CN111127645B - 三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质。所述方法首次将地质覆盖层的渐变原则以数学函数的方式融入到插值计算方法中,使在覆盖层界面建模时,三角网格插值点能够同时考虑地质体边界特点和上部地层的逻辑关系,满足了三维地质覆盖层界面的建模计算需求;该方法中拟合函数可以设定不同的拟合函数,通过拟合函数对覆盖层地质体进行渐变方式的描述,既体现了边界线节点的特点,又涵盖了新增节点与已知勘探点之间的逻辑关系,能够更为精确地描述三维地质覆盖层界面,提高了建模精度。
Description
技术领域
本发明属于三维地质建模技术领域,尤其涉及一种基于三角网格的三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在三维地质建模技术领域,多采用三角网格的方式对三维空间中的地质界面进行拟合。在对单个三维地质界面进行计算拟合时,采用如克里金法等方法基于已知节点坐标计算剩余插值节点的坐标值,如图1所示,由于不涉及到边界特点及多界面上下层的逻辑关联,基本能够满足计算要求。
但在结合地表进行地质覆盖层界面拟合建模时,加上三维地质覆盖层界面建模的范围,传统数学插值计算方法无法对边界特点、与地表关联进行逻辑分析和判断,无法满足三维地质覆盖层界面的建模计算需求。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质,同时具备地层界面边界特点和多界面上下层逻辑关联的特点。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的:一种三维地质覆盖层界面建模方法,包括:
步骤1:根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,所述平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点;
步骤2:设定计算覆盖层深度的拟合函数;
步骤3:当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数;
步骤4:根据所述步骤3中的拟合函数计算出该待求新增节点的覆盖层深度;
步骤5:重复步骤3和4,计算出每个新增节点的覆盖层深度;
步骤6:将所述平面三角网格的所有角点投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,即将边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点三角化,生成覆盖层界面的三角网模型。
本发明所述方法,根据覆盖层的渐变原则取边界线节点的覆盖层深度为零,通过已知勘探点、边界线节点和新增节点的自身参数和三者之间的关系求取拟合函数的常量或动态参数,再根据拟合函数计算新增节点的覆盖层深度,最后将所有节点或角点下降至对应的覆盖层深度即生成覆盖层界面的三角网模型;该方法首次将地质覆盖层的渐变原则以数学函数的方式融入到插值计算方法中,使在覆盖层界面建模时,三角网格插值点(即新增节点)能够同时考虑地质体边界特点和上部地层的逻辑关系,满足了三维地质覆盖层界面的建模计算需求;该方法中拟合函数可以设定不同的拟合函数,通过拟合函数对覆盖层地质体进行渐变方式的描述,既体现了边界线节点的特点(其深度为零),又涵盖了新增节点与已知勘探点之间的逻辑关系(新增节点离已知勘探点越近,新增节点的覆盖层深度越接近已知勘探点的覆盖层深度,受已知勘探点的影响越大),能够更为精确地描述三维地质覆盖层界面,提高了建模精度。
进一步地,所述拟合函数为幂函数,所述幂函数的数学表达式为:
f(d)=φ·da=h
其中,φ为动态参数,0<a<1,a为常量,d为已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,或者d为新增节点与距离该新增节点最近的边界线节点之间的水平距离,h为已知勘探点的覆盖层深度或新增节点的覆盖层深度,且:
当已知勘探点为一个或两个时,动态参数φ等于1,常量a根据所述步骤3求出;当已知勘探点为三个及三个以上时,常量a根据经验设置,动态参数φ根据所述步骤3求出。
进一步地,当已知勘探点为三个及三个以上时,所述常量a为0.6。
进一步地,所述步骤3中,当已知勘探点为两个时,常量a采用如下公式来求得:
其中,A1为根据一个已知勘探点K1计算得到的常量,A2为根据另一个已知勘探点K2计算得到的常量,s1为待求新增节点到一个已知勘探点K1的水平距离,s2为待求新增节点到另一个已知勘探点K2的水平距离。
进一步地,所述步骤3中,当已知勘探点为三个或三个以上时,动态参数φ的计算步骤为:
步骤3.1:根据每个已知勘探点计算出一组动态参数值φ1,φ2,…,φi,…,φn,φi为根据第i个已知勘探点得到的动态参数,n为已知勘探点的个数,n≥3;
步骤3.2:找出待求新增节点与n个已知勘探点之间水平距离的最大值,计算水平距离的最大值与每个水平距离的比值,所述每个水平距离是指每个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,即:
