CN115564868A - 基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法，包括：S1，地质勘探，获取场地工程地质勘察资料；S2，地层层序划分，建立地质勘察数据库；S3，确定剖面图中各勘探孔空间位置关系；S4，勘探孔地层编号，获得场地各勘探孔地层序列；S5，计算各相邻勘探孔地层的最短公共超序列；S6，按最短公共超序列地层修正各勘探孔地层；S7，按地层最佳匹配序列连层，即相同地层号直接连地层线，增补0厚度地层处，按设定的尖灭方式连层；S8，补充完善剖面图中各类标注、图例填充及特征符号绘制。该方法能科学、快速地生成地质剖面图，其简单易行、省时高效、效果好，可广泛应用于工程地质领域。

Description

基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法

技术领域

本发明涉及工程地质中地质剖面生成研究领域，特别是涉及基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法。

背景技术

工程地质剖面图绘制是地质勘察成果编制的一项重要内容，地质剖面图的合理性对工程勘察设计极其重要。目前工程地质剖面图生成方法主要有CAD手工绘图、基于GIS绘图法、地质剖面矢量化生成法、神经网络法、层次逐步细分岩性区域法等。其中，仍以CAD或GIS应用较多，此类方法以钻孔数据为基础，连接相邻钻孔，对土层尖灭等现象不处理或简单处理，与实际土层分布有一定的区别，同时部分方法依赖于人为经验，无法普及，且处理周期较长。而矢量化生成法则是对地层界面精细化处理，在剖面快速生成和避免人为经验因素影响上仍没有突破。神经网络法为避免人为经验因素影响的一种尝试，但是由于算法本身复杂，在快速生成剖面图方面有一定的不足。

发明内容

针对现有地质剖面图生成方法存在的问题，本发明提供一种省时高效、避免人为经验影响的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法。

最短公共超序列是指，假定A=a ₁……a _n为某一特定字符序列，a _i （i=1，…，n）为序列A中的一个字符，如果一个字符序列A′可以通过删除A中的n个字符（n≥0）获得，则A为A′的超序列，在A′的所有公共超序列中长度最短的序列，即为最短公共超序列。基于最短公共超序列算法分析地质勘察所获取的各勘探孔地层最佳匹配序列，能科学、快速地生成地质剖面图，该方法简单易行、省时高效、效果优良，可以避免传统地质剖面生成过度依赖人为经验的影响，降低了地质剖面生成的不确定性和经验性，可广泛应用于工程地质领域。

