CN117422836A - 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法 - Google Patents

一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117422836A
CN117422836A CN202311268664.1A CN202311268664A CN117422836A CN 117422836 A CN117422836 A CN 117422836A CN 202311268664 A CN202311268664 A CN 202311268664A CN 117422836 A CN117422836 A CN 117422836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
elevation data
dimensional geologic
contour
geologic body
software
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311268664.1A
Other languages
English (en)
Inventor
尤学一
赵忆婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202311268664.1A priority Critical patent/CN117422836A/zh
Publication of CN117422836A publication Critical patent/CN117422836A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可以根据全球任意地区高程数据，绘制三维地质体的方法。本方法提供了获取免费无偏移等高线，利用地理信息系统平台提取高程数据等高线，生成等高线导出DWG格式文件，然后可导入建模软件进行加工处理使其成为三维地质体的方法，为构建三维地质体提供高效工具。

Description

一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法
技术领域
本技术属于岩土工程、环境工程等领域，具体涉及一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体并应用于模拟软件的方法。
背景技术
软件是一类能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析的仿真计算工具，主要应用于土木工程、交通、水利、石油以及采矿工程、环境工程领域。目前，该类软件已被广泛应用于土木工程、交通、水利、石油以及采矿工程、环境工程。然而，该类软件对于前处理建模方面，尤其对于岩土工程中复杂地质体建模，尚存欠缺。
名词解释：
DEM数据：DEM代表数字高程模型，是一种数字地形模型，用于表示地球表面的海拔高度。
TIF文件：TIF是“标记图像格式”的缩写。它是一种图像文件格式，主要用于包含高质量图形。
DWG文件：DWG是保存设计数据所用的一种专有文件格式。
发明内容
针对以上叙述的不足，本发明目的在于提供一种基于全球任意地区高程数据绘制三维地质体并应用于模拟软件的方法，可以提高模型建模效率，同时解决模拟软件复杂三维地质模型困难等问题。
本发明所采用的技术方案，包括以下步骤：
S1，下载无偏移高程数据；
S2，提取高程数据并绘制等高线地形图；
S3，将等高线地图导出为DWG文件；
S4，导入建模软件并进行加工处理使其生成三维地质体；
S5，将生成好的三维地质体导入模型计算软件。
进一步地，步骤S2提取高程数据并绘制等高线地形图，具体包括以下步骤：
根据所选地区经纬度，按照6度带计算所处度带，并选取合适地理坐标系；
根据高程数据，使用地理信息系统平台工具提取并绘制等高线于地图中。
进一步地，步骤S4导入建模软件并进行加工处理使其生成三维地质体，具体包括以下步骤：
将DWG文件在建模软件内打开，并检查高程数据的数值是否为纯数字，如果数字后携带单位或字母，需要通过算法来替换或去除；
将整体等高线地形图移动至合适位置，为后续模型操作做准备；
将等高线地形图中所有线段按照一定距离长度分割成点阵；
将全部点阵生成为面网格，并利用软件工具使网格表面圆润；
生成网格边界轮廓并依照轮廓外延向下延申地质层深度直至所需；
为三维地质体添加底面；
对三维地质体生成面网格并优化，随后生成体网格并导出为模拟软件所需格式。
有益效果：
本发明的有益效果在于：能够加强模型计算软件前处理能力，生成复杂三维地质模型。
附图说明
图1是一种基于全球任意地区高程数据绘制三维地质体并应用于模拟软件的方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合图1步骤流程图详细介绍本发明实施例中的各项步骤，力争清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1步骤流程图所示，本实施按照以下步骤实施：
步骤一，下载无偏移高程数据。下载地图高程类软件。选择软件中提供的任意种类无偏移地形图，本例选择“无偏移-Web墨卡托投影”。确定所需区域并下载DEM数据，点击工具栏中“实用工具”下“高程下载”选项。鼠标左键在地图中框选需要下载的范围。在下载时需要选择“高程级别”，软件提供1-18或1-20级，级别越高采样间距越小内容更清晰，但级别越高数据可能存在缺失的情况，按照需求选择级别，本例选择了14级-18级。下载类型选择GoogleEarth高程数据，当前数据类型选择高程，勾选下载完成导出数据。
步骤二，地理信息系统平台提取等高线。打开地理信息系统平台。在全新地理信息系统平台中设置坐标，设置坐标前查询高程下载区域的经纬度坐标，并按照6度带计算该区域大致所处度带区域，本例中所选地点为115度18分，用115.18除以6得到19.166667，因此采用20度带，点击地理信息系统平台页面中图层，打开数据属性中坐标系并选择“Xian1980 GK Zone 20”。选择等高线下载中的TIF数据文件在地理信息系统平台中打开，并逐一尝试不同高程级别下数据的完整性和清晰度，本例中17级与18级完整性欠佳，而15级清晰度欠佳，因此选择16级高程级别下数据进行后续操作。选中的矩形高程地图范围由于地球是球体，展开成为矩形后角度有所偏移，因此可以在地理信息系统平台中点击“图层-数据属性-常规”中更改旋转角度，矩形地图则会根据所需角度进行旋转，此操作仅改变视图方向不会影响视图数据真实性。点击“ArcToolbox-Spatial Analyst工具-表面分析-等值线”，输入栅格选择等高线TIF数据，输出折线要素选择DWG文件，本例中等值线间距选择20米，同时环境设置中坐标系选择与之前设置相同的“Xian 1980 GK Zone 20”，点击确定后则完成了等高线提取工作并显示在原地形图中。
