任明传 周梅香
沂源县南麻自然资源管理所 山东 淄博255000
摘要：传统的地质工作大多停留在二维层面的地质成果表达。如何实现“多规合一”、“一张蓝图”，使地质工作充分融入规划建设，发挥其特点，利用BIM技术的三维地质建模具有重大的现实意义。并且根据规划建设发展方向和整体的协同性，整图幅三维地质建模显得势在必行。本文主要分析基于BIM技术的三维地质建模在整图幅地质调查中的应用
关键词：BIM；信息集合载体；三维地质建模；城市地质；智慧城市
引言
BIM作为项目全寿命期内提供共享的信息资源，并为各种决策提供基础信息，其核心为信息集合载体。国内外相关的调查研究表明了BIM技术在建筑业的巨大应用价值，BIM技术在智慧城市、城市整体规划建设中发挥重要作用，BIM技术已经融入到“多规合一”管理流程。而我们熟知的地质工作，对社会发展具有先行性、基础性、服务性、指导性的特点。尤其整图幅的环境地质调查是摸清区域环境地质概况的重要工作方法,通过它可以获得指导规划建设的第一手资料。
1、整图幅三维地质建模的概念
整图幅三维地质建模，顾名思义，就是基于1:5万环境地质调查成果基础上的三维地质模型的创建。目的是利用1:5万图幅的钻孔数据资料，创建直观的三维地层模型，方便规划建设的指挥者、设计者、建造者进行信息查询。区别传统的三维地质模型，整图幅三维地质建模应在规划建设前期完成，与规划、建筑、市政结合更紧密，更能满足不同层次的使用者对地质信息的获取，并保障在此模型基础上的进行设计、施工和项目的运维管理正常运行，极大降低项目成本，在项目的全生命周期中发挥重要作用。
2、基于BIM的三维地质建模可行性和必要性
自三维地质建模最初由Yfantis在1988提出以来其建模软件主要以国外产品为主，如GOCAD、Petrel等。近年来，国内也研发了一些三维地质建模软件，如MapGIS、TITAN等。这些软件在解决某一领域地质问题得心应手，基本无法实现同BIM相结合。三维地质模型更多用于地质研究。目前，国内的水电行业和铁路行业研发了基于BIM的三维地质建模，其主要针对解决本行业项目实际遇到的地质问题，不适合其它行业。并且未能解决三维地质模型常见问题，如地层尖灭、透镜体、地层层序判断等。2016年12月27日，中办和国办印发了《省级空间规划试点方案》，其目的在于建立健全统一衔接的空间规划体系，提升国家国土空间治理能力和效率。“多规合一”的要求，加大了地质三维建模融入城市整体规划的必要性和紧迫性。2019年9月，雄安新区规划建设BIM管理平台（一期）启动建设，新区致力于打造绿色智慧城市，最大限度融合地理信息系统和建筑信息模型，利用新区BIM管理平台（一期）的效用，协同规划、建筑、市政和地质等四个专业，创建《数字雄安规划建设管理数据标准》。新区对BIM管理平台的建设，足以看出BIM技术在规划建设的必要性和可行性。所以，对于整图幅环境地质调查工作亟需采用基于BIM技术的三维地质建模工作。这是地质工作实现“多规合一”、“一张蓝图”必由之路。
3、BIM技术应用于整图幅三维地质建模存在的问题
采用BIM三维地质模型软件建立的整图幅三维地质模型基本能展示三维地层体结构。从地质数据的一致性和连贯性，地质成果从平面到立体来看，理正软件具有很强的优势。而且建模的操作简便，交互性较强。但对于本次整图幅的建模，由于图幅面积较大，纵向尺寸相对较小，模型纵向显示不是很清晰。该模型对于规划建设关心的地质结构和不良地质体基本能显示并查询。能够提供岩土工程中常见的基坑开挖、基桩开挖、隧道施工模拟。但如果在模型中增加更多的水文地质信息交互功能，就能更好的服务规划建设。因为该项目钻孔较少，导致模型整体精度不高。根据地质资料，在钻孔稀少和地质条件变换的地方，设置虚拟钻孔控制地质数据。增设虚拟钻孔能极大地提高三维地质模型的精度。地层概化对场区模型创建的非常重要，但是由于地层钻孔来源多元性，地层描述的宽泛性，导致了同一项目模型创建的差异性。