本发明的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法包括以下步骤：

S1，根据岩土工程勘察技术大纲，在工程现场布置勘探孔，获取场地工程地质勘察资料；

S2，根据S1获取的场地工程地质勘察资料，结合区域工程地质层序表，进行地层层序划分，建立场地工程地质勘察数据库；

S3，根据预生成地质剖面所包含的各勘探孔位置坐标、孔口高程及勘探深度，按设定的剖面图横、纵比例尺，确定各勘探孔对象空间关系；

S4，对各勘探孔的地层由上而下进行地层编号，根据地质时代、地质成因、土层定名、物理力学参数等，将相同的地层采用同样的编号，得到目标场地各勘探孔的地层序列；

S5，分别计算各相邻勘探孔地层的最短公共超序列，其特征在于，包括以下步骤：

S5-1，记勘探孔ZK1所含地层层数为n1，该勘探孔内各地层表示为ZK1[i]，i=1，……n1；

S5-2，勘探孔ZK2所含地层层数为n2，该勘探孔内各地层表示为ZK2[j]，j=1，……n2；

S5-3，定义（n1+1）×（n2+1）的矩阵M，M[i][j]表示ZK1[i]和ZK2[j] 的最小公共子序列长度；

S5-4，M[i][0]=i，i=0，1，……n1；

S5-5，M[0][j]=j，j=0，1，……n2；

S5-6，

，其中

；

S5-7，若

，则最短公共超序列ZK的字符就取ZK1[i]；

S5-8，若

，则最短公共超序列ZK的字符就取ZK2[j]；

S5-9，若

；当

时，最短公共超序列ZK的字符取ZK1[i]；当

时，最短公共超序列ZK的字符取ZK1[i]和ZK2[j]两个；

S6，按最短公共超序列地层修正相应各勘探孔地层，即与最短公共超序列地层对比，缺失地层处增补0厚度地层并标识；

S7，修正后相邻勘探孔地层从上至下连层，相同地层号直接连地层线，增补0厚度地层处，按预先设定的地层尖灭方式连层，得地层最佳匹配序列；

S8，依照制图规范完成工程地质剖面图中所有地层信息标注、岩性图例填充及特征符号绘制。

进一步，S7中对于相邻勘探孔勘探深度差别较大的非等深勘探孔，设置地层线连层最小标高差，超过地层线连层最小标高差的深孔下部地层，地层直接平层延伸至两勘探孔中部。

进一步，S1中所述的勘探孔，包括挖探、钎探、钻探、静力触探、旋压触探、动力触探及工程物探等各类勘探方法，所获取的场地各勘探孔勘探资料包括各勘探孔深度方向地层分界线、岩土名称、岩土类别、地质时代、地质成因、颜色、密实度、可塑性、风化程度、结构构造、地层描述等。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的地质剖面图生成方法以工程场地地质勘察数据为基础，利用最短公共超序列算法进行地层分布解析，连接地层线，进而生成地质剖面图。利用工程场地勘探数据与最短公共超序列算法，能科学、快速地生成地质剖面图，该方法简单易行、省时高效，预测效果良好，可以避免传统地质剖面生成依赖人为经验的影响，降低地质剖面生成的不确定性和经验性，可广泛应用于地质剖面图生成领域。

附图说明

图1是本发明的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法的流程图；

图2是采用本发明基于最短公共超序列方法生成的地质剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

利用本发明方法绘制某工程场地地质剖面图。该场地属冲积平原，地形较平坦，地势开阔，地面高程一般为0.72～3.21m。该段地层主要为人工填土层（第四系全新统人工堆积Qml）、第Ⅰ陆相层（第四系全新统河床～河漫滩相沉积Q43al）、第Ⅰ海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）、第Ⅱ陆相层（第四系全系统下组沼泽相沉积Q41h及第四系全新统下组河床～河漫滩相沉积Q41al）、第Ⅲ陆相层（第四系上更新统五组河床～河漫滩相沉积Q3eal）、第Ⅱ海相层（第四系上更新统四组滨海～潮汐带相沉积Q3dmc）、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床～河漫滩相沉积Q3cal）、第Ⅲ海相层（第四系上更新统二组浅海～滨海相沉积Q3bm）。

实施时具体计算步骤及地质剖面图绘制方法为：

S1，根据岩土工程勘察技术大纲，在工程场地布置钻探孔3孔（ZK01、ZK02、ZK03）、静力触探孔1孔（JT01），获取场地工程地质勘察资料，场地勘探点一览表如表1所示。

S2，根据勘探获取的场地工程地质勘察资料，结合区域工程地质层序表，进行地层层序划分，建立场地工程地质勘探数据库，场地各勘探孔地层如表2所示。

S3，根据预生成地质剖面所包含的各勘探孔位置坐标、孔口高程及勘探深度，按设定的剖面图横、纵比例尺，确定各勘探孔对象空间关系。本次地质剖面编号为PM1，包含勘探孔ZK01、ZK02、ZK03和JT01，按位置坐标排列依次为JT01、ZK01、ZK02和ZK03。

S4，对各勘探孔的地层由上而下进行地层编号，根据地质时代、地质成因、土层定名、物理力学参数等，将相同的地层采用同样的编号，得到目标场地各勘探孔的地层序列，详见表2。

S5，分别计算各相邻勘探孔地层的最短公共超序列，以PM1相邻两勘探孔JT01和ZK01为例：

JT01包含22个地层，该勘探孔内各地层表示为JT01[i]，i=1，……22；

ZK01包含17个地层，该勘探孔内各地层表示为ZK01[j]，j=1，……17；

M矩阵为23×18矩阵，M[i][j]表示JT01[i]和ZK01[j] 的最小长度矩阵；

M矩阵按如下公式计算：

M[i][0]=i，i=0，1，……22；

M[0][j]=j，j=0，1，……17；

，其中

。

M矩阵计算结果如下：

若

，则最短公共超序列M_K的字符就取JT01[i]；

若

，则最短公共超序列M_K的字符就取ZK01[j]；

若

；当

时，最短公共超序列M_K的字符取JT01[i]；当

时，最短公共超序列M_K的字符取JT01[i]和ZK01[j]两个。

据此，JT01和ZK01的最短公共超序序列如下：

M_K=[1-1 4-1 4-9 6-3 6-9 6-21 6-1 7-2 8-2 8-3 8-4 9-2 10-211-3 11-1 11-4 11-1 11-2 11-4 11-2 11-3 11-2 11-1 11-3 12-3]

