[发明专利]三维水平地质剖面图制作方法及其用途

摘要

本发明公开了三维水平地质剖面图制作方法及其用途。方法用1.依据能源矿产地质与工程地质相关技术规范要求，获取野外地质原始资料,包括而不局限于钻探地质资料、钻探点三维位置信息、地质物探信息，以及相关室内、室外试验资料等10步骤步完成。本发明用于工程地质制图本发明能源矿产地质制图；工程地质和能源矿产地质中地质勘察中地质勘察成果的表达；包括而不局限于工程勘察、设计、分析、施工、监测、运营环节中相关勘察成果的表达；包括而不局限于能源矿产规划、勘探、设计、监测、开采、运营、修复环节中相关勘察成果的表达。

主权项

一种三维水平地质剖面图制作方法，其特征在于，方法流程如下：1)获取野外地质原始资料,野外地质原始资料包括钻探地质资料、钻探点三维位置信息、地质物探信息；2)在步骤1)原始资料的基础上确定综合分层和钻孔地质柱状图；3)基于钻孔地质柱状图与钻孔的真实三维位置坐标信息，提取钻孔柱状图数据和当前工程勘察场区的地质属性数据，即提取地质背景参数，提取的具体过程如下：输入、管理、提取钻孔数据、实验数据，以及用于三维地质建模的地层属性数据为数据；并在系统视窗中可视化表达上述数据，包括钻孔柱状图、钻孔场区范围；地质数据包括年代地质背景、层积地质背景、坡积地质背景、海相层积地质背景、河床冲积地质背景、断裂构造地质；4)地质技术人员校核地质数据，并交互修改步骤3)中的相关地质属性数据；5)确定三维水平地质剖面所对应的标高以及在平面上的范围，提取数据，即导入关联数据，关联数据包括建筑物轮廓线数据，岩土工程设计方案所对应的矢量图形数据；6)构建水平剖面，有两种构建方式：第一种，①针对步骤5)所确定的三维水平地质剖面所在的平面多边形，也即指定水平剖面所在多边形的坐标范围，根据提取的钻孔柱状图数据、地质数据和关联数据，离散化水平剖面为线边界拓扑集或离散点集，也即计算水平剖面多边形与一系列线段组的相交，得到每条相交平行线的两端点即为计算线分布数据；其中，多边形：水平剖面顶点所组成；组平行线：与y轴平行，间距为D的一组平行线和过多边形顶点与y轴平行的一组平行线的集合；②构建线边界拓扑集中每条线或离散点集中每个点的地层分布模型，也即循环计算每条计算线的地质分布数据，从每条计算线第一个点，沿着计算方向进行迭代计算，记录每个点的地质属性，如果当前点的地质属性与上一个点的地质属性相同，说明未找到计算线的地质分界点，则继续沿着计算线方向按照指定距离往下计算，如果当前点的地质属性与上一个点的地质属性不同，则采用二分法，沿计算线反方向得到地质分界点，如此循环下去，得到整个水平剖面的地质分布数据；③再构建线边界拓扑集之间的地层几何拓扑关系或离散点集同一地层的几何边界拓扑关系，在得到计算线地质分布情况后，对计算线进行剖分，重复迭代问题剖分,进而获取整个水平剖面区域内所有的剖分数据；通过计算线的地质分布情况，把每条计算线分成若干段，其中每段都代表不同的地质属性,称为地质线段，对每两两相连计算线上的地质线段进行分析，确定地质线段之间的连接关系，该连接关系根据地质属性的分布与线段的几何位置关系确定，每一个连接关系即为一个剖分单元，并统计剖分单元的点，线，面信息；分析相邻两个剖分单元的点、线、面信息，如果两个剖分单元的地质属性相同，则合并两个剖分单元的点、线、面信息，如果两个剖分单元的地质属性不同，则不进行合并；合并完所有剖分单元后，根据不同的地层子块，构建多段线与多边形对象，给多段线与多边形对象赋予其地质属性相对应的颜色，得到水平剖面地质分布数据,对得到的水平剖面地质分布数据结果进行三维可视化显示，即生成三维水平地质剖面地质图；其中，如上所述的线边界拓扑集，为通过一系列线段组或相应组进行内插来描述水平剖面，这些线段集合即为线边界拓扑集；如上所述的离散点集，为一系列线段组中每条线段上沿线段迭代所形成的不同地层分界点，这些点的集合即为离散点集；第二种，针对步骤5)所确定的三维水平地质剖面空间区域，根据提取的钻孔柱状图数据、地质数据和关联数据，指定水平剖面范围，格栅化得到水平平面，栅格化水平平面的构建方式为：①离散化，通过计算水平剖面所代表的多边形与标准网格的相交过程，并记录与多边形边相交的点和在多边形内部的网