CN115272619A - 一种地质图连图方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地质图连图方法，获取实际材料图，包括等高线和地质填图路线数据，地质填图路线数据包括：地质点、分段路线、点间界线和产状；将等高线转换成带高程属性的三维散点并进行三角剖分构建DEM面；将地质点垂直投影到DEM面；加密分段路线和点间界线中的节点；将加密后的分段路线和加密后的点间界线垂直投影到DEM面；根据产状的数据计算三维空间向量；根据点间界线与对应的向量数据向两侧拉伸，创建分段地质界面；根据分段地质界面的类型做相应处理，生成地质界面；获取地质界面与DEM面的交线，交线即为地表出露的地质界线；将地表出露的地质界线投影至水平面，完成地质图连图。本发明提高了地质图地质界线的精度。
Description
技术领域
本发明属于地质图地质界线技术领域，具体涉及一种地质图连图方法。
背景技术
区域地质调查是一项基础性、公益性、战略性的基础地质工作，是其它一切地质工作的前期基础。地质图是区域地质调查工作的主要成果之一，地质图连图的准确与否直接决定了地质图的质量。目前地质图连图方法主要有两种：方法一，地质人员在纸质实际材料图中用铅笔手工勾绘地质界线，再通过扫描纸质实际材料图，在计算机中进行人机交互矢量化对手工绘制的地质界线进行成图。手工绘制地质界线的过程是根据“V字形法则”和产状数据用光滑曲线将点间界线串连起来的过程。方法二，在计算机中通过人机交互直接绘制地质界线，地质界线的绘制方法与手工在纸质实际材料图中绘制地质界线的方法相同。根据“V字形法则”、点间界线、产状数据，手工绘制光滑曲线将点间界线串连起来形成地质界线，该方法绘制的地质界线精度低，不同地质人员绘制的地质界线存在较大差异。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种地质图连图方法，通过地形数据、点间界线和产状自动生成地质界线，提高地质界线的绘制精度，解决不同人员绘制的地质界线存在不确定性问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种地质图连图方法，包括以下步骤：
S1：获取实际材料图，其中，所述实际材料图包括：等高线和地质填图路线数据，所述地质填图路线数据包括：地质点、分段路线、点间界线和产状；
S2：将所述等高线转换成带高程属性的散点，其中，所述散点为三维散点；
S3：运用所述三维散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型，其中，所述数字高程模型即为DEM面；
S4：将所述地质点垂直投影到所述DEM面；
S5：加密所述分段路线和所述点间界线中的节点；
S6：将加密后的所述分段路线和加密后的所述点间界线垂直投影到所述DEM面；
S7：根据所述产状的数据计算三维空间向量；
S8：根据所述点间界线与对应的所述三维空间向量中的向量数据向两侧拉伸，创建分段地质界面；
S9：判断所述分段地质界面的类型，根据所述分段地质界面的类型做相应处理，生成地质界面；
S10：获取所述地质界面与所述DEM面的交线，其中，所述地质界面与所述DEM面的交线即为地表出露的地质界线；
S11：将所述地表出露的地质界线投影至水平面，完成地质图连图。
优选的，所述S3中运用所述三维散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型方法为：
S31：将所述三维散点投影到二维平面上，并记录所述三维散点到二维散点的映射关系；
S32：任选所述二维散点中的一个点Point 1；
S33：遍历所有所述二维散点，寻找距离所述点Point 1最近的点Point 2，并与所述点Point 2相连构成第一条边，添加到边库中；
S34：继续遍历所述二维散点，寻找第三个点Point 3与所述点Point 1、所述点Point 2构成三角形，使所述三角形外接圆满足空圆特性，其中，所述空圆特性是所述点Point 1、所述点Point 2和所述点Point 3组成的三角形外接圆内不存在其他点，将所述点Point 3与所述点Point 1、所述点Point 2相连的线添加到边库中，相应的三角形添加到三角网库中；
S35：遍历所述边库，判断各边两侧是否应构建新的三角形，若边两侧均存在三角形或不存在其他点，则边构建完成，否则重复所述S34、所述S35，直至所有边构建完成；
S36：根据所述S31建立的所述二维散点与所述三维散点的映射关系，将二维平面剖分结果映射到三维空间，形成三维曲面。
优选的，所述S4中将所述地质点垂直投影到DEM面的方法为：
S41：在垂直方向上，找出所述地质点所对应的第一DEM面三角网；
S42：获取所述第一DEM面三角网的高程值，将所述第一DEM面三角网的高程值赋予给所述地质点，增加高程值后的所述地质点与所述DEM面相贴合。
