CN112907743A - 一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法、装置、设备及介质 - Google Patents
一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法、装置、设备及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法、装置、设备及介质,其方法为:基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;对无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理得到剖面拓扑关系;基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面拓扑关系,均基于平面图标高计算得到平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据均建立虚拟样品拓扑关系,并对无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理得到平面拓扑关系;根据剖面和平面拓扑关系绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。本发明可自动化的绘制地质体的剖面图和平面图。
Description
技术领域
本发明涉及三维地质建模领域,特别地,涉及一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法、装置、设备及介质。
背景技术
根据钻孔数据绘制地质剖面图和平面是地质体三维地质建模既定的工作流程,一般由地质学家手动绘制,该过程不仅效率低,而且不同人不同时、同人不同时绘制结果均存在不同程度的差异。同时,地勘数据收集是渐进的过程,钻孔数据更新时地质学家需要重复旧的工作绘制新的地质剖面图。这些大量的、重复性的工作极大的消耗地质学家的时间和精力且剖面图不确定性难以量化。
地质体剖/平面图作为“软数据”直接参与三维建模工作,为了保证地层模型的准确性,有必要研究一种符合地层沉积序列的剖/平面自动成图技术。
发明内容
本发明提供了一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法、装置、设备及介质,可自动化的绘制地质体剖/平面图,其结果指导三维地质建模工作。
为实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法,包括:
基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;
基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面拓扑关系,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;
根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
进一步的,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系图的方法为:首先根据两个钻孔的样品长度划分主钻孔L1和副钻孔L2;然后,从下向上依次遍历主钻孔的样品,在副钻孔寻找与主钻孔的各样品具有拓扑关系的样品,具体为:
若在副钻孔中找到了目标样品,则将每个目标样品均与主钻孔第n个样品建立拓扑关系,并将主钻孔和副钻孔中已建立拓扑关系的样品均添加标签;
遍历完主钻孔的所有样品后,主钻孔和副钻孔中未添加标签的样品均为待尖灭样品。
进一步的,根据两个钻孔的样品长度划分主钻孔L1和副钻孔L2的方法为:首先为每个钻孔中的样品编号;然后计算每个钻孔的样品长度平均值;最终选取样品长度平均值较大的钻孔作为主钻孔,另一个作为副钻孔。
进一步的,对钻孔样品作尖灭处理的方向为:若待尖灭样品位于钻孔顶部,则将该钻孔样品向上尖灭;若钻孔顶部为多个连续的待尖灭样品,则该多个连续的待尖灭样品均向上尖灭;其余待尖灭样品均向下尖灭。
进一步的,对钻孔样品作尖灭处理的方法为:
首先,确定尖灭辅助线:若向上尖灭,则尖灭辅助线为两个钻孔的顶端连接线;若向下尖灭且待尖灭样品中包括第1个钻孔样品,则尖灭辅助线为两个钻孔的底端连接线;其余尖灭情况,取位于待尖灭样品的前一个拓扑关系的上边界线作为尖灭辅助线;
然后,计算连续待尖灭样品的个数J,计算歼灭距离和尖灭点坐标:
最后,保存所有尖灭点坐标,将尖灭点分配给对应的待尖灭样品并保存。
进一步的,所述针对每个剖面图,均计算剖面图中各线段在平面图标高的交点,具体为:
设剖面图中的线段端点为A,B;平面图标高Z在剖面图上与对应两个钻孔的交点为C,D,且坐标分别为:A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3),D(x4,y4,z4);
将线段LAB表示为方程:x=x1+(x1-x2)×t,y=y1+(y1-y2)×t,z=z1+(z1-z2)×t;t为中间参数;
将线段LCD表示为方程:x=x3+(x3-x4)×s,y=y3+(y3-y4)×s,z=z3+(z3-z4)×s;s为中间参数;
根据线段LAB和线段LCD的表示方程可得线段LAB与线段LCD的交点坐标为:
进一步的,调用MATLAB中fill3函数库绘制剖面图和平面图。
一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图装置,包括:
剖面图生成模块,用于基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;
平面图生成模块,用于基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面拓扑关系,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;
可视化展示模块,用于:根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
一种设备,包括处理器和存储器;其中:所述存储器用于存储计算机指令;所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机指令,具体执行上述任一技术方案所述的基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法。
