CN113535878B - 基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质。该方法包括：获取预设区域的地形影像图和解译地质图，预设区域包括多个子区域；分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；将预设区域的地形影像图和预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；将目标三维地理模型和解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；根据拟合曲线最终生成所述预设区域的选线方案。本发明能够减小预可研阶段选线方案的偏差，提高三维地质建模的精度，提高选线的精度。

Description

基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及地质建模技术领域，尤其涉及一种基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
对于复杂艰险山区，由于铁路工程选线过程中必须规避潜在的地质灾害风险高的线路，如不良地质或特殊岩土分布广的线路，因此，建立逼真、高精度的三维地理模型是复杂艰险山区铁路选线的基础。
目前，建立复杂艰险山区的三维地理模型，均需要依托各种地质数据，如钻孔数据、剖面数据、等深线、地层接触约束及地层产状信息等数据。然而，在铁路工程的预可研阶段，上述地质数据往往难以获得。如此，研究人员在缺少上述地质数据的情况下，无法进行三维地质建模，导致在预可研阶段设计出的选线方案往往与最终设计出的选线方案存在严重的偏差。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质，以解决目前在缺少地质数据的情况下，设计的选线方案与最终方案存在严重偏差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于三维地质建模的选线方法，包括：
获取预设区域的地形影像图和解译地质图，预设区域包括多个子区域；
分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；
将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；
将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；
将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；
根据拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在预设区域内选取的控制点对预设区域进行三维地质建模；
根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。
在一种可能的实现方式中，将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图，包括：
对解译地质图进行矢量化处理，得到第一地质矢量图；
校正第一地质矢量图的坐标系；
将校正后的第一地质矢量图和目标三维地理模型叠加，得到目标地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，校正第一地质矢量图的坐标系，包括：
构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，包括：
调整目标地质矢量图的透明度；
基于图像处理和分离技术，得到目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图；其中，目标基准图为目标三维地理模型中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域，目标匹配图为目标地质矢量图中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域。
在一种可能的实现方式中，对目标三维地理模型和目标地质矢量图中相应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线，包括：
分别选取目标基准图与目标基准图的位置相对应的目标匹配图的中心正方形区域，并对正方形区域进行等比例缩放，得到缩放后的正方形区域；
将缩放后的正方形区域的像素进行遍历，分别得到目标基准图和目标匹配图的灰度直方图；
将目标基准图的灰度直方图的灰度和目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值的均值，作为匹配度的其中一个因素；
将目标基准图与目标匹配图之间的距离差，作为匹配度的另一个因素；
将目标基准图中任意三个控制点组成区域的面积与地形影像图的面积的比值，作为控制点范围的选取参数。
在一种可能的实现方式中，构建目标三维地理模型的坐标系，包括：
基于地理信息系统，构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点，包括：
分别在每个子区域内分别至少选取六个控制点；其中，每个子区域内的多个控制点用相同的颜色标识，不同区域的控制点用不同的颜色进行标识。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于三维地质建模的选线装置，包括：
获取模块，用于获取预设区域的地形影像图和解译地质图，预设区域包括多个子区域；
选取模块，用于分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；
叠加模块，用于将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；
第二叠加模块，用于将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；
灰度处理模块，用于将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；
建模模块，根据拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在预设区域内选取的控制点对预设区域进行三维地质建模；
生成方案模块，根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块，还用于对解译地质图进行矢量化处理，得到第一地质矢量图；
校正第一地质矢量图的坐标系；
将校正后的第一地质矢量图和目标三维地理模型叠加，得到目标地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块，还用于构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，灰度处理模块，还用于调整目标地质矢量图的透明度；
