CN111553836A - 一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法 - Google Patents
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Abstract
一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,包括:通过边坡三维地质模型得到二维剖面;对二维剖面中零散的多段线进行预处理,得到一个个区域;选取二维剖面的多段线中代表地层岩性的多线段,通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体;根据获取的地层多段线新老顺序,将最新的地层多段线与同地形多段线、竖直高程线、其余地层多段线进行求交计算,选取有用部分进行封闭填充;选取新的地形多段线、竖直高程线,对其他地层岩性多段线重复执行求交计算,选取有用部分进行封闭填充;根据创建的封闭面对象,并拾取透镜体对象,完成透镜体封闭区域的填充。本发明能够自动识别不同的地质对象,进行封闭填充,自动化程度高。
Description
技术领域
本发明属于地质三维模型二维出图领域,具体涉及一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法。
背景技术
三维地质建模利用计算机技术对地质结构和地质现象进行研究,通过计算机三维可视化技术重现不可见的地下结构,其逼真的三维动态显示效果,能够让不熟悉地质结构和构造复杂性的人也能对地质空间关系有一个直观的认识,同时强大的可视化功能,也可以提高专业人员对难以想象的复杂地质条件的理解和判别,为勘察、试验工作提供验证和解释。
地质三维模型三维空间直观展示有着其独到的优势,但是目前工程应用的现状还不具备直接三维交付的条件,而且直接根据三维模型来进行设计、施工,很显然中间存在着很多的壁垒,所以在日常生产工作中,更多的工作仍需要借助二维剖面来表达。
目前根据地质三维模型剖切来获得二维剖面的技术已经比较成熟,从地质三维模型的面对象得到二维剖面的线对象,我们知道,里面其实就是面面求交计算,得到的是一些零散的多段线,彼此近似平行或相交。为了更加的形象直观,需要对这些零散的多段线进行封闭填充处理,形成一个填充的面对象。
目前的实现手段需先对零散的线条进行预处理,主要有裁剪、延伸,形成一个个闭合的区域,然后识别单个闭合区域进行面填充,重复识别得到完整的填充面对象。整个过程繁琐、复杂,需要频繁的人工交互,自动化程度不高。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的。
本发明提出的技术方案如下:一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,包括:
S100.获取三维地质模型,根据地质三维模型剖切来获得二维剖面;
S200.选取需要进行封闭填充的二维剖面,对其中零散的多段线进行预处理,得到一个个区域;
S300.选取二维剖面的多段线中代表地层岩性的多线段,通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体;
S400.根据获取的地层多段线新老顺序,将最新的地层多线段与同地形多段线、竖直高程线、其余地层多段线进行求交计算,如果有交点,选取各个对象部分,根据选择的对象和透镜体创建封闭面对象。
S500.选取新的地形多段线、竖直高程线,对其他地层岩性多段线重复执行S400操作,创建其他地层岩性多段线的封闭面对象;
S600.根据创建的封闭面对象,并拾取透镜体对象,完成透镜体封闭区域的填充。
进一步地,S100具体方法为:
S101.获取边坡三维地质模型,所述边坡三维地质模型包括地表面、地层底面、边坡开挖面;
S102.对所述边坡三维地质模型的地质面进行属性赋值,将当前面属性传递到对应面的网格节点上;
S103.创建剖面线,根据坡面线坐标,得到剖面线所在竖直面方程,得到当前三维模型里所有网格面节点的最大最小高程值;
S104.构建空间立方体对边坡模型中的某一面对象的三角网格进行检索,根据预设规则对三角网格进行删选,得到该面对象的新网格面;
S105.对新网格面的三角网格与剖面进行求交计算,得到该网格面与剖面的所有交点坐标,依次连接交点即可得出网格面与剖面的交线,同时把当前面三角网格节点的属性也传递到交点上,将所有交点都附有当前面对象的属性数据;
S106.提取当前面对象所有的交点坐标、剖面线端点的坐标,将交点坐标z 转化为y,水平方向上与剖面线端点的距离转化为x,通过转化后的坐标绘制二维剖面上的线段,同时将交点的属性值也传递到该线段上;
S107.将边坡三维地质模型的其他面对象重复S200-S600的步骤,创建生成边坡二维计算剖面。