优选的，所述S6中将加密后的所述分段路线和加密后的所述点间界线垂直投影到所述DEM面的方法为：
S61：在垂直方向上，找出所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线中节点所对应的第二DEM面三角网；
S62：获取所述第二DEM面三角网的高程值，将所述第二DEM面三角网的高程值赋予给所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线中的节点，增加高程值后的所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线与所述DEM面相贴合。
优选的，所述S7中根据所述产状的数据计算三维空间向量的计算公式为：
X=cos(radians(β))*sin(radians(α))，
Y＝cos(radians(β))*cos(radians(α))，
Z=-sin(radians(β))，
其中，α为倾向，β为倾角。
优选的，所述分段地质界面的类型包括：地层界面、断层面或岩体界面。
优选的，当所述分段地质界面是所述地层界面或所述断层面时，处理方法为：
S91：将同一个界面中的所述分段地质界面转换成散点；
S92：根据所述散点进行离散光滑插值，生成所述地质界面。
优选的，当所述分段地质界面是所述岩体界面时，处理方法为：
S93：等间距获取不同高程的水平面与所述分段地质界面的交线；
S94：根据所述交线，通过离散光滑插值，生成封闭地质界线；
S95：依次连接不同高程上的所述封闭地质界线，生成地质界面。
优选的，所述S93中获取不同高程的水平面与所述分段地质界面的交线的方法为：
S931：分别计算所述水平面和所述分段地质界面中的相交三角网所在平面的交线；
S932：计算出所述平面的交线与所述相交三角网边的交点；
S933：根据所述交点在所述平面的交线上的位置直接确定交线段；
S934：将一系列交线段依次相连接，形成所述水平面与所述分段地质界面的交线。
优选的，所述S11中将所述地表出露的地质界线投影至水平面的方法为：
将所述地表出露的地质界线的节点高程值修改为零值。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明通过获取实际材料图，其中，所述实际材料图包括：等高线和地质填图路线数据，所述地质填图路线数据包括：地质点、分段路线、点间界线和产状；将等高线转换成带高程属性的散点，其中，所述散点为三维散点；运用三维散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型；将地质点垂直投影到DEM面；加密分段路线和点间界线中的节点；将加密后的分段路线和加密后的点间界线垂直投影到DEM面；根据产状的数据计算三维空间向量；根据点间界线与对应的三维空间向量中的向量数据向两侧拉伸，创建分段地质界面；判断分段地质界面的类型，根据分段地质界面的类型做相应处理，生成地质界面；获取地质界面与DEM面的交线，其中，所述地质界面与所述DEM面的交线即为地表出露的地质界线；将地表出露的地质界线投影至水平面，完成地质图连图。与传统手工勾绘地质图地质界线相比较，本发明可以很大程度上提高地质图地质界线的精度。本发明可实现高精度、快速地质图连图，解决目前地质人员通过人机交互地质图连图存在精度低、速度慢的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的实际材料图；
图2为本发明的DEM面示意图；
图3为本发明的地质填图路线投影至DEM面示意图；
图4为本发明的地层（或断层）分段地质界面示意图；
图5为本发明的岩体分段地质界面示意图；
图6为本发明的地层界面示意图；
图7为本发明的获取不同高程水平面与分段地质界面的交线示意图；
图8为本发明的生成不同高程的地质界线示意图；
图9为本发明的岩体界面示意图；
图10为本发明的地表出露的地质轨迹线示意图；
图11为本发明的实际材料图中地质界线示意图；
图12为本发明的一种地质图连图方法流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图12所示，本发明公开了一种地质图连图方法，包括以下步骤：
S1：获取实际材料图，实际材料图中包含等高线和地质填图路线数据。地质填图路线中包括地质点、分段路线、点间界线和产状。如图1所示：灰色线为等高线；黑色虚线为分段路线；黑色实线为点间界线；圆圈为地质点。等高线中带有高程属性，地质填图路线中的地质点、分段路线、点间界线不具有高程属性。
S2：将实际材料图中的等高线转换成带高程属性的散点，其中，所述散点为三维散点。
S3：运用散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型（DEM）。Delaunay三角剖分构建数字高程模型（DEM）方法如下：
S31：将三维散点投影到二维平面上，并记录三维散点到二维散点的映射关系。