smax/si=ti
其中,smax为待求新增节点与n个已知勘探点之间水平距离的最大值,si为第i个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,ti为第i个已知勘探点对应的比值;
步骤3.3:计算每个已知勘探点对待求新增节点的影响程度,即权重,具体计算公式如下:
其中,εi为第i个已知勘探点对待求新增节点的权重;
步骤3.4:动态参数φ的计算公式为:
φ=φ1ε1+φ2ε2+…+φiεi+…+φnεn。
进一步地,所述步骤3中,当已知勘探点的数量n大于或等于10时,通过过滤条件确定哪些已知勘探点参与拟合函数动态参数φ的计算,所述过滤条件为:
判断某个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离是否大于设定阈值,如果是,则不参与动态参数的计算,否则,参与动态参数的计算。
进一步地,所述设定阈值为将所有已知角点包含在内的最小圆的半径。
本发明提供了一种三维地质覆盖层界面建模装置,包括:
平面三角网格创建单元,用于根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,所述平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点;
函数设定单元,用于设定计算覆盖层深度的拟合函数;
参数计算单元,用于当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数;
深度计算单元,用于根据参数计算单元得到的拟合函数计算每个新增节点的覆盖层深度;
模型生成单元,用于将所述平面三角网格的所有角点投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,生成覆盖层界面的三角网模型。
本发明提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征是,所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的方法。
本发明提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征是,该程序被处理器执行时实现如上任意一项所述的方法。
有益效果
与现有技术相比,本发明提供一种三维地质覆盖层界面建模方法、装置、设备及存储介质,所述方法首次将地质覆盖层的渐变原则以数学函数的方式融入到插值计算方法中,使在覆盖层界面建模时,三角网格插值点能够同时考虑地质体边界特点和上部地层的逻辑关系,满足了三维地质覆盖层界面的建模计算需求;该方法中拟合函数可以设定不同的数学函数,通过拟合函数对覆盖层地质体进行渐变方式的描述,既体现了边界线节点的特点,又涵盖了新增节点与已知勘探点之间的逻辑关系,能够更为精确地描述三维地质覆盖层界面,提高了建模精度;同时,在已知勘探点较多时,通过设置的过滤条件减少了参与拟合函数动态参数计算的已知勘探点的个数,降低了计算的复杂度,提高了计算效率,从而提高了建模效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明背景技术中单个三维地质界面的模型图,图中的点为已知节点;
图2是本发明实施例中覆盖层界面建模方法的流程图;
图3是本发明实施例中覆盖层边界线和已知勘探点示意图;
图4是本发明实施例中一个已知勘探点时的平面三角网格图;
图5是本发明实施例中已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间水平距离的示意图;
图6是本发明实施例中已知勘探点K1的各个参数示意图,实线曲线表示地表,地表下方的虚线表示水平位置示意线;
图7是本发明实施例中两个已知勘探点时的平面三角网格图;
图8是本发明实施例中三个已知勘探点时的平面三角网格图;
图9是本发明实施例中16个已知勘探点时的示意图;
图10是本发明实施例中生成的覆盖层界面模型的正视图;
图11是本发明实施例中生成的覆盖层界面模型的轴侧视图;
图12是本发明实施例中本发明方法与传统方法的对比图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图2所示,本发明所提供的一种三维地质覆盖层界面建模方法,包括:
1、根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点。
在三维地质覆盖层界面建模时,需要考虑两个基本的专业特点:(1)边界特点:地层层总会有一个边界,在边界线处覆盖层深度为0,但在工程区范围内,边界可能是一个完整、封闭的“圈”,也可能由于覆盖层分布较广,其边界线被工程区边界线截断;(2)与地表的关联:如覆盖层底面的形状受地表影响,大致会随地表的起伏变化;覆盖层底面一定在地表以下,越接近边界线,其覆盖层深度越浅(边界线的深度为0,即覆盖层的渐变原则)。
