CN106504324B

CN106504324B - 一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法

Info

Publication number: CN106504324B
Application number: CN201610918781.1A
Authority: CN
Inventors: 杨成杰; 赵东宝; 孙大鹏; 王继飞; 李孟奇
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: CN106504324A

Abstract

一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法，包括如下步骤：一、基于OpenGL构造三维图形系统，用于显示三维地质模型中的地层和钻孔；二、基于ActiveX技术将AutoCAD中的剖面坐标直接导入到三维系统中，在Z方向进行拉伸，得到一个三维剖面，并绘制到三维系统中；三、钻孔三维模型构建；四、地层层面模型构建；五、在三维系统中进行剖面与地层界面求交；六、将钻孔和地层界面求交后的交线段向空间平面投影；七、基于ActiveX技术，将求得的交线和钻孔投影后的线段直接输出到AutoCAD中，即生成了二维剖面。本发明直接在三维环境中完成工程地质剖面绘制的全流程，可视化地质剖面计算及图纸自动绘制，完全实现地质剖面绘制工作的信息化与自动化。

Description

一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法

技术领域

本发明涉及工程地质领域，特别涉及一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法。

背景技术

地质剖面是我们认识各种地质构造、岩体属性特征和地层沉积规律最常用、最直观的手段。在工程地质领域，地质剖面制图是地质学家和工程师日常重要的工作之一，传统的二维剖面绘制方法复杂而繁琐，出错后不易于修改，工作量大，效率低的缺陷日渐突出，具体来说，传统的二维剖面绘制方法存在如下缺点：

（1）数据不能共享，重复工作量大。工程地质二三维一体化剖面绘制，数据需要在三维系统、二维AutoCAD中频繁交互，传统方法，需要将这些文件转为中间格式，导入后再处理的方式，基于ActiveX技术，可以直接在内存中基于各系统自有格式进行直接交互。

（2）工作量大、效率低下。传统的剖面绘制方法中几何投影、求交、绘制均由人工完成，工作方式原始、低效，且准确性不高。计算结果与设计图纸分离管理，资料分散在计算机技术高度发达的今天显得十分低效；

（3）成果图纸修改繁琐。无论是原始模型的改动，还是投影相关参数的变更，都会引起剖面绘制所有流程的相应改动，另一方面的修改，工作量大、效率低；

（3）计算结果不够直观。计算过程和结果在局限在单个的GIS或CAD系统中，即不能直观的反映剖面在地上下一体化场景的空间位置关系，也不能综合各种软件的优势，无法达到可视化、计算、出图、成果输出的全流程表达。

（4）后期标注繁琐。剖面设计的最终结果需要输出多种设计图纸，每种图纸都需要添加不同的标注信息，手工添加这些标注信息需要耗费很大的工作量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法，直接在三维环境中完成工程地质剖面绘制的全流程，可视化地质剖面计算及图纸自动绘制，可完全解决目前工程地质各专业信息化条件下剖面绘制业务流程升级换代的迫切需求。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、基于OpenGL构造三维图形系统，用于显示三维地质模型中的地层和钻孔；

