[发明专利]一种穹隆构造的三维几何形态恢复方法

说明书

本发明公开了一种穹隆构造的三维几何形态恢复方法，具体包括：(1)以穹隆构造的任意层地质界线质心为原点O，建立三维坐标系，并计算该层地质界线所有折点的坐标，存入点集G；(2)基于相等夹角生成n个垂直于xOy平面且过O点的剖面，并提取剖面与地质界线的个交点，得到交点集合JP；(3)根据每个剖面与地质界线的两个交点以及交点处对应的产状数据，生成n条二阶Bezier曲线，计算穹隆顶点坐标；(4)对于集合JP中的每个交点，生成2n条Bezier曲线；(5)相邻Bezier曲线之间，基于Morphing方法插值生成轮廓线集合，并在相邻轮廓线之间构造不规则三角网；(6)循环执行上述步骤，直至所有层恢复完成。本发明有效实现了穹隆构造地貌的自动恢复，恢复效果较好，自动化程度高。

技术领域

本发明涉及地理信息技术应用领域，尤其涉及一种穹隆构造的三维几何形态恢复方法。

背景技术

穹隆构造是造成地表隆升的一种构造变形样式，其平面投影形态通常表现为近似圆形或椭圆形，直径从数公里至数百公里，例如美国的绵羊山，中国三峡的黄陵背斜等。形成穹窿的因素较多，但通常是由于岩浆侵入或者由枢纽方向垂直的两组背斜叠加而成，其结果会造成穹窿上部原本水平的沉积岩层发生弯曲变形。这些岩层易受侵蚀，其外围常形成环状单面山，陡坡朝向穹窿中心。在地质图上，穹窿核部出露较老的地层，向外依次变新，呈近同心圆状分布。通过平面几何形态难以对穹窿构造变形过程进行解剖，因此，恢复穹隆被侵蚀之前的三维几何形态，不仅能够帮助理解构造变形过程，而且还可以获取剥蚀量和隆升速率等地貌演化信息，具有重要的学术价值。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种穹隆构造的三维几何形态恢复方法。

技术方案：本发明所述的穹隆构造的三维几何形态恢复方法包括：

(1)以正北方向为x轴，正东方向为y轴，以穹隆构造的任意层地质界线质心为原点O，垂直于xOy平面向上方向为z轴，建立三维空间下的O-xyz坐标系，并计算该层地质界线所有折点的坐标，存入点集G；

(2)根据点集G，基于相等夹角生成n个垂直于xOy平面且过O点的剖面，并提取n个剖面与地质界线的2n个交点，并存入交点集合JP，n为正整数；

(3)根据每个剖面与地质界线的两个交点以及交点处对应的产状数据，生成n条二阶Bezier曲线，计算得到穹隆顶点V坐标；

(4)对于集合JP中的每个交点，基于对应位置倾角、穹隆顶点V和顶点V处切线，生成2n条Bezier曲线；

(5)相邻Bezier曲线之间，基于Morphing方法插值生成轮廓线集合，并在相邻轮廓线之间构造不规则三角网，完成穹隆构造的当前层恢复；

(6)循环执行步骤(1)-(5)，直至所有层恢复完成。

进一步的，步骤(1)具体包括：

(1-1)以正北方向为x轴，正东方向为y轴，选定一个高度与水平面相同的任意点作为原点O`，垂直于xO`y平面向上方向为z轴，建立三维空间下的O`-xyz坐标系；

(1-2)根据地质图和DEM数据，提取待恢复穹隆构造的任意层地质界线所有折点在O`-xyz坐标系的坐标，并按先后顺序存入点集A＝{p<sub>i</sub>(px<sub>i</sub>,py<sub>i</sub>,pz<sub>i</sub>)|i＝1,…,m}，其中，m为地质界线要素中的点数，(px<sub>i</sub>,py<sub>i</sub>,pz<sub>i</sub>)表示点p<sub>i</sub>在O`-xyz坐标系的x,y,z轴坐标值；