进一步地,执行S200步骤前,还会对边坡地质三维模型精度、准确度进行判断,若当前边坡地质三维模型精度、准确度满足阈值,则跳过S200步骤直接执行S300。
进一步地,所述S200中,采用Bentley-Ottmann algorithm算法对大量多段线进行预处理。
进一步地,所述S300中。通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体,具体方法为:获取边坡二维地质模型中的地层多段线,绘制多个竖直辅助线组(一个竖直辅助线组包含X=a、X=a-0.5、X=a+0.5三条竖直辅助线,竖直辅助线均在剖面范围内),将竖直辅助线同地层多段线作相交计算,一个竖直辅助线组与地层线的交点中,如果存在2个交点,则该地层多段线判定为透镜体,不参与排序,如果交点个数小于2个,则根据交点竖直y坐标值大小,获取地层多段线的新老顺序。
进一步地,所述透镜体对应的多段线不参与排序,可以根据竖直Y坐标的大小范围判定透镜体的地层信息。
进一步地,S400中,还会对该地层范围内是否存在透镜体进行判断,如果该地层范围内不存在透镜体,则跳过获取透镜体,如果存在,拾取透镜体多段线和步骤三拾取的多条多段线,在该封闭区域范围内构建一个封闭面。
进一步地,S500中,对其他地层岩性多段线重复执行的顺序按照地层多段线新老顺序。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:本发明提供了一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的几何图形算法,能够自动识别不同的地质对象,进行封闭填充,自动化程度高,可以嵌入到三维模型剖切过程中,即可实现剖切完成就绘制完成带区域填充的二维剖面图。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明实施例1中,一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法流程图;
图2是本发明实施例1中,经过处理之后的二维剖面图;
图3是本发明实施例1中,地层排序示意图;
图4是本发明实施例1中,创建的带填充的二维剖面图。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,包括:
S100.获取三维地质模型,根据地质三维模型剖切来获得二维剖面;具体的,所述S100具体包括:
S101.获取边坡三维地质模型,所述边坡三维地质模型包括地表面、地层底面、边坡开挖面;
所述三维地质模型可以由技术人员在实际地质资料的基础上,通过三维建模软件构建,也可以直接从外部导入而来,再次不进行限制
S102.对所述边坡三维地质模型的地质面进行属性赋值,将当前面属性传递到对应面的网格节点上;
在本实施例中,所述地质面包括地层岩性、断层等,对地质面进行属性赋值包括黏聚力、内摩擦角、容重等。对于不同地质面,属性赋值随之不同。
S103.创建剖面线,根据坡面线坐标,得到剖面线所在竖直面方程,得到当前三维模型里所有网格面节点的最大最小高程值;
具体的,可以在模型显示窗口任意绘制一条线段,也可直接导入现有的勘探线作为剖面线,由于剖面线坐标均已知,故剖面线所在竖直面方程可表示为P0: Ax+By+C=0,zmin≤z≤zmax,x、y的值域为线段端点的范围值,zmin、zmax可拾取三维模型里所有网格面节点的最大、最小高程值。
S104.构建空间立方体对边坡模型中的某一面对象的三角网格进行检索,根据预设规则对三角网格进行删选,得到该面对象的新网格面;
具体的,构建空间立方体方法为:遍历三维模型里所有网格面,得到三角网格的最大边长dmax,然后对步骤二中的剖面沿垂直方向正反进行平移,平移距离可设置为dmax+1,得到另外两个与剖面平行的竖直面方程P1、P2,同样根据 zmin、zmax可以得到两个水平面:G1、G2,通过P1、P2、G1、G2就可以绘制一个空间立方体。
根据预设规则对三角网格进行删选,得到该面对象的新网格面的方法为:通过该立方体范围对边坡模型中的某一面对象的三角网格进行检索,当且仅当三角网格里的三个节点均落在立方体范围内,记录该三角网格的编号,将这些编号汇总存储起来,绘制该面对象的新网格面,新网格面即裁剪后的网格面。
S105.对新网格面的三角网格与剖面进行求交计算,得到该网格面与剖面的所有交点坐标,依次连接交点即可得出网格面与剖面的交线,同时把当前面三角网格节点的属性也传递到交点上,将所有交点都附有当前面对象的属性数据;
