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地下水模拟系统(Groundwater Modeling System),简称GMS,是由美国Brigham young University的环境模型研究实验室在综合Modflow、Modpath等已有地下水模型基础上研发而成的,是一个具有综合性、用于地下水模拟的图形界面软件。
一、GMS简介
GMS图形界面由下拉菜单、编辑条、常用模块、工具栏、快捷键和帮助条六部分组成,使用起来非常便捷。GMS系统有多个子模块构成。其子模块可分为两种类型,一种是计算模块,另一种是辅助模块。计算模块主要包括Modflow、Femwater、Mt3dms、Rt3d、Seam3d、Modpath、Seep2d、Nuft、Utchem等。辅助模块包括Pest、Ucode、Map、Tins、Borehole、Solid、T-progs、2D-Scatter points、3D-Scatter points等。由于GMS軟件是由众多模块综合而成,因而GMS软件数据的输入方式有很多种,归纳起来,有三种方式:模块Map数据输入、外部GIS数据输入、工具性辅助模块数据输入。
二、GMS的数据输入方式
(1)模块Map数据输入利用Map模块所提供的各种工具,
直接在调入GMS中的栅格图像文件上,做出用户需要的特征体(点,线,面),如抽水井位置,河流,各种分区等,然后调入GMS模型。在Map模块中,*.tiff、*.jpg格式文件可以被调入GMS中做为底图使用。对于较复杂地区,由于Map模块本身的原因,这种方法不太适用,一般都采用下面的方法建立概念模型。(2)外部GIS数据输入。与Map模块有相似之处,也是用特征体来表示用户需要的概念模型,不同的是,这种方式的数据可以不依靠GMS,GMS所需要的数据为.shp格式。这种方式实现了软件与数据间的无缝连接,用户可以更加自如的利用GIS软件建立自己的概念模型,对于复杂的地区,这种方式就更有优越性。
三、三维地层立体图和剖面图的作用
地层结构对地下水水动力场计算和污染质在地下水中的迁移计算影响很大。数学模型的准确性很大程度上依赖于准确的地层结构。GMS的钻孔模块可以用来实现钻孔的可视化,钻孔之间的三维剖面也可以显示出来。剖面显示了两个钻孔之间的地层情况。一旦建立了某个剖面,就可以在三维空间中显示出来帮助概化和显示某点的地层情况。
四、制图流程
Tins和Solid是辅助模块中的两个子模块。Tins子模块是用来做通用的地表模型。Tins是不规则三角网,是由一系列三角形的x,y,z点形成的,被认为是随着每个三角形线性的变化。Tins可以被用来代表一个地质单元,地表可以用一个数学方程来定义。Tins上的高程或者其他值可以用等值线的形式显示,Tins被用来构建实体模型和三维有限元网格。通常用来表示相邻地层的界面,多个Tins可用来建立Solid模型或三维网格。Solid子模块是利用钻孔数据建立实体模型,结合Tins模块可产生实际地层的三维立体模型,并可任意方向进行切割、旋转。利用GMS生成地层立体图和三维剖面图,能够较准确地反映地层结构。其流程如下:(1)准备研究区内的钻孔资料,将钻孔资料输入,保存为文本格式。(2)GMS通过读取钻孔数据、显示钻孔名字、编辑钻孔岩性几个步骤生成钻孔柱状图,将钻孔的位置和地层直观的表示出来,如下图。
(3)构建TIN,用平面三角网格剖分研究区,进行各接触层面标高的插值。(4)创建solid,利用各接触层面生成地层立体图,可任意旋转、切割,可从任意角度研究各地层的分布、厚度和相互之间的接触关系,如下图。
(5)任意切割剖面,生成三维立体剖面图,如下图。剖面选择最好通过钻孔,这样可以检查切出的剖面是否有地层缺失,可以及时进行调整,使图件更准确,利用起来更方便。
