济南市是山东省的政治、经济、文化、教育、交通和科技中心。为引领城市发展，改善交通和空气质量，济南市急需建设轨道交通，因济南市境内多出泉水出露，深化研究并形象展示济南市地铁建设与泉水保护的关系，构建三维城市地质模型，成为地铁建设的重中之重。
济南市地处鲁中山地的北缘，南依泰山，北有黄河，地形南高北低，地质结构复杂，含断层、褶皱等地质构造。
项目工作区范围覆盖了济南市全域线网规划覆盖区域，并以济南趵突泉泉域为重点研究区。工作区范围北边界包含了遥墙机场、新旧动能转换先行区。西边界包括马山断裂和长清区及R1线起点池东站，南边界在绕城高速以南1公里，东边界在M3线以东3公里，涵盖了东坞断裂及有轨电车一号线范围，总面积约2000km2。
基于本次项目的搜集和前期的历史积累，济南市共收集钻孔3万余个、试验数据10万余条、水位数据30万余条、成果图件和报告200余份等，以此保证模型构建的精确度。
利用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格，用户建模的最小单元就是一个单元格，通过单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片，进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态，形成一个单元格地质块，最后将每个单元格的地质块进行合并形成完整的地质体模型。除剖面数据外，单元格内的空白区域参考三维钻孔模型、等值线数据，充分揭示地质体和地质构造信息，将这些信息在构面过程中加以利用，提高模型精度。
图 整体建模思路
结合济南市整体地层结构特征建立标准的地层表，采用四级分层模式（系-统-组-岩性），精确到岩性。颜色和材质均采用国家相关标准。
|
|
|
人工填土 |
胶结砾岩 |
|
|
|
|
|
侵入岩 |
灰岩 |
图 颜色材质示意图
根据标准分层表，参考大量地质资料，对钻孔进行标准化。地质专业人员依据地层层序序律 、沉积原理，参考各类地质资料，对不符合地质规律的钻孔重新解释分层；深度不足350米的钻孔，参照地层倾向、附近钻孔数据、报告图件等数据虚拟解释分层。经标准化后的钻孔全部符合三维建模数据库标准。
基于济南市地质特点、轨道交通建设规划以及剖面布设原则，进行剖面线的布设，项目总计布设剖面55条，每条剖面钻孔50-300个不等，形成交叉网格。
图 剖面交叉网格
依托城市地质信息平台生成二维剖面，根据工作区范围（2000平方公里）和模型深度（350米）将剖面比例尺设定为：水平比例尺1:5000、垂直比例尺1：5000。二维剖面具有DEM信息特征表达，断裂位置标注、地质分区界线信息等，方便地质人员的剖面绘制工作，通过MapGIS提供的丰富的矢量工具，绘制二维剖面。
图 二维剖面绘制
剖面将整个工作区划分为300个单元格，分别进行每个单元格的构建，以剖面数据为准，单元格内部参考已有的三维钻孔模型、图件数据以及地质资料等，精确刻画单元格内部地层结构。采用模型集成技术，将单元格进行无缝拼接，形成整体模型。
图 单元格的构建
图 模型无缝拼接
模型可应用于地铁建设、地下空间开发利用、重大工程的监测预测、地质灾害防治、环境保护等众多领域。