覆盖层范围内(即边界线内)有已知勘探点,这些已知勘探点可以是指定的初始点、钻孔点、地质点等,那么这些已知勘探点将对覆盖层模型产生影响,离已知勘探点越近,覆盖层底面受已知勘探点的影响越大,可以体现在新增节点的覆盖层深度上(即:新增节点离已知勘探点越近,新增节点的覆盖层深度越接近已知勘探点的覆盖层深度,受已知勘探点的影响越大)。
平面三角网格的创建主要步骤为:1、根据边界范围的平面坐标计算最小外包围矩形;2、设置网格间距,将外包围矩形按间距划分为正方形网格,再连接正方形的对角线便可以生成平面三角网格;网格间距可以根据已知勘探点的数量或建模精度来确定,在平面三角网格上,已知勘探点均落在网格线上,如果未落在网格线上,可以对平面三角网格进行局部加密,使所有已知勘探点均为网格顶点;3、利用边界对最小外包围矩形进行裁剪,保留边界内的部分。
在进行三维地质覆盖层界面建模时,覆盖层边界线和边界线内的至少一个勘探点是已知的,即表明边界线上的每个边界线节点的位置和覆盖层深度(为0)是已知的,每个已知勘探点的位置和覆盖层深度是已知的。
已知的覆盖层边界线节点实际上也是根据已知勘探点和迹线绘制的,在地质考察时,通过设置一些勘探点和迹线绘制覆盖层的边界范围,在边界范围确定后,这些已知勘探点均会落在边界线上,这些落在边界线上的已知勘探点即为已知的边界线节点。
如图3所示,图中示出已知的边界线和边界线内的一个已知勘探点K1。在创建平面三角网格时,所有角点中,边界线节点和已知勘探点为已知的,新增节点为新增加的插值点,还新增加了边界线节点,例如图4中,K1为已知勘探点,B1为已知的边界线节点,P1为新增节点,Bn为新增加的边界线节点。
2、设定计算覆盖层深度的拟合函数。
先在软件中内置几种函数作为拟合函数,拟合函数可以为幂函数或者多项式函数等,具体选择哪种拟合函数有两种方式:一是实地考察,根据考察的覆盖层地表的变化和技术人员的经验选择拟合函数,另一种是用每种函数都进行一次建模,再比较采用哪种函数所建模型结果能够更好地跟随地表的变化。本实施例中,以幂函数为例,具体的表达式为:
f(d)=φ·da=h (1)
其中,φ为动态参数,0<a<1,a为常量,d为已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,或者d为新增节点与距离该新增节点最近的边界线节点之间的水平距离,h为已知勘探点的覆盖层深度或新增节点的覆盖层深度,且:
当已知勘探点为一个或两个时,动态参数φ等于1,常量a已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离和/或已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离求出;当已知勘探点为三个及三个以上时,常量a根据经验设置,动态参数φ根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离求出。
3、当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数。
下面根据已知勘探点的个数来介绍如何求取拟合函数的常量或动态参数。
(1)已知勘探点的个数为1个时,动态参数φ等于1,需求取拟合函数的常量a
如图5和图6所示,K1为已知勘探点,B1为距离K1最近的边界线节点,D1为B1与K1之间的水平距离,H1为已知勘探点K1的覆盖层深度,将覆盖层深度H1、水平距离D1代入式(1),即可求出拟合函数的常量a。每个新增节点Pi与距离该新增节点最近的边界线节点之间的水平距离di是可以测量出来的,将该水平距离di代入拟合函数中,即可求出每个新增节点Pi的覆盖层深度hi。
每个新增节点Pi受已知勘探点K1对应的拟合函数、以及新增节点与距离该新增节点最近的边界线节点之间的水平距离di(即新增节点与边界线节点之间的水平距离最短所对应的边界线节点)控制。如果新增节点Pi与已知勘探点K1很接近,那么计算得出的新增节点的覆盖层深度hi逼近H1,如果新增节点Pi与边界线节点很接近,那么计算得出的新增节点的覆盖层深度hi逼近0。
(2)已知勘探点的个数为2个时,动态参数φ等于1,需求取拟合函数的常量a
如图7所示,已知勘探点为K1和K2,D1为K1与距离K1最近的边界线节点B1之间的水平距离,D2为K2与距离K2最近的边界线节点B2之间的水平距离,新增节点P1与已知勘探点K1、K2之间的水平距离分别为s1、s2,设已知勘探点K1的覆盖层深度为H1,已知勘探点K2的覆盖层深度为H2,将已知勘探点K1和K2的覆盖层深度和与边界线节点之间的水平距离分别代入式(1),得到常量
判断待求新增节点P1受已知勘探点K1和K2的影响程度,建立常量a与s1、s2、A1、A2之间的关系。本实施例中,采用加权平均函数来构建常量a与s1、s2、A1、A2之间的关系,即
再根据新增节点P1与距离该新增节点P1最近的边界线节点B之间的水平距离d1,求得新增节点P1对应的覆盖层深度h1。
(3)已知勘探点的个数为3个及3个以上时,常量a根据经验来设置(本实施例中,取为0.6),需求取拟合函数的动态参数φ,动态参数φ的计算包括以下子步骤:
