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专利号: 2020107948725
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于该方法包括:(1)基于研究区的地质图,获取基岩出露区边界线,并对研究区的DEM数据进行裁剪,获得基岩埋藏区域的DEM数据dem1和基岩出露区的DEM数据dem2;

(2)根据研究区的地貌单元图层,将基岩埋藏区域划分为岗地、河谷、湖泊和平原这四类地貌单元类型,并存入地貌单元集合GU中;

(3)从地貌单元集合GU中获取任一地貌单元gui,若gui为平原,则执行步骤(6);否则,执行步骤(4);

(4)获取gui的钻孔集合RD,并根据钻孔集合RD和gui的地貌单元类型计算gui待构建埋深等值线的最大埋深值Hmax和最小埋深值Hmin,之后执行步骤(5);

(5)基于Hmax和Hmin,构建地貌单元gui的埋深等值线,执行步骤(6);

(6)基于Dem1,构建地貌单元gui的虚拟钻孔集合VD;

(7)基于埋深等值线、虚拟钻孔集合VD、钻孔集合RD和Dem1,构建地貌单元gui的基岩面三维模型bmi;

(8)重复执行步骤(3)至步骤(7),直至所有地貌单元的基岩面三维模型构建完成,并存储至基岩面模型集合BM中;

(9)将Dem2和基岩面模型集合BM中所有栅格合并,生成研究区域完整的基岩面三维模型;

步骤(7)具体包括:

(7‑1)若地貌单元gui为平原,执行步骤(7‑5);否则将基岩埋深等值线上的点存储到集合PC中;

(7‑2)从集合PC中获取任一点pcb,获取点pcb在地貌单元gui的DEM数据DEMi上的地表高程值hp,并基于基岩埋深等值线,获取点pcb的埋深值dp,计算高程值hp与埋深值dp的差值difp,作为点pcb的Z坐标值;重复执行该步骤直至完成集合PC中所有点的Z坐标值计算;

(7‑3)从钻孔集合RD中获取任一钻孔rdj,读取rdj的高程属性得到高程值hrd,以及埋深属性得到埋深值drd;

(7‑4)获取点rdj的X坐标值和Y坐标值,生成点P,计算高程值hrd与埋深值drd的差值difrd,作为点P的Z坐标值,将点P存储到集合PC中;

(7‑5)循环执行步骤(7‑3)至步骤(7‑4),直至集合RD中所有点数据都被处理;

(7‑6)将地貌单元gui的虚拟钻孔集合VD中所有的点都存储到集合PC中;

(7‑7)以集合PC为基础数据通过反距离加权插值方法得到栅格面bmi,栅格面bmi即为地貌单元gui的基岩面三维模型。

2.根据权利要求1所述的知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于:步骤(4)具体包括:(4‑1)获取gui内的所有钻孔数据到集合RD={rdj|j=1,2,…,nrd},其中,rdj表示gui内第j个钻孔,nrd为钻孔个数;

(4‑2)获取埋深值最大的钻孔rdm,将其埋深值记为Hm,根据下式计算最大埋深值Hmax;

式中,d为预设埋深线间距,符号[]为取整符号;

(4‑3)若gui为岗地,则直接将Hn赋值为零;否则,获取埋深值最小的钻孔rdn,将其埋深值记为Hn;

(4‑4)基于Hn采用下式,计算最小埋深值Hmin;

(4‑5)判断是否满足Hmin=d,若是,则执行步骤(5);否则执行步骤(4‑6);

(4‑6)根据钻孔rdm和钻孔rdn分别到地貌单元边界的最短距离调整最小值Hmin,并执行步骤(5)。

3.根据权利要求2所述的知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于:步骤(4‑

6)具体包括:

(4‑6‑1)分别获取钻孔rdm、钻孔rdn到地貌单元边界的最短距离Dism、Disn;

(4‑6‑2)根据下式计算基岩埋深为Hmin‑d的等值线到地貌单元边界的距离Dis;

式中,Hn、Hm分别为钻孔点rdn、rdm的基岩埋深值,符号||为取绝对值符号;

