CN113593030B - 基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质，涉及地质绘图技术领域，其技术方案要点是：构建由零部件组成的三维地质模型；对零部件表面进行属性数据化，得到表面坐标集；获取地质剖面生成参数，并确定剖面基准面，以及求交集后得到轮廓坐标集；选取剖面初始点，并将轮廓坐标集转换为向量序列；在二维坐标系中定位剖面初始点，并绘制闭合的剖面轮廓线，以及对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；将地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图。本发明在地质剖面图绘制过程，依据向量序列进行图形绘制，只需要对输入的地质剖面数据集进行修改即可完成不同剖切点、剖切面以及剖切方向的地质剖面图绘制，切换效率高。
Description
技术领域
本发明涉及地质绘图技术领域，更具体地说，它涉及基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质。
背景技术
地质剖面图(map of geological cross section)是按一定比例尺，表示地质剖面上的地质现象及其相互关系的图件。地质剖面图与地质图相配合，可以获得地质构造的立体概念。垂直岩层走向的地质剖面图称地质横剖面图；平行岩层走向的剖面图，称地质纵剖面图；按水平方向编制的剖面图，称水平地质断面图。以了解地质体在垂向剖面上的结构、构造及其相互关系，地质人员常常需要在任意地点、任意方向上切制一定比例的剖面图。因此对地质图和地质剖面图的要求也越来越高。
目前，传统的地质图绘制方法是基于手工绘制的，但由于手工绘制效率低，导致其无法满足多个地点、多个方向的地质剖面图绘制，为此，基于三维模型的地质剖面图绘制技术成为了当前地质图绘制方法的主流。然而，现有基于三维模型的地质剖面图绘制在针对某一点和某一方向时，仍然需要选取具体的剖切点和剖切面，导致基于三维模型的地质剖面图绘制无法快速切换生成；此外，现有基于三维模型的地质剖面图绘制无法生成具有地质类型表示的平面图，所有在导出平面图后还需要对地质剖切图进行填充。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于三维模型的地质剖面图生成方法是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了基于三维模型的地质剖面图生成方法，包括以下步骤：
构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构；
对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集；
获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集；
选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列；
在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；
将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图。
进一步的，所述零部件表面进行属性数据化的具体过程为：
对零部件表面网格化处理，并对零部件表面的网格进行统一的属性标注；
提取所有的网格格点，依据三维坐标系计算得到各个网格格点同时表征地质和位置的三维坐标值。
进一步的，所述剖面基准面的确定过程具体为：
提取地质剖面数据集中相对于建模基准面的相对位移、相对偏转轴以及偏转角度；
根据相对位移将建模基准面平移后，以相对偏转轴为准，参照偏转角度将平移后建模基准面偏转，得到剖面基准面。
进一步的，所述轮廓坐标集转换为向量序列的过程具体为：
根据轮廓坐标集中所有的轮廓坐标与剖面初始点的坐标之差计算得到相应基准的切割向量；
采用机器视角将基准的切割向量转换为预设的观察视角下的切割向量，并以切割向量的向量角度顺序排列后得到向量序列。
进一步的，所述剖面轮廓线的绘制过程具体为：
以同一向量序列中所有的切割向量的起始点为同一点作为剖面初始点；
将同一向量序列中所有的切割向量的终止点作为轮廓点，将所有的轮廓点拟合后得到剖面轮廓线。
进一步的，所述地质局部图无缝衔接的过程具体为：
选取相邻地质局部图之间的剖面轮廓线存在间隙或交叉的线段划分为均为预设长度的多个衔接段；
将衔接段中两个剖面轮廓线融合后得到无缝衔接的轮廓线。
进一步的，所述无缝衔接的轮廓线融合过程具体为：
将衔接段中两个剖面轮廓线之间起止点的连线作为基准线，并以基准线的垂直线作为融合标线；
选取同一衔接段中两个剖面轮廓线与相应融合标线的交点间中点作为融合点，将所有的融合点拟合连接后作为无缝衔接的轮廓线。
第二方面，提供了基于三维模型的地质剖面图生成系统，包括：
模型构建模块，用于构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构；
属性标注模块，用于对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集；
坐标求解模块，用于获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集；
向量生成模块，用于选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列；
地质图生成模块，用于在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；
衔接处理模块，用于将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过构建由多个零部件组成的三维地质模型，并对不同零部件特征表面进行属性标注，然后依据剖面基准面选取具有属性标注的轮廓坐标集，对轮廓坐标集矢量化处理后能够自动绘制二维坐标系中的地质剖面图；同时对依据轮廓坐标集所绘制的剖面轮廓线中某一点进行属性识别即可完成相应剖面轮廓线中的地质类型填充，整个过程完全自动化操作，生成效率，误差小；
2、本发明在地质剖面图绘制过程，依据向量序列进行图形绘制，只需要对输入的地质剖面数据集进行修改即可完成不同剖切点、剖切面以及剖切方向的地质剖面图绘制，切换效率高；
3、本发明通过识别处理得到基准线和融合标线对地质局部图无缝衔接，使得整个地质剖面图的误差小，最终生成的地质剖面图更为精细化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：基于三维模型的地质剖面图生成方法，如图1所示，包括以下步骤：
S101：构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构；
S102：对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集；
S103：获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集；
S104：选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列；
S105：在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；
S106：将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图。
零部件表面进行属性数据化的具体过程为：对零部件表面网格化处理，并对零部件表面的网格进行统一的属性标注；提取所有的网格格点，依据三维坐标系计算得到各个网格格点同时表征地质和位置的三维坐标值。