3.1:设有n个已知勘探点,且n≥3,n个已知勘探点K1,K2,…,Ki,…,Kn对应的覆盖层深度分别为H1,H2,…,Hi,…,Hn,n个已知勘探点与距离对应已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离分别为D1,D2,…,Di,…,Dn,代入式(1),计算出一组动态参数值φ1,φ2,…,φi,…,φn,φi为根据第i个已知勘探点Ki得到的动态参数。
如图8所示,当n=3时,已知勘探点为K1、K2和K3,D1为K1与距离K1最近的边界线节点B1之间的水平距离,D2为K2与距离K2最近的边界线节点B2之间的水平距离,D3为K3与距离K3最近的边界线节点B3之间的水平距离,新增节点P1与已知勘探点K1、K2和K3之间的水平距离分别为s1、s2和s3。
3.2:由于待求新增节点与某个已知勘探点的距离越近,该已知勘探点对待求新增节点的影响越大,因此,需求取每个已知勘探点对待求新增节点的影响程度,即权重。
设待求新增节点Pi到已知勘探点K1,K2,…,Ki,…,Kn之间的水平距离分别为s1,s2,…,si,…,sn,先找出待求新增节点Pi与n个已知勘探点K1,K2,…,Ki,…,Kn之间水平距离的最大值smax(为s1,s2,…,si,…,sn中的最大值),计算水平距离的最大值smax与s1,s2,…,si,…,sn中的每个水平距离的比值,即:
smax/si=ti (3)
其中,si为第i个已知勘探点Ki与待求新增节点Pi之间的水平距离,ti为第i个已知勘探点Ki对应的比值。
3.3:权重的具体计算公式如下:
其中,εi为第i个已知勘探点Ki对待求新增节点Pi的权重;
3.4:动态参数φ的计算公式为:
其中,为待求新增节点Pi对应的动态参数,再根据新增节点Pi与距离该新增节点Pi最近的边界线节点之间的水平距离di,求得新增节点Pi对应的覆盖层深度可知,动态参数φ由已知勘探点与待求新增节点综合来确定,通过调整动态参数φ的值,可以控制新增节点的覆盖层深度。
已知勘探点的数量越多,所求的新增节点的覆盖层深度越精确,但是数量巨大的已知勘探点数据带来了计算的复杂度,为了简化计算,设置过滤条件,通过过滤条件确定哪些已知勘探点参与拟合函数动态参数φ的计算,具体的过滤条件为:
判断某个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离是否大于设定阈值,如果是,则不参与动态参数的计算,否则,参与动态参数的计算。本实施例中,设定阈值R为将所有已知角点(包括已知边界线节点和已知勘探点)包含在内的最小圆的半径。
为了便于判断,可以先将新增节点Pi到各已知勘探点的水平距离按从小到大排序:
s1<s2<…<sm<…<sn
如果sm>R,且sm-1≤R,则s1,s2,…,sm-1对应的已知勘探点参与动态参数的计算。
4、根据步骤3可以得到常量和动态参数已知的对应的拟合函数,再根据对应的拟合函数计算出对应待求新增节点的覆盖层深度。
5、遍历所有的新增节点,重复步骤3和4,计算出每个新增节点的覆盖层深度。
6、将平面三角网格的所有角点竖直投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,即将边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点三角化,生成覆盖层界面的三角网模型。
如图9所示,以16个已知勘探点为例来说明具体的建模步骤:
步骤1:16个已知勘探点的位置和覆盖层深度如下表1所示。
表1已知勘探点的位置和覆盖层深度
序号 | 横坐标(m) | 纵坐标(m) | 覆盖层深度(m) | 序号 | 横坐标(m) | 纵坐标(m) | 覆盖层深度(m) |
1 | 516827.12 | 3323403.69 | 1.31 | 9 | 517900.35 | 3323813.82 | 2.08 |
2 | 517128.10 | 3322986.82 | 1.28 | 10 | 518080.35 | 3323423.82 | 1.45 |
3 | 516947.95 | 3323833.18 | 0.95 | 11 | 518330.35 | 3322993.82 | 1.64 |
4 | 517530.35 | 3323823.82 | 1.87 | 12 | 518420.35 | 3323853.82 | 1.27 |
5 | 517550.35 | 3323423.82 | 1.14 | 13 | 518630.35 | 3323633.82 | 1.52 |
6 | 517580.35 | 3322993.82 | 1.87 | 14 | 518820.35 | 3323413.82 | 1.99 |
7 | 517540.35 | 3322793.82 | 1.08 | 15 | 518813.45 | 3322986.82 | 1.40 |
8 | 517626.11 | 3324259.28 | 1.96 | 16 | 518920.35 | 3323823.82 | 1.92 |