S32：任选散点中的一个点Point 1；
S33：遍历所有散点，寻找距离点Point 1最近的点Point 2，并与之相连构成第一条边，添加到边库中；
S34：继续遍历散点，寻找第三个点Point 3与Point 1、Point 2构成三角形，使之外接圆满足空圆特征。空圆特性是Point 1、Point 2、Point 3组成的三角网外接圆内不存在其他点。将Point 3与Point 1、Point 2相连的线添加到边库中，相应的三角网添加到三角网库中。
S35：遍历边库，判断各边两侧是否应构建新的三角形，若边两侧均存在三角形或不存在其他点，则该边已构建完成，否则重复S34、S35，直至所有边构建完成。
S36：根据S31建立的二维散点与三维散点的映射关系，将二维平面剖分结果映射到三维空间，形成三维曲面（如图2所示）。
S4：将地质填图路线中的地质点垂直投影到DEM面。实现方法为：
S41：在垂直方向上，找出地质点所对应的第一DEM面三角网；
S42：获取第一DEM面三角网的高程值，将高程值赋予给地质点，增加高程值后的地质点与DEM面相贴合。
S5：加密分段路线和点间界线中的节点。
S6：将加密后的分段路线和加密后的点间界线垂直投影到DEM面。实现方法为：
S61：在垂直方向上，找出加密后的分段路线和加密后的点间界线中节点所对应的第二DEM面三角网；
S62：获取第二DEM面三角网的高程值，将高程值赋予给分段路线和点间界线中的节点，增加高程值后的分段路线和点间界线与DEM面相贴合（如图3所示）。
S7：根据产状的数据计算三维空间向量，如表1所示B1-1至B1-5产状数据，计算公式如下：
X=cos(radians(β))*sin(radians(α))
Y＝cos(radians(β))*cos(radians(α))
Z=-sin(radians(β))
α：倾向；β：倾角
S8：根据点间界线与对应的三维空间向量中的向量数据向两侧拉伸，创建分段地质界面（如图4和图5所示）。
S9：判断分段地质界面的类型，是地层界面、断层面或岩体界面。地层界面和断层面的处理方法相同。
当是地层界面或断层面时，处理方法如下：
S91：将同一个界面中的分段地质界面转换成散点；
S92：根据散点进行离散光滑插值生成地质界面（如图6所示）。
当是岩体界面时，处理方法如下：
S93：等间距获取不同高程的水平面与分段地质界面的交线（图7）。
交线获取方法如下：
S931：分别计算所述水平面和所述分段地质界面中的相交三角网所在平面的交线；
S932：计算出所述平面的交线与所述相交三角网边的交点；
S933：根据所述交点在所述平面的交线上的位置直接确定交线段；
S934：将一系列交线段依次相连接，形成所述水平面与所述分段地质界面的交线。
S94：根据交线，通过离散光滑插值生成封闭地质界线（如图8所示）；
S95：依次连接不同高程上的地质界线生成地质界面（如图9所示）。
S10：获取生成的地质界面与DEM面的交线，该交线即为地表出露的地质界线（如图10所示）。
S11：将地表出露的地质界线投影至水平面，完成地质图连图。只需将地质界线的节点高程值都修改为零值即可（如图11所示，其中，灰色线为等高线；黑色虚线为分段路线；黑色实线为点间界线；圆圈为地质点）。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种地质图连图方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取实际材料图，其中，所述实际材料图包括：等高线和地质填图路线数据，所述地质填图路线数据包括：地质点、分段路线、点间界线和产状；
S2：将所述等高线转换成带高程属性的散点，其中，所述散点为三维散点；
S3：运用所述三维散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型，其中，所述数字高程模型即为DEM面；
S4：将所述地质点垂直投影到所述DEM面；
S5：加密所述分段路线和所述点间界线中的节点；
S6：将加密后的所述分段路线和加密后的所述点间界线垂直投影到所述DEM面；
S7：根据所述产状的数据计算三维空间向量；
S8：根据所述点间界线与对应的所述三维空间向量中的向量数据向两侧拉伸，创建分段地质界面；
S9：判断所述分段地质界面的类型，根据所述分段地质界面的类型做相应处理，生成地质界面；
S10：获取所述地质界面与所述DEM面的交线，其中，所述地质界面与所述DEM面的交线即为地表出露的地质界线；
S11：将所述地表出露的地质界线投影至水平面，完成地质图连图。
2.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S3中运用所述三维散点进行Delaunay三角剖分构建数字高程模型方法为：
S31：将所述三维散点投影到二维平面上，并记录所述三维散点到二维散点的映射关系；