S6，按上述计算的最短公共超序列地层M_K修正JT01和ZK01各勘探孔地层，即与最短公共超序列地层对比，缺失地层处增补0厚度地层，用短划线标识；

JT01=[1-1 4-1 4-9 6-3 6-9 6-21 6-1 7-2 8-2 8-38-4 9-2 10-2 11-3 11-1 11-4 11-1 11-2 11-4 11-211-3 11-2 — — —];

ZK01=[1-1 4-1 — 6-3 6-9 6-21 6-1 7-2 8-2 — 8-4 9-2 10-2 11-3 11-1— — 11-2 — — — — 11-1 11-3 12-3]。

S7，修正后相邻勘探孔地层从上至下连层，相同地层号直接连地层线，增补0厚度地层处，若尖灭地层相邻上、下地层为同一地层则按透镜体处理，尖灭至相邻勘探孔中部；若尖灭地层相邻上、下地层为不同地层则尖灭至对孔。

按上述方法，依次计算ZK01和ZK02、ZK02和ZK03的最短公共超序列，并开展地层连层，获取该剖面地层线最佳匹配序列，即该剖面地层线最佳连层方式。

S8，依照相关制图规范完成工程地质剖面图中的所有地层信息标注、岩性图例填充及特征符号绘制，如图2所示。

Claims (4)

1.一种基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据岩土工程勘察技术大纲，在工程现场布置勘探孔，获取场地工程地质勘察资料；

S2，根据S1获取的场地工程地质勘察资料，结合区域工程地质层序表，进行地层层序划分，建立场地工程地质勘察数据库；

S3，根据预生成地质剖面所包含的各勘探孔位置坐标、孔口高程及勘探深度，按设定的剖面图横、纵比例尺，确定各勘探孔对象空间关系；

S4，对各勘探孔的地层由上而下进行地层编号，根据地质时代、地质成因、土层定名和物理力学参数，将相同的地层采用同样的编号，得到目标场地各勘探孔的地层序列；

S5，分别计算各相邻勘探孔地层的最短公共超序列，包括以下步骤：

S5-1，记勘探孔ZK1所含地层层数为n1，该勘探孔内各地层表示为ZK1[i]，i=1，……n1；

S5-2，勘探孔ZK2所含地层层数为n2，该勘探孔内各地层表示为ZK2[j]，j=1，……n2；

S5-3，定义（n1+1）×（n2+1）的矩阵M，M[i][j]表示ZK1[i]和ZK2[j] 的最小长度矩阵；

S5-4，M[i][0]=i，i=0，1，……n1；

S5-5，M[0][j]=j，j=0，1，……n2；

S5-6，

，其中

；

S5-7，若

，则最短公共超序列ZK的字符就取ZK1[i]；

S5-8，若

，则最短公共超序列ZK的字符就取ZK2[j]；

S5-9，若

；当

时，最短公共超序列ZK的字符取ZK1[i]；当

时，最短公共超序列ZK的字符取ZK1[i]和ZK2[j]两个；

S6，按最短公共超序列地层修正相应各勘探孔地层，缺失地层处增补0厚度地层并标识；

S7，修正后相邻勘探孔地层从上至下连层，相同地层号直接连地层线，增补0厚度地层处，按预先设定的地层尖灭方式连层，得地层最佳匹配序列；

S8，依照制图规范完成工程地质剖面图中所有地层信息标注、岩性图例填充及特征符号绘制。

2.根据权利要求1所述的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法，其特征在于：步骤S7中，对于相邻勘探孔勘探深度差别较大的非等深勘探孔，设置地层线连层最小标高差，超过地层线连层最小标高差的深孔下部地层，地层直接平层延伸至两勘探孔中部。

3.根据权利要求1所述的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法，其特征在于：步骤S1中所述的勘探孔包括挖探、钎探、钻探、静力触探、旋压触探及动力触探的工程勘探孔。

4.根据权利要求1所述的基于最短公共超序列的地质剖面图生成方法，其特征在于：步骤S1中所获取的场地工程地质勘察资料包括各勘探孔深度方向地层分界线、岩土名称、岩土类别、地质时代、地质成因、颜色、密实度、可塑性、风化程度、结构构造和地层描述。

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