步骤三，导出DWG文件。点击“需要导出的图层-数据-导出至CAD”，期间若不确定是否选用正确坐标系，可以再次选择“环境设置-输出坐标系-与图层坐标系相同”以确保从始至终坐标系相同。因为建模软件中适配的是投影坐标系即XY坐标，而非地理坐标系即度分秒坐标。
步骤四，导入建模软件进行加工处理。双击建模软件启动程序，点击“文件-导入-选择刚才导出的DWG文件”，选择模型单位为米，即导入成功。若不能在建模视图中看到已导入的等高线，尝试点击“缩放至最大范围”图标，等高线图则会以适合大小呈现在视图中。同时检查高程数据的数值是否为纯数字，如果数字后携带单位或字母，需要通过算法来替换或去除。
在建模软件中选择等高线图中合适的点位设置坐标原点，本例中选择左下角顶点作为辅助点，点击“物件顶点”移动鼠标至左下角选择顶点，即成为辅助点。然后点击“编辑-选取物件-曲线”选中等高线图中所有曲线。而后选择刚才设置的辅助点，点击“移动工具”，在指令框中输入想要移动到的位置，本例中移动位置为(0，0，320)，点击回车则等高线图移动完毕。此时删除未移动的辅助点，即彻底完成等高线图移动。再次选择等高线图内所有曲线，选择“曲线-点物件-曲线分段-分段长度”，设置曲线分段长度，默认曲线分段长度为50米，本例中设置100米进行操作。选择“编辑-选取物件-点”，同时关闭曲线图层即可看到全部等高线图被划分为点阵。在指令窗口输入指令“MeshPatch”，选取所有点，本例中其他数值按照默认，回车确定即以点阵生成网格面，转换角度可以看到该网格面并非平面而是因为高程的存在呈三维形状。选择“曲面工具-布帘”，鼠标框选想要布帘的范围，本例中其他数值默认，回车确定即生成表面较网格更为圆润的三维地表面图。
选择“曲线工具-矩形工具”，选择所需区域切割为标准矩形。重复上述步骤中的移动操作(设置辅助点，点击“移动工具”，在指令框中输入想要移动到的位置)，将选取的矩形区域移动到带高程的坐标原点，本例根据实际中移动至(0，0，202.2)。选择“曲线-从物件建立曲线-复制面的边框”，回车即获得轮廓边。选择“曲面-挤出曲线-直线”，向下挤出一定的地层深度，此处深度可以按照研究需求也可以随意挤出，但尽量挤出深度大一些方便之后修剪。在地质图垂直高度需要修剪的位置设置一辅助点，基于辅助点做平行于XOY平面并大于地质图在XOY平面轮廓的任意形状平面，输入“split”命令，用任意形状平面切割原地质图，选择保留的地质体部分并删除不需要的地质体部分。再次输入“split”命令，选择分割物体为地质体、被分割物体为任意形状平面，回车确认并删除多于地质体底面轮廓的部分，则地质体底面补全。点击相应指令将地质体内全部线条组合为整体，即闭合曲面。对所得地质体进行网格剖分，输入“Mesh”命令，网格自动剖分。选中地质体网格，选择相应指令按钮对网格进行优化，本例中网格划分选择六面体单元，网格划分最短长度选择100米，网格划分最长长度选择120米，点击确定则完成网格优化。优化后网格可根据需求更改网格优化命令中参数，进一步多次优化网格样式。最后选择“体网格”命令，对地质体面网格进行体网格化，在文件处选择.f3grid格式导出。
步骤五，将体网格导入模拟软件。在软件中建立新项目即.f3prj文件，打开选择的.f3prj文件，将刚刚导出的.f3grid格式文件导入软件中打开，即得到完整绘制的三维地质体模型。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明.尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例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。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于全球任意地区高程数据绘制三维地质体并应用于模拟软件的方法，其特征在于：
S1，下载免费无偏移高程数据；
S2，提取高程数据并绘制等高线地形图；
S3，将等高线地图导出为DWG文件；
S4，导入建模软件并进行加工处理使其生成三维地质体；
S5，将生成好的三维地质体导入模拟软件。
2.根据权利要求1所述的一种基于全球任意地区高程数据绘制三维地质体并应用于模拟软件的方法，其特征在于：步骤S2按照如下步骤进行：
S21，根据所选地区经纬度，按照6度带方法计算所处度带，并选取合适地理坐标系；
S22，根据高程数据，使用地理信息系统平台工具提取并绘制等高线于地图中。
3.根据权利要求1所述的一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体，并应用于模拟软件的方法，其特征在于：步骤S4按照如下步骤进行：
S41，将DWG文件在建模软件内打开，并检查高程数据的数值是否为纯数字，如果数字后携带单位或字母，需要通过算法来替换或去除，形成单纯数值；
S42，将整体等高线地形图移动至合适位置，为后续模型操作做准备；
S43，将等高线地形图中所有线段按照一定距离长度分割成点阵；
S44，将全部点阵生成为面网格，并利用软件工具使网格表面圆润；
S45，生成网格边界轮廓并依照轮廓外延向下延申地质层深度直至所需；
S46，为三维地质体添加底面；
S47，对三维地质体生成面网格并优化，随后生成体网格并导出为模拟软件所需格式。
CN202311268664.1A 2023-09-28 2023-09-28 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法 Pending CN117422836A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311268664.1A CN117422836A (zh) 2023-09-28 2023-09-28 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311268664.1A CN117422836A (zh) 2023-09-28 2023-09-28 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117422836A true CN117422836A (zh) 2024-01-19