一种计算机介质,其特征在于,用于存储程序,所述程序被执行时,用于实现上述任一技术方案所述的基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法。
有益效果
本发明首先基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;然后基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面图,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;最终根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。本发明实现了地质体剖/平面图快速、准确、自动化绘制,因此地质人员通过本发明,只需手动输入钻孔编号即可自动生成相邻钻孔间未知区域的剖面图;然后手动选择标高即可自动生成地质平面图,得到的结果可用于指导三维地质建模,可为数字矿山与智慧城市等件的研发提供新的方案。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法的流程示意图。
图2是本发明优选实施例的钻孔样品编号示意图。
图3是本发明优选实施例以主钻孔为基准,建立主/副钻孔样品拓扑关系示意图。
图4是本发明优选实施例的上、下尖灭示意图。
图5是本发明优选实施例对主、副钻孔中无拓扑关系的样品做尖灭处理示意图。
图6是本发明优选实施例从剖面图中提取水平虚拟钻孔数据示意图。
图7是本发明优选实施例建立的虚拟钻孔拓扑关系示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例以本发明的技术方案为依据开展,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,对本发明的技术方案作进一步解释说明。
实施例1
本实施例提供一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法,如图1所示,包括基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系和基于用户选择的标高生成平面拓扑关系,以及根据剖面拓扑关系和平面拓扑关系绘制对应的剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
其中,基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系,即:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系。
首先,根据两个钻孔的样品长度划分主钻孔L1和副钻孔L2:(1)为每个钻孔中的样品编号;(2)计算每个钻孔的样品长度平均值;(3)选取样品长度平均值较大的钻孔作为主钻孔,另一个作为副钻孔,如图2所示。
然后,从下向上依次遍历主钻孔的样品,在副钻孔寻找与主钻孔的各样品具有拓扑关系的样品,如图3所示,具体为:
(3)若在副钻孔中找到了目标样品,则将每个目标样品均与主钻孔第n个样品建立拓扑关系,并将主钻孔和副钻孔中已建立拓扑关系的样品均添加标签;
(4)遍历完主钻孔的所有样品后,主钻孔和副钻孔中未添加标签的样品均为待尖灭样品。
例如:对于主钻孔的第1个样品,从副钻孔低部向上依次遍历的距离(对应于副钻孔1、2、3号样品),寻找与主钻孔1号样品相同属性样段,得到副钻孔1、3号样品,则将副钻孔的第1、3个样品与主钻孔第1个样品建立拓扑关系,副钻孔的第2个样品与主钻孔没有拓扑关系,作为待尖灭样品;然后对于主钻孔第2个样品,从第3个样品的下端标高处开始向上在的搜索距离内,搜索与主钻孔第2个样品具有相同岩性的样品,得到副钻孔5号样品,则将副钻孔的第5个样品与主钻孔第2个样品建立拓扑关系,副钻孔的第4个样品与主钻孔没有拓扑关系,作为待尖灭样品;依此类推,在副钻孔寻找与主钻孔的各样品具有拓扑关系的样品。
本实施例中认为钻孔中的各样段是连续分布的,因此只要该样段任意一点被扫描到,就视为整个样段被扫描。
最后,对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品(即待尖灭样品)作尖灭处理,具体包括:
(1)确定待尖灭样品的尖灭方向:若待尖灭样品位于钻孔顶部,则将该钻孔样品向上尖灭;若钻孔顶部为多个连续的待尖灭样品,则该多个连续的待尖灭样品均向上尖灭;其余待尖灭样品均向下尖灭。如图4、图5所示。
(2)确定尖灭辅助线:若向上尖灭,则尖灭辅助线为两个钻孔的顶端连接线;若向下尖灭且待尖灭样品中包括第1个钻孔样品,则尖灭辅助线为两个钻孔的底端连接线;其余尖灭情况,取位于待尖灭样品的前一个拓扑关系的上边界线作为尖灭辅助线。
(3)计算连续待尖灭样品的个数J,计算歼灭距离和尖灭点坐标:
(4)保存所有尖灭点坐标,将尖灭点分配给对应的待尖灭样品并保存。
本实施例中基于用户选择的标高生成平面拓扑关系,包括:
首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;
然后针对每个剖面拓扑关系,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据,如图6所示;具体为:
(1)设剖面图中的线段端点为A,B;平面图标高Z在剖面图上与对应两个钻孔的交点为C,D,且坐标分别为:A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3),D(x4,y4,z4);
(2)将线段LAB表示为方程:x=x1+(x1-x2)×t,y=y1+(y1-y2)×t,z=z1+(z1-z2)×t;t为中间参数;
(3)将线段LCD表示为方程:x=x3+(x3-x4)×s,y=y3+(y3-y4)×s,z=z3+(z3-z4)×s;s为中间参数;
(4)根据线段LAB和线段LCD的表示方程可得线段LAB与线段LCD的交点坐标为:
最终,针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系,参考图7所示。
本实施例中,通过调用MATLAB中fill3函数库,根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。从而实现地质体剖面图与平面图的快速、准确、自动化绘制,其结果可用于指导三维地质建模,可为数字矿山与智慧城市软件的研发提供新的方案。