步骤2:计算各已知勘探点到最近的边界线节点之间的水平距离Di,根据水平距离Di和步骤1中的覆盖层深度得到各已知勘探点对应的常量Ai,如下表2所示。
表2各已知勘探点对应的常量Ai
序号 | 距离D<sub>i</sub>(m) | 常量A<sub>i</sub> | 序号 | 距离D<sub>i</sub>(m) | 常量A<sub>i</sub> |
1 | 226.06 | 0.0498 | 9 | 826.65 | 0.1090 |
2 | 193.66 | 0.0469 | 10 | 710.00 | 0.0566 |
3 | 555.33 | 0.11 | 11 | 280.00 | 0.0878 |
4 | 816.65 | 0.0934 | 12 | 571.31 | 0.0377 |
5 | 710.00 | 0.0200 | 13 | 580.57 | 0.0658 |
6 | 280.00 | 0.1110 | 14 | 415.94 | 0.1141 |
7 | 80.00 | 0.0176 | 15 | 273.01 | 0.0600 |
8 | 381.18 | 0.1132 | 16 | 241.73 | 0.1189 |
步骤3:遍历所有新增节点Pi(或称为插值点),计算新增节点Pi到各已知勘探点之间的水平距离si,以及新增节点Pi与距离该新增节点Pi最近的边界线节点之间的水平距离di,然后计算各已知勘探点对应的权重(如表3所示),再计算待求新增节点Pi对应的拟合函数的动态参数,最后根据拟合函数求出待求新增节点Pi的覆盖层深度为1.98m。
表3待求新增节点Pi对应的水平距离di和各已知勘探点对应的权重
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
距离 | 804.38 | 1112.67 | 391.70 | 396.23 | 738.24 | 1151.35 | 1334.17 | 419.75 |
权重 | 0.42 | 0.58 | 0.20 | 0.21 | 0.38 | 0.60 | 0.69 | 0.22 |
序号 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
距离 | 716.94 | 1074.48 | 1548.58 | 1204.16 | 1464.14 | 1720.12 | 1923.56 | 1701.56 |
权重 | 0.37 | 0.56 | 0.81 | 0.63 | 0.76 | 0.89 | 1.00 | 0.88 |
步骤4:将所有角点竖直投影到地表,再分别下降对应的覆盖层深度,生成覆盖层界面的三角网模型,如图10和11所示。
图12为本发明所述方法与传统克里金法的拟合结果对比,从图中可以看出,本发明所述方法能够更好的跟随地表的波动而波动,说明本发明所述方法具有较高的建模精度。
本发明提供了一种三维地质覆盖层界面建模装置,包括:
平面三角网格创建单元,用于根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,所述平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点;
函数设定单元,用于设定计算覆盖层深度的拟合函数;
参数计算单元,用于当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数;
深度计算单元,用于根据参数计算单元得到的拟合函数计算每个新增节点的覆盖层深度;
模型生成单元,用于将所述平面三角网格的所有角点投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,生成覆盖层界面的三角网模型。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或变型,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,包括:
步骤1:根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,所述平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点;
步骤2:设定计算覆盖层深度的拟合函数;
步骤3:当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数;
步骤4:根据所述步骤3中的拟合函数计算出该待求新增节点的覆盖层深度;
步骤5:重复步骤3和4,计算出每个新增节点的覆盖层深度;
步骤6:将所述平面三角网格的所有角点投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,即将边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点三角化,生成覆盖层界面的三角网模型。
2.如权利要求1所述的一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,所述拟合函数为幂函数,所述幂函数的数学表达式为:
f(d)=φ·da=h
其中,φ为动态参数,0<a<1,a为常量,d为已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,或者d为新增节点与距离该新增节点最近的边界线节点之间的水平距离,h为已知勘探点的覆盖层深度或新增节点的覆盖层深度,且:
当已知勘探点为一个或两个时,动态参数φ等于1,常量a根据所述步骤3求出;当已知勘探点为三个及三个以上时,常量a根据经验设置,动态参数φ根据所述步骤3求出。
3.如权利要求2所述的一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,当已知勘探点为三个及三个以上时,所述常量a为0.6。
5.如权利要求2或3所述的一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,所述步骤3中,当已知勘探点为三个或三个以上时,动态参数φ的计算步骤为:
步骤3.1:根据每个已知勘探点计算出一组动态参数值φ1,φ2,…,φi,…,φn,φi为根据第i个已知勘探点得到的动态参数,n为已知勘探点的个数,n≥3;
步骤3.2:找出待求新增节点与n个已知勘探点之间水平距离的最大值,计算水平距离的最大值与每个水平距离的比值,所述每个水平距离是指每个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,即:
smax/si=ti
其中,smax为待求新增节点与n个已知勘探点之间水平距离的最大值,si为第i个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,ti为第i个已知勘探点对应的比值;
步骤3.3:计算每个已知勘探点对待求新增节点的影响程度,即权重,具体计算公式如下:
其中,εi为第i个已知勘探点对待求新增节点的权重;
步骤3.4:动态参数φ的计算公式为:
φ=φ1ε1+φ2ε2+…+φiεi+…+φnεn。
6.如权利要求2或3所述的一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,所述步骤3中,当已知勘探点的数量n大于或等于10时,通过过滤条件确定哪些已知勘探点参与拟合函数动态参数φ的计算,所述过滤条件为:
判断某个已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离是否大于设定阈值,如果是,则不参与动态参数的计算,否则,参与动态参数的计算。
7.如权利要求6所述的一种三维地质覆盖层界面建模方法,其特征在于,所述设定阈值为将所有已知角点包含在内的最小圆的半径。
8.一种三维地质覆盖层界面建模装置,其特征在于,包括:
平面三角网格创建单元,用于根据覆盖层的边界线、该边界线内的至少一个已知勘探点创建一平面三角网格,所述平面三角网格的角点包括边界线节点、已知勘探点以及多个新增节点;
函数设定单元,用于设定计算覆盖层深度的拟合函数;
参数计算单元,用于当已知勘探点为一个时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量;当已知勘探点为两个或两个以上时,根据已知勘探点的覆盖层深度、已知勘探点与距离该已知勘探点最近的边界线节点之间的水平距离、以及已知勘探点与待求新增节点之间的水平距离,求出所述拟合函数的常量或动态参数;
深度计算单元,用于根据参数计算单元得到的拟合函数计算每个新增节点的覆盖层深度;
模型生成单元,用于将所述平面三角网格的所有角点投影到地表,再分别下降各角点对应的覆盖层深度,生成覆盖层界面的三角网模型。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1~7任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1~7任意一项所述的方法。
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CN106875484A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-06-20 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 一种基于三维地形的地质堆积体快速拟合建模方法 |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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复杂基岩覆盖层分界面建模算法研究和实现;胡瑞华等;《人民长江》;20180814(第15期);全文 * |
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