Family

ID=89529210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311268664.1A Pending CN117422836A (zh) 2023-09-28 2023-09-28 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117422836A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111899341B (zh) 长大带状线性工程三维地质快速建模方法
Kaufmann et al. Reprint of “3D geological modelling from boreholes, cross-sections and geological maps, application over former natural gas storages in coal mines”[Comput. Geosci. 34 (2008) 278–290]
CN104766366B (zh) 一种三维虚拟现实演示的建立方法
CN111950051B (zh) 基于bim的三维地质建模和基于地质体模型的施工应用方法
Guo et al. Three-dimensional geological modeling and spatial analysis from geotechnical borehole data using an implicit surface and marching tetrahedra algorithm
Gallay et al. Geomorphometric analysis of cave ceiling channels mapped with 3-D terrestrial laser scanning
CN110189409B (zh) 一种基于plaxis的快速真三维地质建模方法及系统
CN111339691A (zh) 一种基于voxler软件的智慧岩土工程参数三维分析与评价系统及方法
CN111612903B (zh) 一种基于混合数据模型的地质数据可视化方法
CN105184865A (zh) 基于地质三维建模流程的地质图件编绘方法
CN116152461B (zh) 地质建模方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质
CN111383336A (zh) 三维地质模型构建方法
CN116486025A (zh) 一种基于大数据云计算技术的城市地质数据处理平台
CN111161415A (zh) 一种岩溶区地下水岩溶发育通道三维空间模拟方法
CN116502317B (zh) 水利水电工程多源数据融合方法及终端设备
CN114549774A (zh) 一种基于钻孔数据的三维地层建模方法
CN113052967A (zh) 一种基于数字三维可视化的地质勘察成果表达方法
CN109872393B (zh) 一种基于地上、地下地质信息的三维地质数据处理方法
CN113486429B (zh) 一种基于插值算法的空间汇交结构自动化建造方法
CN113032877A (zh) 基于bim技术施工场地临建方案的优化方法
Kratochvílová et al. Using the automatic vectorisation method in generating the vector altimetry of the historical Vltava River valley
CN114898057B (zh) 地质剖面图三维空间信息提取方法和装置、存储介质
CN117422836A (zh) 一种基于任意地区高程数据绘制三维地质体的方法
CN114036608A (zh) 一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法
Tonini et al. Three-dimensional reconstruction of the Carrara Syncline (Apuane Alps, Italy): An approach to reconstruct and control a geological model using only field survey data

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination