有关GMS支持下城市地下空间三维工程地质地层建模的研究

何双凤，于 群，韩冬冰，方 岩，栾 岚，刘琳娜

吉林省地质工程勘察院，吉林 长春 130012

随着三维可视化技术的发展与运用，其中包含多种辅助软件，GMS就是其一，GMS即地下水模型系统，是一种综合性的用于地下水模拟的图形处理软件，该软件的操作界面良好，处理功能强大，具有完美的三维可视化效果，目前在国际上已经得到广泛的应用。

1 GMS软件简介

该软件是集各类软件功能于一体，可以从钻孔到底层结构、从单元到系统、从平面到空间的系统性、综合性、全面性的软件。主要功能是对地下水溶质移动及地下水流进行模拟，在三维地质结构可视化方面的效果同样显著。其优势主要表现在以下几个方面∶

（1）水文地质概念模型的建立。在进行地下水数值模拟时，一般分为建立水文地质概念模型、数学模型、求解数学模型及模型识别和预报等几个关键步骤。这其中最为关键的步骤就是水文地质概念模型的建立，这是其它模型建立的基础，是模拟的前提。采用GMS软件建立概念模型时，是基于一种概念化的方式，先采用特整体对模型的边界及不同的参数区域进行表示，然后生成网格，最后在网格上将各个特整体转换到相应的单元和位置，由于该方法较为繁琐，因此一般只对一些简单的模型创建中使用。而概念化的方法是对实体直接进行编辑，可以以文件的形式进行处理的数据。在这种方法基础上建立的水文地质概念模型采用不同多边形对不同参数区域进行表示，在最后的参数拟合中，可直接对多边形进行操作。

（2）处理功能强大。GMS软件在前处理中采用MODFLOW模块对数据进行输入并保存，这样可以快捷的进行模块的调用，实现可视化输入。在后处理过程中，实现对计算结果的可视化。

（3）版本更新速度快。版本的更新速度决定了其功能的更加完善，在诸多地下水模拟软件中，GMS软件的更新速度更快，通过版本的升级，使得应用程序及模块不断的升级和完善，使得处理的功能更加的强大。

2 城市地下空间三维地质建模

2.1 收集城市信息资料

以白城市为例，整个项目总面积达到1 000多平方公里，工作内容主要包括根据各类钻孔通过三维空间分析软件，建立起三维第四系层序底层模型，选择GMS软件。此次工作主要收集各种地质报告及地质图、钻孔柱状图、剖面图等信息。由于该市以往已经在地质调查及评价方面积累大量资料，对这部分资料进行核查发现存在一些问题。首先，地形复杂，工作面积大，部分资料只能粗略对地表进行描述；其次，地层结构复杂地区，缺少钻孔资料，需要对现有资料进行调整，在原有资料基础上加入高程点数据，满足精度的要求；可以虚拟钻孔，解决钻孔不足的问题；对钻孔数据进行补充和修正。最后调整整理后的资料，建立文件，以备GMS软件的录入使用。

2.2 三维地质模型构建

基于GMS软件基础进行建模时，首先要将地理地图倒入软件中进行定位，也就是建立坐标系。然后根据定位好的地理底图，绘制边界，然后把整理好的数据资料导入到GMS软件中的Borehole模块中，从而形成钻孔数据，如图1所示：

接着在钻孔平面显示模块中进行操作，选择Horizons-＞Solid命令，利用数据自动或手动生成地质体，建立其地址结构模型，如图2所示，Solid则为水文地质结构模块。

从建立的水文地质结构模型可以看出，其主要具备以下几个特点：第一，对其中任意一层的地层可以展开来看；第二，对任意高程底层分布可以观察到；第三，可以任意查看垂直部位的剖面图；第四，对任意水平位置剖面可以查看；第五，对底层的分布可以组合或分解进行展现。该模型具有剖面切割随意化、空间结构可视化、准确真实的特点，此外，根据其切割剖面还可以建立起立体剖面结构图。

图1 钻孔平面显示图Fig.1 Drilling plane display

图2 三维底层显示图Fig.2 3D bottom display

3 结束语

水文地质底层模型的建立，弥补可以往的城市建设、规划中的不足，对一些没有发挥作用的勘察资料而言，属于重新开发利用。对这些资料的利用，降低了勘察所需要的经费，也是对城市地质整体规律及趋势的预测。本文所研究的白城市建立地下土层三维可视化模型，为信息技术的利用提供了便捷，降低了技术人员的劳动量，提高了其工作的效率。

[1] 贺国平,张 彤,赵月芬,等.GMS数值建模方法研究综述[J].地下水.2007(3).

[2] 黄新迎.GMS软件在三维地质建模的测量应用[J].现代测量与实验室管理.2011(4).

[3] 杜 超,肖长来,王益良,等.GMS在双城市城区地下水资源评价中的应用[J].水文地质工程地质.2009(6).

[4] 黄静莉,王 清.基于GMS的城市地下空间三维工程地质地层建模[J].长春工程学院学报（自然科学版），2012，3(1).