步骤二、基于ActiveX技术将AutoCAD中的剖面坐标直接导入到三维系统中，在Z方向进行拉伸，得到一个三维剖面，并绘制到三维系统中；

步骤三、钻孔三维模型构建；

步骤四、地层层面模型构建；

步骤五、在三维系统中进行剖面与地层界面求交；

步骤六、将钻孔和地层界面求交后的交线段向空间平面投影；

步骤七、基于ActiveX技术，将求得的交线和钻孔投影后的线段直接输出到AutoCAD中，即生成了二维剖面。

所述步骤三具体包括如下步骤：

(1) 连接三维地质数据库，获取一个钻孔的分层的地下三维信息；

(2) 根据地下三维信息计算钻孔的层顶坐标、层底坐标、分层厚度、钻孔直径、层号及对应层号的表达颜色；

(3) 获取用户设置的钻孔放大倍数及创建精度；

(4) 在视图区绘制钻孔的三维钻孔模型并为每一层赋予不同的颜色；

(5) 重复步骤(1)至(4)绘制所有钻孔的三维钻孔分层模型并可视化显示。

所述步骤四中首先从地质数据库中获取各地层的分层采样点，其次对采样点进行DEM内插得到描述地层分界面的规则格网，最后依次对各地层分界面设置不同的颜色进行标记。

所述步骤五中，在剖面与地层界面求交过程中，首先进行模型间的相交检测。

所述步骤五中，将模型间相交检测简化为三角形对之间的运算，对于检测为相交的两个三角形，求解它们之间的相交边界线，将这些交线段相连后形成剖面与地层界面的交线。

所述步骤六中，根据投影平面的法向量和缩放系数，计算平面投影矩阵，然后把钻孔的空间坐标以及地层与剖面的交线段与所述平面投影矩阵相乘，得到在该投影平面上对应的投影坐标。

所述步骤七中，输出时自动添加图框、比例尺、钻孔标高、钻孔间距标注信息。

本发明针对性强、易掌握，可以快速地构建钻孔、地层等地质要素的三维模型，实现了工程地质剖面制图流程的统一化与规范化，提高了效率，节约了成本，保证了剖面绘制的准确性、可靠性和科学性。

本发明基于三维地质模型剖面分析软件可直接在三维环境中进行剖面分析操作，可以“以线代面”或“以面代体”清楚地显示地质体内部的各种细节，形象直观地表达地质构造和沉积规律，完全实现地质剖面绘制工作的信息化与自动化。

本发明让用户直接在三维环境中完成剖面绘制工作的大部分流程，使专业人员从繁重的体力劳动中解脱出来，把主要精力放在专业分析和计算上，并且有利于项目后期的使用和维护。

附图说明

图1为本发明的系统业务流程图。

具体实施方式

ActiveX的核心思想是允许一个Windows 应用程序通过暴露对象控制和操作另一个 Windows 应用程序。因此可以通过 ActiveX 与 AutoCAD 进行通信，实现应用程序之间相互控制、相互调用。

如图1所示，本发明公开了一种基于ActiveX组件技术的工程地质二三维一体化剖面成图方法，其步骤包括：

1)基于OpenGL构造一个三维图形系统，用于显示三维地质模型中的地层和钻孔。

2) 基于ActiveX技术将AutoCAD中的剖面坐标直接输入到三维系统中，在Z方向拉伸一定的高度，得到一个三维剖面，并绘制到三维系统中。

AutoCAD软件中，通过ActiveX读取剖面线坐标的C#代码如下：

if (returnCADObj.ObjectName == "AcDbLine"){

AcadLine returnLine = (AcadLine)returnCADObj;

double[] lineStartPoint=new Double[2];

double[] lineEndPoint = new Double[2];

lineStartPoint = (Double[])returnLine.StartPoint;

lineEndPoint = (Double[])returnLine.EndPoint;}

3）钻孔三维模型构建

根据数据库中每个钻孔的点位信息和分层信息生构建钻孔三维模型。

三维钻孔模型的创建流程如下：

(1)连接三维地质数据库，获取一个钻孔的分层的地下三维信息（三维坐标信息、地层信息）；

(2)根据从数据库中获取的信息，计算出三维钻孔绘制需要的数据（钻孔的层顶坐标、层底坐标、分层厚度、钻孔直径、层号及对应层号的表达颜色）；

(3)获取用户设置的钻孔放大倍数及创建精度；

(4)在视图区绘制钻孔的三维钻孔模型并把每一层赋予不同的颜色；

(5)重复(1)-(4)绘制所有钻孔的三维钻孔分层模型并可视化显示。

4）地层层面模型构建

地层层面模型构建就是从地表到地下依次建立地层分界面或矿体与围岩分界面的DEM（数字高程模型Digital Elevation Model），首先从地质数据库中获取各地层的分层采样点，如果采样点过少，需要插入虚拟钻孔点即根据现有钻孔数据通过外推或内插方法得到的钻孔，其次对采样点进行DEM内插得到可以直接描述地层分界面的规则格网，最后依次对各地层面设置不同的颜色进行标记。