地层概化的标准化和交互性是未来地质建模的研究重点。整幅图的三维地质建模对计算机的硬件配置较高，尤其在revit下运行三维地质模型及添加建筑模型，需要非常高的计算机硬件配置。
4、三维地质模型建设及资源量预测
4.1最小预测靶区确定
最小靶区的确定是提高深部三维地质建模准确性和资源量预测准确性的基础，本次主要选择与成矿关系密切的地质信息加以约束。与该热液脉型铅锌矿成矿有关的控制因素包括：①控岩（矿）构造，有利于成矿的构造或交叉部位的缓冲区；②岩浆岩，燕山期中酸性岩浆岩，是主要的成矿流体来源；③化探异常，单元素铅、锌地球化学异常，区域铅锌异常与矿化带吻合度较高。因此，将上述3类图层在ArcGIS软件中叠加在一起，将三者的交汇部位最为最小预测靶区，其找矿潜力最大。
4.2估算方法的确定
在选定的预测靶区中，矿床类型属完全受断裂构造控制的矿床。按照“预测资源量估算技术要求”的要求，结合“脉状矿床预测资源量估算方法的意见”中“脉状矿床指主要受断裂构造控制的矿床类型”和“脉状矿床预测资源量估算方法，不同于主要受含矿地质建造控制的矿产预测类型”以及“以上方法主要指产状，规模比较确定的脉状矿床资源量预测方法，对无法确定规模、产状的脉状矿体，具体估算方法，可以参照以前提出的最小预测区含矿率法估算”的规定，考虑到研究区工作程度和已知矿（化）体的展布形态呈脉状，因此对本次以热液充填型为主的铅锌重点矿点预测资源量估算方法确定为“地质体积法”。模型区含矿系数确定：研究区重点矿点模型区地质体含矿系数。
4.3最小预测区资源量可信度估计
面积可信度分析。按照上文提及的三维地质建模基本原则，本次将该铅锌矿床的最小预测区根据面积参数可信度划分为3个等级：①含矿层位明确，且矿层厚度变化较稳定的，设置其权重为0.75；②调查区赋存含矿岩系的，设置其权重比为0.50；③调查区为隐伏推测区域的，设置其权重比为0.25。
延深可信度分析。延深可信度指的是矿层向深部的延深情况，根据矿体一般变化规律将其分为6个等级：①以早期的勘查成果确定的最小预测区，权重比设为0.90；②根据磁法测量工作确定的矿体深度，确定其权重比为0.75；③按照含矿岩系的产状确定的深度，设置权重比为0.50；④根据化探的异常剥蚀系数确定矿体深度的，权重比设为0.50；⑤按照矿区及周边已知矿床规律确定的深度，其可信度设为0.50；⑥根据专家综合分析确定的埋藏深度，权重比设为0.25。
含矿系数可信度分析。根据“预测资源量估算技术要求”，将含矿系数可信度分为3个等级：①勘探程度高，对矿床深部外围资源量了解清楚（0.75）；②勘探程度较高，对矿床深部外围资源量及含矿地质体分布了解一般（0.5）；③勘探程度一般，对矿床深部外围资源量及含矿地质体分布了解较差（0.25）。
结束语
通过基于BIM技术的整幅图三维地质建模研究及应用展示，证明了基于理正BIM三维地质建模的可行性。该模型能较好对地质体进行展示和交互查询。能够很好的同上部建筑结构设计BIM软件相结合。基于BIM技术的三维地质模型对于大区域的规划建设具有很好的帮助作用。实现基础地质与城市规划、建设完美无缝结合，达到智慧城市管理，是未来城市地质发展的方向。
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