具体的,面对象新网格面的三角网格与剖面进行求交计算,某一面对象新网格面的三角网格节点坐标:A1(x1,y1,z1)、A2(x2,y2,z2)、A3(x3,y3,z3),交点坐标:J1(x1+λ(x2-x1),y1+λ(y2-y1),z1+λ(z2-z1))、J2(x3+β(x2-x3),y3+β(y2-y3), z3+β(z2-z3)),将坐标代入到剖面方程中就可求解处J1、J2的坐标值,对该对象新网格面的每个三角网格进行如上操作即可求解出该网格面与剖面的所有交点坐标,依次连接交点即可得出网格面与剖面的交线,其他的面对象重复上述操作。
S106.提取当前面对象所有的交点坐标、剖面线端点的坐标,将交点坐标z 转化为y,水平方向上与剖面线端点的距离转化为x,通过转化后的坐标绘制二维剖面上的线段,同时将交点的属性值也传递到该线段上;
S107.将边坡三维地质模型的其他面对象重复S200-S600的步骤,创建生成边坡二维计算剖面。通过所述步骤,完成了三维面对象向二维线段的转化,绘制完成地表线、开挖线、地质线,同时地质线携带该地质面的属性值。通过所述 S101-S107步骤,将边坡三维地质模型得到边坡二维坡面线对象,如图2。
在一些优选实施例中,所述边坡三维地质模型具有能够影响边坡稳定性的所有的地质对象,至少包括:地形,地层岩性,结构面,地下水,设计加固措施。
S200.选取需要进行封闭填充的二维剖面,对其中零散的多段线进行预处理,得到一个个区域;
具体的,选中需要进行封闭填充的二维剖面对象,对其中零散的多段线进行预处理,使用Bentley-Ottmann algorithm算法来快速计算大量多段线间的相交,对其中未封闭的对象进行延伸,对已经相交超出部分进行裁剪,得到一个个区域。
在一些优选实施例中,执行S200步骤前,还会对边坡地质三维模型精度、准确度进行判断,若当前边坡地质三维模型精度、准确度满足阈值,则跳过S200 步骤直接执行S300。
S300.选取二维剖面的多段线中代表地层岩性的多线段,通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体;具体的,二维剖面一般包含地质对象有:地形线、地层岩性线、地质构造线等,封闭填充主要按照地层岩性的不同来进行划分。二维剖面的多段线对应着不同的地形、地层岩性、地质构造,把其中的地层多段线单独出来,通过多次取样,即获取边坡二维地质模型中的地层多段线,绘制多个竖直辅助线组(一个竖直辅助线组包含X=a、X=a-0.5、X=a+0.5三条竖直辅助线,竖直辅助线均在剖面范围内),将竖直辅助线同地层多段线作相交计算,一个竖直辅助线组与地层线的交点中,如果存在2个交点,则该地层多段线判定为透镜体,不参与排序,如果交点个数小于2个,则根据交点竖直y坐标值大小,获取地层多段线的新老顺序,如图3,透镜体对应的多段线不参与排序,但是可以根据竖直Y坐标的大小范围判定透镜体属于哪一个地层内。
S400.根据获取的地层多段线新老顺序,将最新的地层多线段与同地形多段线、竖直高程线、其余地层多段线进行求交计算,如果有交点,选取各个对象部分,根据选择的对象和透镜体创建封闭面对象。
具体的,根据获取的地层多段线新老顺序,例如,拾取排名第一的地层多段线A,即最新的地层,同其他的地层多段线进行求交计算,如果有交点,对另一地层多段线进行裁剪断开,将其分为多条多段线,其中部分多段线x坐标有重叠,部分多段线x坐标不重叠,拾取不重叠部分的多段线,如果没有交点,可直接跳过;拾取地形多段线,与地层多段线A进行求交计算,如果有交点,将地形多段线裁剪断开,拾取x坐标有重叠部分的地形多段线,没有跳过;拾取二维剖面两端的竖直高程线,与地层多段线A进行求交计算,如果有交点,将竖直高程线裁剪断开,拾取y坐标值较大的一段,没有跳过。综上拾取了多条多段线,包括地层多段线A,部分地形多段线,部分竖直高程线,其余部分地层多段线。
具体的,上述拾取的多段线对象彼此相交,能够圈闭为一个封闭的区域,根据S300判断该地层范围内是否存在透镜体,如果不存在,跳过,如果存在,拾取透镜体多段线和s400拾取的多条多段线,在该封闭区域范围内构建一个封闭面。这个封闭面所封闭区域代表地层多段线A指向的地层岩性。
S500.选取新的地形多段线、竖直高程线,对其他地层岩性多段线重复执行 S400操作,创建其他地层岩性多段线的封闭面对象;
具体的,按照地层多段线新老顺序,拾取排名第二的地层多段线B,重复执行S300-S400,创建其他地层岩性多段线的封闭面对象。
S600.根据创建的封闭面对象,并拾取透镜体对象,完成透镜体封闭区域的填充。具体的,如图4,依次拾取后续的地层多段线,重复S300-S500,并拾取透镜体对象,完成透镜体封闭区域的填充。综上,绘制完成一个个封闭的填充面,每一个封闭区域代表一种地层岩性。
本发明提供了一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的几何图形算法,能够自动识别不同的地质对象,进行封闭填充,自动化程度高,可以嵌入到三维模型剖切过程中,即可实现剖切完成就绘制完成带区域填充的二维剖面图。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括,”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示非排它性的“或者”。