基于图像处理和分离技术，得到目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图；其中，目标基准图为目标三维地理模型中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域，目标匹配图为目标地质矢量图中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域。
在一种可能的实现方式中，灰度处理模块，还用于分别选取目标基准图与目标基准图的位置相对应的目标匹配图的中心正方形区域，并对正方形区域进行等比例缩放，得到缩放后的正方形区域；
将缩放后的正方形区域的像素进行遍历，分别得到目标基准图和目标匹配图的灰度直方图；
将目标基准图的灰度直方图的灰度和目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值的均值，作为匹配度的其中一个因素；
将目标基准图与目标匹配图之间的距离差，作为匹配度的另一个因素；
将目标基准图中任意三个控制点组成区域的面积与地形影像图的面积的比值，作为控制点范围的选取参数。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块，还用于基于地理信息系统，构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，选取模块，还用于分别在每个子区域内分别至少选取六个控制点；其中，每个子区域内的多个控制点用相同的颜色标识，不同区域的控制点用不同的颜色进行标识。
第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明实施例提供一种基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质，首先，通过获取预设区域的地形影像图和解译地质图，其中预设区域包括多个子区域；然后，分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；随后，将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；接着，将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；次之，将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；最后，根据拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在预设区域内选取的控制点对预设区域进行三维地质建模，根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。如此，在预可研阶段，在缺少地质数据的情况下，即可根据本发明提供的拟合曲线，在预设区域内，通过合理的选取控制点，从而提高建模的精度，减小预可研阶段设计的选线方案与最终设计方案的偏差，提高选线的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于三维地质建模的选线方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的校正第一地质矢量图的坐标系的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的从目标三维地理模型和目标地质矢量图中进行灰度处理的流程图；
图4是本发明实施例提供的控制点范围与各灰度值的均值的拟合曲线；
图5是本发明实施例提供的控制点范围与空间距离误差的拟合曲线；
图6是本发明实施例提供的基于三维地质建模的选线装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
虽然目前建立复杂艰险山区精细化地质模型的方法有很多，但是在长大带状铁路、公路工程预可研阶段，钻孔数据、剖面数据、等深线、地层接触约束及地层产状信息等地质资料往往难以获得，以地质数据驱动的三维地质建模的方法无法在该阶段实施。研究人员仅可通过二维的解译地质图进行粗略、主观性较强的方案设计，在缺乏三维地质建模的直观感受的情况下进行设计方案的分析与比选缺少客观性，导致在预可研阶段设计出的方案往往与最终设计方案存在严重偏差，若投资预算误差过大，将在很大程度上影响项目后续工作的进行。
对于长大带状铁路、公路工程，由于选线的范围很广，一般可达几百甚至上千公里，如果控制点选取范围过大则构建的三维地理模型的精度难以保证，最后，设计的选线方案与最终设计方案就会存在严重偏差。但是，如果控制点选取范围过小，则会造成在预设区域需要选取过多的控制点，给后续建模过程带来较繁杂的处理，增加的建模的复杂度。
对于长大带状铁路、公路工程，如何在预设区域进行合理的控制点的选取，成为亟需解决的技术问题。
为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种基于三维地质建模的选线方法、装置、终端及存储介质。下面首先对本发明实施例所提供的基于三维地质建模的选线方法进行介绍。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的基于三维地质建模的选线方法的实现流程图，详述如下：
步骤S110、获取预设区域的地形影像图和解译地质图，所述预设区域包括多个子区域。
在一些实施例中，首先，基于图像处理技术，获取同一个预设区域的地形影像图和解译地质图，然后将此预设区域分成多个子区域。
可选的，可将此预设区域按照固定的间隔，分成多块子区域，如每隔50公里或每隔100公里，将上述地形影像图和解译地质图对应分成多个子区域。
可选的，也可以将此预设区域按照不同的地形区域，分成多块子区域。或根据当前长大带状铁路、公路工程的路况，确定多个子区域的分区情况。
步骤S120、分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点。
在一些实施例中，在上述被分成的多个子区域内分别选取多个控制点。
可选的，分别在每个子区域内分别至少选取六个控制点；其中，每个子区域内的多个控制点用相同的颜色标识，不同区域的控制点用不同的颜色进行标识。其中，六个控制点位于上述每个子区域内的不同位置。
步骤S130、将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型。
在一些实施例中，需要预先获取的上述预设区域的数字高程模型，然后，将通过上述处理的预设区域的地形影像图和与此预设区域相对应的数字高程模型叠加，从而得到目标三维地理模型。此时，在上述地形影像图中选取的多个子区域的多个控制点也会在创建的目标三维地理模型上显示。
步骤S140、将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图。
在一些实施例中，首先对上述解译地质图进行矢量化处理，得到第一地质矢量图。
然后，校正所述第一地质矢量图的坐标系。其中，校正第一地质矢量图的坐标系，包括：
通过构建目标三维地理模型的坐标系，并获取上述目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标。可选的，可基于地理信息系统(Geographic InformationSystem，GIS)技术，构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标。