5）在三维系统中进行剖面与地层界面求交；

在剖面与地层界面求交过程中，必须首先进行模型间的相交检测，由于任意多边形都可以被剖分为三角形，因此模型间相交检测可以简化为“三角形对”之间的运算。对于检测为相交的两个三角形，还需要求解它们之间的相交边界线，将这些“交线段”相连后即形成剖面与地层界面的交线。

6）将钻孔和地层界面“求交”后的交线段向空间平面投影

根据投影平面的法向量和缩放系数，计算出平面投影矩阵，然后把钻孔的空间坐标以及地层与剖面的交线段与这个矩阵相乘，得到在这个平面上对应的投影坐标。

7）基于ActiveX技术，将求得的交线和钻孔投影后的线段直接输出到AutoCAD中，即生成了二维剖面，输出时自动添加图框、比例尺、钻孔标高、钻孔间距标注信息。

本发明（1）基于ActiveX技术，实现与AutoCAD、ArcGIS、MapGIS、CASS等专业软件的数据交换，即可将专业软件处理后的数据直接输入到系统中，也可将成果直接输出到通用的CAD、GIS中；（2）实现工程领域野外调查资料的数字化管理及动态查询，主要包括地质数据的管理查询、数据录入、数据输出、监控维护、查询检索、数据安全等功能；（3）成果图纸修改繁琐。无论是原始模型的改动，还是投影相关参数的变更，都会引起剖面绘制所有流程的相应改动，另一方面的修改，工作量大、效率低；（4）将三维CAD、GIS技术应用于传统的地质工作中，实现钻孔及工作区地形以及三维剖面的三维可视化展示；（5）用户可以任意设置剖面线，系统根据剖面线自动绘制剖面图，实现地质模型二、三维剖面分析图的自动绘制；（6）利用属性查询功能，点击对象即可查出对象的所有属性信息，方便的图文联动查询；（7）基于ActiveX技术实现与AutoCAD、Word、Excel等软件的无缝集成，提供图纸、文档、水力计算表格等设计成果的自动化输出。在图纸输出过程中，系统根据水利计算结果及图纸类型，自动添加标注信息，大大提高了系统成图效率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于ActiveX技术的工程地质二三维剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤三、钻孔三维模型构建；

步骤四、地层层面模型构建；

步骤五、在三维系统中进行剖面与地层界面求交；

2.根据权利要求1所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述步骤三具体包括如下步骤：

（1）连接三维地质数据库，获取一个钻孔的分层的地下三维信息；

（2）根据地下三维信息计算钻孔的层顶坐标、层底坐标、分层厚度、钻孔直径、层号及对应层号的表达颜色；

（3）获取用户设置的钻孔放大倍数及创建精度；

（4）在视图区绘制钻孔的三维钻孔模型并为每一层赋予不同的颜色；

（5）重复步骤(1)至(4)绘制所有钻孔的三维钻孔分层模型并可视化显示。

3.根据权利要求1所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述步骤四中首先从地质数据库中获取各地层的分层采样点，其次对采样点进行DEM内插得到描述地层分界面的规则格网，最后依次对各地层分界面设置不同的颜色进行标记。

4.根据权利要求1所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述步骤五中，在剖面与地层界面求交过程中，首先进行模型间的相交检测。

5.根据权利要求4所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：将模型间相交检测简化为三角形对之间的运算，对于检测为相交的两个三角形，求解它们之间的相交边界线，将这些交线段相连后形成剖面与地层界面的交线。

6.根据权利要求1所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述步骤六中，根据投影平面的法向量和缩放系数，计算平面投影矩阵，然后把钻孔的空间坐标以及地层与剖面的交线段与所述平面投影矩阵相乘，得到在该投影平面上对应的投影坐标。

7.根据权利要求1所述的工程地质剖面一体化绘制方法，其特征在于：所述步骤七中，输出时自动添加图框、比例尺、钻孔标高、钻孔间距标注信息。