Claims (8)
1.一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,包括:
S100.获取三维地质模型,根据地质三维模型剖切来获得二维剖面;
S200.选取需要进行封闭填充的二维剖面,对其中零散的多段线进行预处理,得到一个个区域;
S300.选取二维剖面的多段线中代表地层岩性的多线段,通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体;
S400.根据获取的地层多段线新老顺序,将最新的地层多线段与同地形多段线、竖直高程线、其余地层多段线进行求交计算,如果有交点,选取各个对象部分,根据选择的对象和透镜体创建封闭面对象。
S500.选取新的地形多段线、竖直高程线,对其他地层岩性多段线重复执行S400操作,创建其他地层岩性多段线的封闭面对象;
S600.根据创建的封闭面对象,并拾取透镜体对象,完成透镜体封闭区域的填充。
2.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,S100具体方法为:
S101.获取边坡三维地质模型,所述边坡三维地质模型包括地表面、地层底面、边坡开挖面;
S102.对所述边坡三维地质模型的地质面进行属性赋值,将当前面属性传递到对应面的网格节点上;
S103.创建剖面线,根据坡面线坐标,得到剖面线所在竖直面方程,得到当前三维模型里所有网格面节点的最大最小高程值;
S104.构建空间立方体对边坡模型中的某一面对象的三角网格进行检索,根据预设规则对三角网格进行删选,得到该面对象的新网格面;
S105.对新网格面的三角网格与剖面进行求交计算,得到该网格面与剖面的所有交点坐标,依次连接交点即可得出网格面与剖面的交线,同时把当前面三角网格节点的属性也传递到交点上,将所有交点都附有当前面对象的属性数据;
S106.提取当前面对象所有的交点坐标、剖面线端点的坐标,将交点坐标z转化为y,水平方向上与剖面线端点的距离转化为x,通过转化后的坐标绘制二维剖面上的线段,同时将交点的属性值也传递到该线段上;
S107.将边坡三维地质模型的其他面对象重复S200-S600的步骤,创建生成边坡二维计算剖面。
3.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,执行S200步骤前,还会对边坡地质三维模型精度、准确度进行判断,若当前边坡地质三维模型精度、准确度满足阈值,则跳过S200步骤直接执行S300。
4.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,所述S200中,采用Bentley-Ottmann algorithm算法对大量多段线进行预处理。
5.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,所述S300中。通过预设取样方法,获取地层岩性多段线的新老顺序和透镜体,具体方法为:获取边坡二维地质模型中的地层多段线,绘制多个竖直辅助线组(一个竖直辅助线组包含X=a、X=a-0.5、X=a+0.5三条竖直辅助线,竖直辅助线均在剖面范围内),将竖直辅助线同地层多段线作相交计算,一个竖直辅助线组与地层线的交点中,如果存在2个交点,则该地层多段线判定为透镜体,不参与排序,如果交点个数小于2个,则根据交点竖直y坐标值大小,获取地层多段线的新老顺序。
6.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,所述透镜体对应的多段线不参与排序,可以根据竖直Y坐标的大小范围判定透镜体的地层信息。
7.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,S400中,还会对该地层范围内是否存在透镜体进行判断,如果该地层范围内不存在透镜体,则跳过获取透镜体,如果存在,拾取透镜体多段线和步骤三拾取的多条多段线,在该封闭区域范围内构建一个封闭面。
8.如权利要求1所述的一种将零散的多段线自动生成封闭填充面的方法,其特征在于,S500中,对其他地层岩性多段线重复执行的顺序按照S300获取的地层多段线新老顺序。
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- 2020-04-23 CN CN202010329394.0A patent/CN111553836B/zh active Active
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