格节点；②计算地质属性：计算所有在多边形内部的网格节点的地质属性；③构建过程：根据多边形内部的网格节点的地质分布情况，确定以网格节点为对角线交点的矩形，且矩形的范围不超过水平多边形范围区域，该范围为一个剖分单元，剖分单元的地质属性与网格节点的地质属性相同，并统计剖分单元的点，线，面信息；分析相邻两个剖分单元的点、线、面信息，如果两个剖分单元的地质属性相同，则合并两个剖分单元的点、线、面信息，如果两个剖分单元的地质属性不同，则不进行合并；合并完所有剖分单元后，根据不同的地层子块，构建多段线与多边形对象，给多段线与多边形对象赋予其地质属性相对应的颜色，得到水平剖面地质分布数据,对得到的水平剖面地质分布数据结果进行三维可视化显示，即生成三维水平地质剖面地质图；7)将水平剖面的地质分布数据,解释输入到计算机中，即将水平剖面的地质分布数据,解析输入到计算机中并生成直观可视的几何图形，以之观察和模拟水平剖面的地质分布结果；根据水平剖面地质分布数据，得到水平剖面每个子地层的边界线，根据制定的横比、纵比、文字大小参数，输出辅助信息，辅助信息包括：水平剖面每个子地层，水平剖面关联钻孔的柱状图，水平剖面在工程场区内的预览图，图例，水平剖面顶点坐标信息，长度；建立与通用图形软件的接口体系，把水平剖面的地质信息与非地质信息完整的输出至指定图形文件；将三维水平地质剖面对应的地质信息分布图转换成标准三维水平地质剖面,其标准三维水平地质剖面数据格式可以交换；8)三维水平地质剖面包括以下的组成部分与组成形式：①三维水平剖面空间区域上所有存在的各个不同地层所对应的边界线；②三维水平剖面空间区域上所有存在的各个不同地层所对应边界线所围三维子区间填充与各个地层相对应的颜色或纹理；③在三维水平剖面左侧或右侧，显示三维水平剖面所对应平面范围内所有存在已知钻孔的柱状图；或存在已知钻孔个数小于3个时取与三维水平剖面所对应平面范围最近的相关钻孔，保证钻孔个数不少于3个，在三维水平剖面左侧，或右侧显示显示这些钻孔的柱状图；柱状图针对不同地层填充不同的颜色或纹理，柱状图临近左侧，或右侧标注钻孔顶标高、各地层底标高和/或地层底深度，以及其它需要表达的相关地层所对应的力学参数，包括压缩模量、渗透系数、剪切模量；④与三维水平地质剖面同等比例尺、同样的坐标体系，显示所关联的建筑物轮廓线或岩土工程设计方案所对应的矢量图形，并用不同颜色或线形粗细方式描述相关矢量图形；⑤与三维水平地质剖面同样的坐标体系,显示所关联的钻孔位置标识；或显示三维水平地质剖面范围上所关联钻孔不到3个时所关联的最邻近钻孔，关联的最邻近钻孔位置横向，或竖向平移到三维水平剖面边界线上，并显示示意平移方向的标识，钻孔位置标识的显示形态包括一个外圆内组合一个三角形；⑥在三维水平剖面的右上角或左上角或左下角或右下角显示整个工程场区范围主要信息缩略图；主要信息缩略图包括整个工程场区范围轮廓线、钻孔点位信息、所有竖直剖面轮廓信息、建筑物轮廓线信息，当前三维水平剖面范围轮廓线；对当前三维水平剖面范围突出显示，突出显示的方式为：应用不同颜色或不同粗细线型的轮廓线，或内部填充不同颜色或纹理；⑦在三维水平剖面范围上各个地层子范围内，基于均匀性原则显示所对应地层标识名称，该均匀性原则即为保证地层标识分布比较均匀，或地层标识位于各个地层子范围的中心位置；⑧在三维水平剖面的右上角，或左上角，或左下角，或右下角显示各个地层的填充示意图；⑨在三维水平剖面的右上角或左上角或左下角或右下角显示各种工程制图工程信息，制图公司名称、图名称、横竖向图比例、制图人名称、校对人名称、审核人名称、项目编号、页面编码；⑩在三维水平剖面的上边，或下边，或左边，或右边显示三维地质剖面图名称及标识；三维地质剖面图名称及标识以不同颜色、不同字体大小、不同粗细下划线的方式显示；9)依据应用习惯旋转三维水平地质剖面的角度，设置为与场区范围特定轮廓视角，与基坑轮廓的大平行方向或大对角方向相一致；大平行方向以水平剖面最长边中的一点作为旋转基点，旋转该边至水平方向，该角度即为旋转角度；大对角方向以最长对角线中的一点作为旋转基点，旋转该对角线至水平方向，该角度即为旋转角度；10)应用计算机将制好的三维水平地质剖面图输出，输出二维矢量图形格式，该格式为dxf格式图。