S32：任选所述二维散点中的一个点Point 1；
S33：遍历所有所述二维散点，寻找距离所述点Point 1最近的点Point 2，并与所述点Point 2相连构成第一条边，添加到边库中；
S34：继续遍历所述二维散点，寻找第三个点Point 3与所述点Point 1、所述点Point 2构成三角形，使所述三角形外接圆满足空圆特性，其中，所述空圆特性是所述点Point 1、所述点Point 2和所述点Point 3组成的三角形外接圆内不存在其他点，将所述点Point 3与所述点Point 1、所述点Point 2相连的线添加到边库中，相应的三角形添加到三角网库中；
S35：遍历所述边库，判断各边两侧是否应构建新的三角形，若边两侧均存在三角形或不存在其他点，则边构建完成，否则重复所述S34、所述S35，直至所有边构建完成；
S36：根据所述S31建立的所述二维散点与所述三维散点的映射关系，将二维平面剖分结果映射到三维空间，形成三维曲面。
3.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S4中将所述地质点垂直投影到DEM面的方法为：
S41：在垂直方向上，找出所述地质点所对应的第一DEM面三角网；
S42：获取所述第一DEM面三角网的高程值，将所述第一DEM面三角网的高程值赋予给所述地质点，增加高程值后的所述地质点与所述DEM面相贴合。
4.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S6中将加密后的所述分段路线和加密后的所述点间界线垂直投影到所述DEM面的方法为：
S61：在垂直方向上，找出所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线中节点所对应的第二DEM面三角网；
S62：获取所述第二DEM面三角网的高程值，将所述第二DEM面三角网的高程值赋予给所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线中的节点，增加高程值后的所述加密后的分段路线和所述加密后的点间界线与所述DEM面相贴合。
5.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S7中根据所述产状的数据计算三维空间向量的计算公式为：
X=cos(radians(β))*sin(radians(α))，
Y＝cos(radians(β))*cos(radians(α))，
Z=-sin(radians(β))，
其中，α为倾向，β为倾角。
6.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述分段地质界面的类型包括：地层界面、断层面或岩体界面。
7.根据权利要求6所述的地质图连图方法，其特征在于，当所述分段地质界面是所述地层界面或所述断层面时，处理方法为：
S91：将同一个界面中的所述分段地质界面转换成散点；
S92：根据所述散点进行离散光滑插值，生成所述地质界面。
8.根据权利要求6所述的地质图连图方法，其特征在于，当所述分段地质界面是所述岩体界面时，处理方法为：
S93：等间距获取不同高程的水平面与所述分段地质界面的交线；
S94：根据所述交线，通过离散光滑插值，生成封闭地质界线；
S95：依次连接不同高程上的所述封闭地质界线，生成地质界面。
9.根据权利要求8所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S93中获取不同高程的水平面与所述分段地质界面的交线的方法为：
S931：分别计算所述水平面和所述分段地质界面中的相交三角网所在平面的交线；
S932：计算出所述平面的交线与所述相交三角网边的交点；
S933：根据所述交点在所述平面的交线上的位置直接确定交线段；
S934：将一系列交线段依次相连接，形成所述水平面与所述分段地质界面的交线。
10.根据权利要求1所述的地质图连图方法，其特征在于，所述S11中将所述地表出露的地质界线投影至水平面的方法为：
将所述地表出露的地质界线的节点高程值修改为零值。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117152301A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种基于地质点产状及坐标的地质界线绘制系统 |
| CN117152301B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-02-06 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种基于地质点产状及坐标的地质界线绘制系统 |
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