实施例2
本实施例提供一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图装置,是与上述实施例1所述的基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法对应的装置实施例,主要包括:
剖面图生成模块,用于基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;
平面图生成模块,用于基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面图,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;
可视化展示模块,用于:根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
实施例3
本实施例提供一种设备,包括处理器和存储器;其中:所述存储器用于存储计算机指令;所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机指令,具体执行上述实施例1所述的地质体剖/平面自动成图方法。
实施例4
本实施例提供一种计算机介质,用于存储程序,所述程序被执行时,用于实现上述实施例1所述的地质体剖/平面自动成图方法。
以上实施例为本申请的优选实施例,本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进,在不脱离本申请总的构思的前提下,这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图方法,其特征在于,包括:
基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;
基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面拓扑关系,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;
根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系图的方法为:首先根据两个钻孔的样品长度划分主钻孔L1和副钻孔L2;然后,从下向上依次遍历主钻孔的样品,在副钻孔寻找与主钻孔的各样品具有拓扑关系的样品,具体为:
若在副钻孔中找到了目标样品,则将每个目标样品均与主钻孔第n个样品建立拓扑关系,并将主钻孔和副钻孔中已建立拓扑关系的样品均添加标签;
遍历完主钻孔的所有样品后,主钻孔和副钻孔中未添加标签的样品均为待尖灭样品。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据两个钻孔的样品长度划分主钻孔L1和副钻孔L2的方法为:首先为每个钻孔中的样品编号;然后计算每个钻孔的样品长度平均值;最终选取样品长度平均值较大的钻孔作为主钻孔,另一个作为副钻孔。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对钻孔样品作尖灭处理的方向为:若待尖灭样品位于钻孔顶部,则将该钻孔样品向上尖灭;若钻孔顶部为多个连续的待尖灭样品,则该多个连续的待尖灭样品均向上尖灭;其余待尖灭样品均向下尖灭。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,对钻孔样品作尖灭处理的方法为:
首先,确定尖灭辅助线:若向上尖灭,则尖灭辅助线为两个钻孔的顶端连接线;若向下尖灭且待尖灭样品中包括第1个钻孔样品,则尖灭辅助线为两个钻孔的底端连接线;其余尖灭情况,取位于待尖灭样品的前一个拓扑关系的上边界线作为尖灭辅助线;
然后,计算连续待尖灭样品的个数J,计算歼灭距离和尖灭点坐标:
最后,保存所有尖灭点坐标,将尖灭点分配给对应的待尖灭样品并保存。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对每个剖面图,均计算剖面图中各线段在平面图标高的交点,具体为:
设剖面图中的线段端点为A,B;平面图标高Z在剖面图上与对应两个钻孔的交点为C,D,且坐标分别为:A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3),D(x4,y4,z4);
将线段LAB表示为方程:x=x1+(x1-x2)×t,y=y1+(y1-y2)×t,z=z1+(z1-z2)×t;t为中间参数;
将线段LCD表示为方程:x=x3+(x3-x4)×s,y=y3+(y3-y4)×s,z=z3+(z3-z4)×s;s为中间参数;
根据线段LAB和线段LCD的表示方程可得线段LAB与线段LCD的交点坐标为:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,调用MATLAB中fill3函数库绘制剖面图和平面图。
8.一种基于钻孔数据的地质体剖/平面自动成图装置,其特征在于,包括:
剖面图生成模块,用于基于用户选择的两个钻孔生成剖面拓扑关系:基于钻孔样品的岩性,在两个钻孔之间建立样品拓扑关系;然后对两个钻孔中无拓扑关系的钻孔样品作尖灭处理,得到最终的剖面拓扑关系;
平面图生成模块,用于基于用户选择的标高生成平面拓扑关系:首先针对每两个钻孔均生成对应的剖面拓扑关系;然后针对每个剖面拓扑关系,均计算其中各线段在平面图标高的交点并保存交点坐标及其岩性,将每个剖面拓扑关系对应得到的一组交点作为平面拓扑关系的一组虚拟钻孔数据;再针对每两组虚拟钻孔数据,均基于虚拟钻孔样品的坐标及岩性,在两个虚拟钻孔之间建立虚拟样品拓扑关系,并对两个虚拟钻孔中无拓扑关系的虚拟钻孔样品作尖灭处理,得到最终的平面拓扑关系;
可视化展示模块,用于:根据用户选择的两个钻孔得到的剖面拓扑关系和用户选择的标高得到的平面拓扑关系,绘制剖面图和平面图,完成三维可视化展示。
9.一种设备,其特征在于,包括处理器和存储器;其中:所述存储器用于存储计算机指令;所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机指令,具体执行如权利要求1-7任一所述的方法。
10.一种计算机介质,其特征在于,用于存储程序,所述程序被执行时,用于实现如权利要求1-7任一所述的方法。
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