市地质调查工作过程中，顺义新城、亦庄经济开发区、通州新城都在调查范围内，进行了相应的三维地质结构模型，应用到了实际新城建设当中。其中，通州新城的三维地质结构模型中，工程层模型的构建利用地表遥感影像数据，对整个通州新城不同位置、不同地下深度的岩性变化情况作出了真实反映；而通州新城的承载力属性模型，则如实反映了通州新城三维地质空间结构中任意一点的承载力状况。城镇化建设中，对于重点工程建设也需要充分利用城市三维地质建模，为相关项目的勘查与实际施工提供有力支撑，还能将项目地质中存在的岩溶塌陷灾害等问题对项目安全的影响降到最低。
2.4在资源开发中的应用
在实际城镇化建设当中，新能源的开发与利用是政府部门鼓励的一种举措，如，地热作为一种优质的清洁能源，在北京的在城镇化建设中，地热能源的勘查就得到了相关政府的大力支持。北京地区拥有较为丰富的地热资源，主要分布在包含延庆盆地在内的平原地区，多属于盆地传导型的中低温热田，主要的热储层包括：蓟县系雾迷山组的硅质白云岩，在全区域内都有分布；寒武系奥陶系灰岩，多分布与立水桥、凤河营、小汤山东南位置等局部范围内。依据实际数据整合，针对北京市的雾迷山组、奥陶系与寒武系构建三维地质结构模型，能够详细的反映出热储层分布状况，对地热资源的开发与勘查等具有重要的指导意义[3]。
3结束语
综上所述，通过对城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用探究，对进一步推动我国的城镇化建设具有重要意义。通过有效应用，能够建立起完备的地质结构层面模型，以客观的形式对城市地质构造的复杂演变进行展示，为城市规划提供新的思路与可靠性依据。因此，应重视对城市三维地质建模的相关研究，拓展其应用范围，从而有效缓解城市土地资源与城市人口之间的激烈矛盾、改善城市整体建设环境、优化城市整体交通体系。
参考文献
[1]王浩天，李一波，席剑辉.三维地质建模技术及其在城市建设中的应用[J].测绘科学，2010，35（05）：220~222.
[2]唐超.三维地质建模及可视化研究在城市地质工作中的应用探讨[J].中国矿业，2016，25（S2）：347~350.
[3]唐丙寅.城市第四系沉积相三维可视化精细建模研究[D].中国地质大学，2015.
作者:迟秀成 徐宏斌 王继强 单位:河北省地矿局第四水文工程地质大队