剖面基准面的确定过程具体为：提取地质剖面数据集中相对于建模基准面的相对位移、相对偏转轴以及偏转角度；根据相对位移将建模基准面平移后，以相对偏转轴为准，参照偏转角度将平移后建模基准面偏转，得到剖面基准面。
轮廓坐标集转换为向量序列的过程具体为：根据轮廓坐标集中所有的轮廓坐标与剖面初始点的坐标之差计算得到相应基准的切割向量；采用机器视角将基准的切割向量转换为预设的观察视角下的切割向量，并以切割向量的向量角度顺序排列后得到向量序列。
剖面轮廓线的绘制过程具体为：以同一向量序列中所有的切割向量的起始点为同一点作为剖面初始点；将同一向量序列中所有的切割向量的终止点作为轮廓点，将所有的轮廓点拟合后得到剖面轮廓线。
地质局部图无缝衔接的过程具体为：选取相邻地质局部图之间的剖面轮廓线存在间隙或交叉的线段划分为均为预设长度的多个衔接段；将衔接段中两个剖面轮廓线融合后得到无缝衔接的轮廓线。
无缝衔接的轮廓线融合过程具体为：将衔接段中两个剖面轮廓线之间起止点的连线作为基准线，并以基准线的垂直线作为融合标线；选取同一衔接段中两个剖面轮廓线与相应融合标线的交点间中点作为融合点，将所有的融合点拟合连接后作为无缝衔接的轮廓线。
实施例2：基于三维模型的地质剖面图生成系统，如图2所示，包括模型构建模块、属性标注模块、坐标求解模块、向量生成模块、地质图生成模块和衔接处理模块。
其中，模型构建模块，用于构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构。属性标注模块，用于对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集。坐标求解模块，用于获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集。向量生成模块，用于选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列。地质图生成模块，用于在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图。衔接处理模块，用于将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图。
工作原理：本发明通过构建由多个零部件组成的三维地质模型，并对不同零部件特征表面进行属性标注，然后依据剖面基准面选取具有属性标注的轮廓坐标集，对轮廓坐标集矢量化处理后能够自动绘制二维坐标系中的地质剖面图；同时对依据轮廓坐标集所绘制的剖面轮廓线中某一点进行属性识别即可完成相应剖面轮廓线中的地质类型填充，整个过程完全自动化操作，生成效率，误差小。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，包括以下步骤：
构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构；
对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集；
获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集；
选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列；
在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；
将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图；
所述剖面基准面的确定过程具体为：
提取地质剖面数据集中相对于建模基准面的相对位移、相对偏转轴以及偏转角度；
根据相对位移将建模基准面平移后，以相对偏转轴为准，参照偏转角度将平移后建模基准面偏转，得到剖面基准面。
2.根据权利要求1所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，所述零部件表面进行属性数据化的具体过程为：
对零部件表面网格化处理，并对零部件表面的网格进行统一的属性标注；
提取所有的网格格点，依据三维坐标系计算得到各个网格格点同时表征地质和位置的三维坐标值。
3.根据权利要求1所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，所述轮廓坐标集转换为向量序列的过程具体为：
根据轮廓坐标集中所有的轮廓坐标与剖面初始点的坐标之差计算得到相应基准的切割向量；
采用机器视角将基准的切割向量转换为预设的观察视角下的切割向量，并以切割向量的向量角度顺序排列后得到向量序列。
4.根据权利要求1所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，所述剖面轮廓线的绘制过程具体为：
以同一向量序列中所有的切割向量的起始点为同一点作为剖面初始点；
将同一向量序列中所有的切割向量的终止点作为轮廓点，将所有的轮廓点拟合后得到剖面轮廓线。
5.根据权利要求1所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，所述地质局部图无缝衔接的过程具体为：
选取相邻地质局部图之间的剖面轮廓线存在间隙或交叉的线段划分为均为预设长度的多个衔接段；
将衔接段中两个剖面轮廓线融合后得到无缝衔接的轮廓线。
6.根据权利要求5所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法，其特征是，所述无缝衔接的轮廓线融合过程具体为：
将衔接段中两个剖面轮廓线之间起止点的连线作为基准线，并以基准线的垂直线作为融合标线；
选取同一衔接段中两个剖面轮廓线与相应融合标线的交点间中点作为融合点，将所有的融合点拟合连接后作为无缝衔接的轮廓线。
7.基于三维模型的地质剖面图生成系统，其特征是，包括：
模型构建模块，用于构建由多个零部件组成的三维地质模型，零部件以不同材质属性表征相应的地质层结构；
属性标注模块，用于对零部件表面进行属性数据化，得到相应地质层结构的由坐标和属性组成的表面坐标集；
坐标求解模块，用于获取由多个地质剖面数据集组成的地质剖面生成参数，并根据地质剖面数据集确定对应零部件的剖面基准面，以及求解剖面基准面与表面坐标集的交集后得到轮廓坐标集；
向量生成模块，用于选取轮廓坐标集中的任意一个轮廓坐标作为剖面初始点，并以剖面初始点为原点将轮廓坐标集转换为相应观察视角下由一系列的切割向量组成的向量序列；
地质图生成模块，用于在二维坐标系中定位剖面初始点，并依据向量序列绘制闭合的剖面轮廓线，以及依据相应的属性匹配填充对象后对剖面轮廓线进行填充，得到地质剖面局部图；
衔接处理模块，用于将同一观察视角下所有的地质局部图无缝衔接，得到地质剖面全图；
所述剖面基准面的确定过程具体为：
提取地质剖面数据集中相对于建模基准面的相对位移、相对偏转轴以及偏转角度；
根据相对位移将建模基准面平移后，以相对偏转轴为准，参照偏转角度将平移后建模基准面偏转，得到剖面基准面。
8.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器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权利要求1-6中任意一项所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法。
9.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-6中任意一项所述的基于三维模型的地质剖面图生成方法。
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