接着，将每个子区域内的多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上。次之，任意选取上述第一地质矢量图上的三个控制点的坐标为基础，基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正。如图2所示，得到目标三维地理模型的坐标系和第一地质矢量图坐标系之间的X轴平移参数Δx0、Y轴平移参数Δy0、Z轴平移参数Δz0，X轴旋转参数ωx、Y轴旋转参数ωy、Z轴旋转参数ωz、缩放比例参数m，通过七个参数实现第一地质矢量图的坐标系转换，使第一地质矢量图与目标三维地理模型的坐标系保持一致，得到坐标校正后的第一地质矢量图。
随后，将上述校正后的第一地质矢量图和目标三维地理模型叠加，得到地形覆盖的目标地质矢量图。
步骤S150、将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线。
在一些实施例中，首先，通过调整目标地质矢量图的透明度，直至可以清晰地观测出目标三维地理模型和地形覆盖后的目标地质矢量图上通过多个控制点标识的区域的轮廓，以便将目标三维地理模型中的多个控制点标识的区域与通过地形覆盖后的目标地质矢量图上相应的多个控制点标识的区域进行对比。
然后，基于图像处理和分离技术，过滤掉冗余色调信息，可以得到目标三维地理模型中的每个子区域内的多个控制点组成的标识区域，还可以得到目标地质矢量图中的相对应的每个子区域内的多个控制点组成的标识区域。在此为便于描述称之为目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图，其中，目标基准图为目标三维地理模型中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域；目标匹配图为目标地质矢量图中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域。
接着，将目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图在计算机中进行读取并进行初步处理，分别选取目标基准图与目标基准图的位置相对应的目标匹配图的面积相同的中心正方形区域，并对正方形区域进行等比例缩放，得到缩放后的正方形区域。
之后，将缩放后的目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图的正方形区域的图像画布在水平与竖直方向划分为256*256的像素图像，遍历每一个像素，分别获得处理后的目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图的灰度值，并将所有的灰度值记录，最终得到目标基准图和目标匹配图的灰度直方图数据。将目标基准图的灰度直方图的灰度和目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值进行计算，以各灰度值的均值Avg作为衡量目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图的匹配度的参数之一。在本发明中，由于是在屏幕上对颜色的灰度进行标识，而屏幕采用三基色红绿蓝(RGB)，不压缩的情况下一个像素需要占用24bit(3字节)，故通过指针每次测量三个字节存储空间中的数值并求均值，得到该像素的灰度，并使灰度直方图上的该灰度的数值加一，最终得到目标基准图与目标匹配图的灰度直方图数据。
随后，根据目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图上的坐标，可以计算出目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图之间的空间距离误差L，其值越小，则说明匹配度越高。将目标基准图与目标匹配图之间的距离差，作为匹配度的另一个因素。
由于目标三维地理模型和地形覆盖后的目标地质矢量图之间的匹配精度与控制点范围的选取有关，故需要在不同的子区域内选取多组范围不同的控制点。在本发明中，控制点范围r为任意一个子区域内的任意三个控制点围成的三角形区域的面积与预设区域的地形影像图的面积的比值。在任意多个子区域内分别选取不同控制点范围的控制点。也可以根据情况，在任意多个子区域内，选取不同数量的控制点，根据所选控制点组成的面积与与预设区域的地形影像图的面积的比值，作为控制点范围。
最后，将不同的控制点范围r与目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图各灰度值的均值Avg、目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图相应标识区域的空间距离误差L进行拟合，得到图像匹配度与控制点范围之间的关系曲线，从而确定高精度匹配结果的控制点范围，从而进行控制点的选取。
步骤S160、根据拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在预设区域内选取的控制点对预设区域进行三维地质建模。
在一些实施例中，通过上述可以得到控制点范围r与目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图各灰度值的均值Avg的拟合曲线，及控制点范围r与目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图相应标识区域的空间距离误差L的拟合曲线，即可反算出控制点范围，最终即可得到高精度匹配结果的控制点范围的选取参数。根据上述控制点范围r即可在预设区域内选取控制点，从而根据选取的控制点对预设区域进行三维地质建模，根据此三维建模，设计师即可进行直观的选线。
步骤S170、根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。
在一些实施例中，在长大带状铁路、公路工程预可研阶段，在缺少地质数据的情况下，设计人员即可根据上述建模得到的三维地质模型，进行直观的选线，生成预设区域的选线方案。
为了使本发明提供的三维建模方法更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
在本实施例中，计算机系统的CPU选择Intel(R)Core(TM)i7-8750H CPU@2.20GHz2.21GHz，内存选择16GB(三星DDR4 2666MHz/记忆科技DDR4 2666MHz)，硬盘选择三星MZVLB512HAJQ-000L2(512/固态硬盘)；计算机操作系统选用Windows 10，软件编程工具选用VS 2019、Matlab混合编程。
采用本发明提供的三维建模的方法，在预设区域内分成的多个子区域内，选取5组控制点范围不同的控制点进行地形覆盖的目标地质矢量图和目标三维地理模型的比较，图3示出了其中3组控制点组成的标识区域，其中，控制点范围为每组3个控制点组成的面积与预设区域的地形影像图的面积的比值r。匹配度的2个参数为：目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图各灰度值的均值Avg、目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图相应标识区域的空间距离误差L。如下表一中所示的5组数据：
表一
控制点 控制点范围r(％) 空间距离误差L(m) 各灰度值的均值Avg(％)
第一组 0.7198 366.237 73.36909
第二组 2.5176 217.739 73.61211
第三组 6.1720 170.155 74.08207
第四组 10.1592 106.626 77.57047
第五组 22.4290 23.170 86.53294
从表一中可以看出，控制点范围r越大，则各灰度值的均值Avg越大，空间距离误差L越小，匹配的精度也越高。
在本发明的实施例中，在95％的置信区间下，通过MATLAB进行数据拟合，如图4-5所示：
r与Avg的函数关系为：Avg＝0.1052×r1.561+73.09；
r与L的函数关系为：L＝6922×r-0.0142-6593；
根据上述两个拟合曲线的关系，规定图像匹配要求，则可反算出控制点的选取范围，从而得到高精度匹配结果的控制点范围，在此控制点范围内选取控制点，然后建模，即可得到匹配精度高的选线方案。
本发明实施例突破了二维图像与三维地理模型数据的位置匹配技术，突破了高精度匹配结果的控制点范围的选取技术，在三维地理环境中选取三个控制点后，将其空间坐标赋予相应的地质矢量图中位置相对应的三个控制点，实现了坐标系的转换与地形覆盖。利用图像处理分离技术与灰色直方图的图像匹配方法对地形覆盖结果的精度进行检验，并通过拟合得到图像匹配度与控制点范围的选取参数之间的关系，从而确定高精度匹配结果的控制点范围的选取。
本发明首先，通过获取预设区域的地形影像图和解译地质图，其中预设区域包括多个子区域；然后，分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；随后，将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；接着，将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；次之，将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；最后，根据拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在预设区域内选取的控制点对预设区域进行三维地质建模；根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。如此，在预可研阶段，在缺少地质数据的情况下，即可根据本发明提供的拟合曲线，在预设区域内，通过合理的选取控制点，从而提高建模的精度，减小预可研阶段设计的选线方案与最终设计方案的偏差，提高选线的精准度。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图6示出了本发明实施例提供的基于三维地质建模的选线装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图6所示，基于三维地质建模的选线装置6包括：
获取模块610，用于获取预设区域的地形影像图和解译地质图，预设区域包括多个子区域；
选取模块620，用于分别在地形影像图和解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；
第一叠加模块630，用于将预设区域的地形影像图和预先获取的预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；
第二叠加模块640，用于将目标三维地理模型和经过矢量校正处理的解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；
灰度处理模块650，用于将目标三维地理模型和目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；
建模模块660，用于根据拟合曲线，在待建模区域内选取控制点，对待建模区域进行三维地质建模，设计选线方案；
生成方案模块670，根据建模得到的三维地质模型生成预设区域的选线方案。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块640，还用于对解译地质图进行矢量化处理，得到第一地质矢量图；
校正第一地质矢量图的坐标系；
将校正后的第一地质矢量图和目标三维地理模型叠加，得到目标地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块640，还用于构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，灰度处理模块650，还用于调整目标地质矢量图的透明度；
基于图像处理和分离技术，得到目标基准图和与目标基准图相对应的目标匹配图；其中，目标基准图为目标三维地理模型中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域，目标匹配图为目标地质矢量图中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域。
在一种可能的实现方式中，灰度处理模块650，还用于分别选取目标基准图与目标基准图的位置相对应的目标匹配图的中心正方形区域，并对正方形区域进行等比例缩放，得到缩放后的正方形区域；
将缩放后的正方形区域的像素进行遍历，分别得到目标基准图和目标匹配图的灰度直方图；
将目标基准图的灰度直方图的灰度和目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值的均值，作为匹配度的其中一个因素；
将目标基准图与目标匹配图之间的距离差，作为匹配度的另一个因素；
将目标基准图中任意三个控制点组成区域的面积与地形影像图的面积的比值，作为控制点范围的选取参数。
在一种可能的实现方式中，第二叠加模块640，还用于基于地理信息系统，构建目标三维地理模型的坐标系，并获取目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将多个控制点的坐标分别标注在第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将第一地质矢量图的坐标系相对于目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
在一种可能的实现方式中，选取模块620，还用于分别在每个子区域内分别至少选取六个控制点；其中，每个子区域内的多个控制点用相同的颜色标识，不同区域的控制点用不同的颜色进行标识。
图7是本发明实施例提供的终端的示意图。如图7所示，该实施例的终端7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个基于三维地质建模的选线方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤110至步骤170或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块610至670的功能。
示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成图6所示的模块610至670
所述终端7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端7的示例，并不构成对终端7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71可以是所述终端7的内部存储单元，例如终端7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端7的外部存储设备，例如所述终端7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个基于三维地质建模的选线方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，包括：
获取预设区域的地形影像图和解译地质图，所述预设区域包括多个子区域；
分别在所述地形影像图和所述解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；
将所述预设区域的地形影像图和预先获取的所述预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；
将所述目标三维地理模型和经过矢量校正处理的所述解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；
将所述目标三维地理模型和所述目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；具体包括：调整所述目标地质矢量图的透明度；基于图像处理和分离技术，得到目标基准图和与所述目标基准图相对应的目标匹配图；将所述目标基准图的灰度直方图的灰度和所述目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值的均值，作为所述匹配度的其中一个因素；将所述目标基准图与所述目标匹配图之间的距离差，作为所述匹配度的另一个因素；
根据所述拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在所述预设区域内选取的控制点对所述预设区域进行三维地质建模；
根据建模得到的三维地质模型生成所述预设区域的选线方案。
2.根据权利要求1所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述将所述目标三维地理模型和经过矢量校正处理的所述解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图，包括：
对所述解译地质图进行矢量化处理，得到第一地质矢量图；
校正所述第一地质矢量图的坐标系；
将校正后的第一地质矢量图和所述目标三维地理模型叠加，得到目标地质矢量图。
3.根据权利要求2所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述校正所述第一地质矢量图的坐标系，包括：
构建所述目标三维地理模型的坐标系，并获取所述目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将所述多个控制点的坐标分别标注在所述第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将所述第一地质矢量图的坐标系相对于所述目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
4.根据权利要求1所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述目标基准图为所述目标三维地理模型中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域，所述目标匹配图为所述目标地质矢量图中每个子区域内的多个控制点组成的任意一个区域。
5.根据权利要求4所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述对所述目标三维地理模型和所述目标地质矢量图中相应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线，还包括：
分别选取所述目标基准图与所述目标基准图的位置相对应的所述目标匹配图的中心正方形区域，并对所述正方形区域进行等比例缩放，得到缩放后的正方形区域；
将所述缩放后的正方形区域的像素进行遍历，分别得到所述目标基准图和所述目标匹配图的灰度直方图；
将所述目标基准图中任意三个控制点组成区域的面积与所述地形影像图的面积的比值，作为所述控制点范围的选取参数。
6.根据权利要求3所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述构建所述目标三维地理模型的坐标系，包括：
基于地理信息系统，构建所述目标三维地理模型的坐标系，并获取所述目标三维地理模型上的任意子区域内的多个控制点的坐标；
将所述多个控制点的坐标分别标注在所述第一地质矢量图相应的多个控制点上；
基于七参数法，将所述第一地质矢量图的坐标系相对于所述目标三维地理模型的坐标系进行坐标校正，得到校正后的第一地质矢量图。
7.根据权利要求1所述的基于三维地质建模的选线方法，其特征在于，所述分别在所述地形影像图和所述解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点，包括：
分别在每个子区域内分别至少选取六个控制点；其中，每个子区域内的多个控制点用相同的颜色标识，不同区域的控制点用不同的颜色进行标识。
8.一种基于三维地质建模的选线装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预设区域的地形影像图和解译地质图，所述预设区域包括多个子区域；
选取模块，用于分别在所述地形影像图和所述解译地质图中相应的每个子区域内选取多个控制点；
第一叠加模块，用于将所述预设区域的地形影像图和预先获取的所述预设区域的数字高程模型进行叠加，得到目标三维地理模型；
第二叠加模块，用于将所述目标三维地理模型和经过矢量校正处理的所述解译地质图进行叠加，得到目标地质矢量图；
灰度处理模块，用于将所述目标三维地理模型和所述目标地质矢量图中相对应的每个子区域内的多个控制点组成的区域进行灰度处理，得到控制点选取范围与匹配度的拟合曲线；具体用于：调整所述目标地质矢量图的透明度；基于图像处理和分离技术，得到目标基准图和与所述目标基准图相对应的目标匹配图；将所述目标基准图的灰度直方图的灰度和所述目标匹配图的灰度直方图的每个灰度的比值的均值，作为所述匹配度的其中一个因素；将所述目标基准图与所述目标匹配图之间的距离差，作为所述匹配度的另一个因素；
建模模块，根据所述拟合曲线在预设区域内选取控制点，基于在所述预设区域内选取的控制点对所述预设区域进行三维地质建模；
生成方案模块，根据建模得到的三维地质模型生成所述预设区域的选线方案。
9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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