在制图过程中可随时分析调整图件,与传统手工制图比较成图快、精度高,在水文地质工作中可广泛应用。生成钻孔剖面图只是其广大功能的一小部分,因水平有限,本文只谈及皮毛,希望能给读者带来小小的利用价值。
一、GMS简介
GMS图形界面由下拉菜单、编辑条、常用模块、工具栏、快捷键和帮助条六部分组成,使用起来非常便捷。GMS系统有多个子模块构成。其子模块可分为两种类型,一种是计算模块,另一种是辅助模块。计算模块主要包括Modflow、Femwater、Mt3dms、Rt3d、Seam3d、Modpath、Seep2d、Nuft、Utchem等。辅助模块包括Pest、Ucode、Map、Tins、Borehole、Solid、T-progs、2D-Scatter points、3D-Scatter points等。由于GMS軟件是由众多模块综合而成,因而GMS软件数据的输入方式有很多种,归纳起来,有三种方式:模块Map数据输入、外部GIS数据输入、工具性辅助模块数据输入。
二、GMS的数据输入方式
(1)模块Map数据输入利用Map模块所提供的各种工具,
直接在调入GMS中的栅格图像文件上,做出用户需要的特征体(点,线,面),如抽水井位置,河流,各种分区等,然后调入GMS模型。在Map模块中,*.tiff、*.jpg格式文件可以被调入GMS中做为底图使用。对于较复杂地区,由于Map模块本身的原因,这种方法不太适用,一般都采用下面的方法建立概念模型。(2)外部GIS数据输入。与Map模块有相似之处,也是用特征体来表示用户需要的概念模型,不同的是,这种方式的数据可以不依靠GMS,GMS所需要的数据为.shp格式。这种方式实现了软件与数据间的无缝连接,用户可以更加自如的利用GIS软件建立自己的概念模型,对于复杂的地区,这种方式就更有优越性。
三、三维地层立体图和剖面图的作用
地层结构对地下水水动力场计算和污染质在地下水中的迁移计算影响很大。数学模型的准确性很大程度上依赖于准确的地层结构。GMS的钻孔模块可以用来实现钻孔的可视化,钻孔之间的三维剖面也可以显示出来。剖面显示了两个钻孔之间的地层情况。一旦建立了某个剖面,就可以在三维空间中显示出来帮助概化和显示某点的地层情况。
四、制图流程
Tins和Solid是辅助模块中的两个子模块。Tins子模块是用来做通用的地表模型。Tins是不规则三角网,是由一系列三角形的x,y,z点形成的,被认为是随着每个三角形线性的变化。Tins可以被用来代表一个地质单元,地表可以用一个数学方程来定义。Tins上的高程或者其他值可以用等值线的形式显示,Tins被用来构建实体模型和三维有限元网格。通常用来表示相邻地层的界面,多个Tins可用来建立Solid模型或三维网格。Solid子模块是利用钻孔数据建立实体模型,结合Tins模块可产生实际地层的三维立体模型,并可任意方向进行切割、旋转。利用GMS生成地层立体图和三维剖面图,能够较准确地反映地层结构。其流程如下:(1)准备研究区内的钻孔资料,将钻孔资料输入,保存为文本格式。(2)GMS通过读取钻孔数据、显示钻孔名字、编辑钻孔岩性几个步骤生成钻孔柱状图,将钻孔的位置和地层直观的表示出来,如下图。
(3)构建TIN,用平面三角网格剖分研究区,进行各接触层面标高的插值。(4)创建solid,利用各接触层面生成地层立体图,可任意旋转、切割,可从任意角度研究各地层的分布、厚度和相互之间的接触关系,如下图。
(5)任意切割剖面,生成三维立体剖面图,如下图。剖面选择最好通过钻孔,这样可以检查切出的剖面是否有地层缺失,可以及时进行调整,使图件更准确,利用起来更方便。
在制图过程中可随时分析调整图件,与传统手工制图比较成图快、精度高,在水文地质工作中可广泛应用。生成钻孔剖面图只是其广大功能的一小部分,因水平有限,本文只谈及皮毛,希望能给读者带来小小的利用价值。