5.4.2 模型的可靠性分析与检验
建立了集成众多地质信息和工程建筑物的三维地质统一模型,模型的精度与可靠性必然是人们关注的焦点,而且这也是模型能否真正应用于工程实践的关键,因此对模型的可靠性分析便是三维地质建模工作中极其重要的一环。实际上,检查与检验应该贯穿整个模型建立过程的始终,无论在建模初期或中间阶段,还是在模型建立之后,都应进行相关的检查与检验。
模型的可靠性检查和检验分析主要从以下四个方面进行:
(1)模型组成部分的几何性检查。即检查所形成的各个NURBS地质结构面或体在几何结构及拓扑关系上是否正确。从分类对象建模的最初阶段到统一模型的建立,分别需要检查线的连续性、面的连续性和拓扑性、体的封闭性和相关拓扑结构的合理性,若发现错误之处,则需要找出问题的根源进行修正或者重新构造。
(2)地质结构的合理性检查。即检查或验证所拟合的地质结构面或体的整体变化趋势是否合理。可利用地质平面图、横剖面图、平切剖面图以及所作的地质趋势面分析,同时进行对比检查,如检查每一地层面或断层面的等值线图,从一些重要剖面来检查不同地层间、断层间以及断层与地层间的交切情况,和断层两侧地层形态的一致性等。根据所构建的三维地质模型在已知位置进行剖切运算,转化为相应的规范二维CAD图,与原有CAD剖面进行对比验证,若不相符,则需要进行修改更新。
图5.26 锦屏一级工程地质三维统一几何模型的建立
(a)地形轮廓体;(b)地层几何模型;(c)地质几何模型;(d)工程地质统一几何模型
彩图5.1是锦屏一级工程地质三维建模横剖面对比检查的一个示例,通过将从三维地质模型剖切出来并转化为二维CAD的Ⅰ-Ⅰ′横剖面与原始解译的Ⅰ-Ⅰ′剖面进行叠加对比,可以发现绝大部分构造能够很好地吻合在误差范围之内(不超过0.5m),局部风化卸荷界限超过误差标准,而对于NURBS曲面调整局部并不影响全局,能够快速方便地进行修改,达到精度要求。
(3)原始数据的精度检验。即验证原始点的数据是否被保留,所形成的面是否与原始数据点一致。原始数据主要包括钻孔和平硐数据,检验要求地质结构面在钻孔和平硐勘探位置与实际所测得的坐标点及其岩性分层能够吻合,达到一定的误差要求。一般地,选取大部分钻孔、平硐数据作为地质构造建模的原始样本集,剩下的5～6组作为检验样本集,进行精度检验。仍以锦屏一级水电站为例,表5.3给出了6组钻孔取样的地层对比检验情况,总体精度较高,模型的可靠性得到进一步确认。
(4)模型的反馈检查与检验。即利用后期获得的勘探资料对重构模型的局部进行有效的检查与检验。信息反馈和相应的误差检测分析机制是减少数据误差、提高模型精度的有效方法,并能够对已完成的地质解译和模型重构工作进行检验,为后续的勘探、设计和施工提供有力的地质依据。在三维地质建模过程中,通过将地质数据库、图形库、知识库与地质模拟一体化,在数据更新反馈时实现对模型的交互式实时检查,并能够及时调整参数、修正数据,获得更为精确、真实、有效的三维地质模型。
表5.3 钻孔取样的地层对比检验测试