(4‑6‑3)若Dis≥0,则令Hmin=Hmin‑d,然后执行步骤(4‑5);否则,执行步骤(5)。

4.根据权利要求1所述的知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于:步骤(5)具体包括:(5‑1)基于地貌单元gui的钻孔集合RD,获取用于构建基岩埋深为Hmin的等值线ch1的钻孔rdu和rdv;

(5‑2)若gui为岗地,则基于地质图,将gui的基岩出露线作为埋深基准线ch0,否则,将gui地貌单元边界线作为埋深基准线ch0;

(5‑3)分别计算钻孔点rdu、rdv到基岩埋深基准线ch0的最短距离Disu、Disv;

(5‑4)根据下式,计算基岩埋深为Hmin的等值线ch1到基岩埋深基准线ch0的距离Dis1‑0;

式中,Hu、Hv分别为钻孔点rdu、rdv的基岩埋深值,符号||为取绝对值符号;

(5‑5)基于基岩埋深基准线ch0和距离Dis1‑0,执行缓冲区分析,获取缓冲区边界线BLine0;

(5‑6)根据地貌单元gui的范围裁剪BLine0,生成基岩埋深为Hmin的等值线ch1;

(5‑7)循环执行(5‑1)至(5‑6),依次构建基岩埋深为Hmin+d,Hmin+2d,…,Hmax的基岩埋深等值线,直至地貌单元gui的所有基岩埋深等值线构建完成。

5.根据权利要求4所述的知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于:步骤(5‑

1)具体包括:

(5‑1‑1)获取gui的钻孔集合RD,并根据埋深值,将钻孔集合RD分为子集合RD1和RD2,其中子集合RD1中钻孔的埋深值均不大于Hmin,子集合RD2中钻孔的埋深值均大于Hmin;

(5‑1‑2)若RD1和RD2均不为空,则获取RD1中埋深值最大的钻孔,记为rdu,其基岩埋深记为Hu,获取RD2中埋深值最小的钻孔,记为rdv,其基岩埋深记为Hv,然后执行步骤(5‑2);否则,执行步骤(5‑1‑3);

(5‑1‑3)若RD1为空集,获取RD2中埋深值最小的两个钻孔作为rdu、rdv;若RD2为空集,则获取RD1中埋深值最大的两个钻孔作为rdu、rdv。

6.根据权利要求1所述的知识驱动的基岩面三维模型构建方法,其特征在于:步骤(6)具体包括:(6‑1)获取地貌单元gui的钻孔集合RD,以钻孔集合RD为基础数据通过反距离加权插值方法得到栅格面DDem;

(6‑2)从基岩埋藏区域的DEM数据dem1中获取地貌单元gui的DEM数据DEMi;

(6‑3)构建地貌单元gui的外包矩形Rec,并在矩形Rec内部生成10×10网格,将位于gui的网格交叉点存储到点集合PR中;

(6‑4)从点集合PR中获取任一点prp,获取点prp在DDem上的埋深值dr,以及点prp在DEMi上的高程值hr,计算dr和hr的差值difr,并作为点prp的Z坐标值;重复执行本步骤,直至完成集合PR中所有点的Z坐标值计算;

(6‑5)读取地貌单元gui的边界线到集合BL={blk|k=1,2,…,nbl},其中,blk表示第k条边界线,nbl为边界线个数;

(6‑6)从集合BL中获取任一边界线blk,将边界线blk离散为点集合PLk={plk,l|l=1,

2,…,npk},其中,plk,l表示边界线blk上第l个点,npk为边界线blk上的点个数;若blk为基岩出露边界线,则执行步骤(6‑7),否则执行步骤(6‑8);

(6‑7)从点集合PLk中获取任一点plk,l,获取点plk,l在DEMi上的高程值hl,作为点plk,l的Z坐标值;重复执行该步骤直至完成集合PLk中所有点的Z坐标值计算,然后执行步骤(6‑9);

(6‑8)从点集合PLk中获取任一点plk,l,获取点plk,l在DDem上的埋深值dl,以及点plk,l在DEMi上的高程值hl,计算dl和hl的差值difl,作为点plk,l的Z坐标值;重复执行该步骤直至完成集合PLk中所有点的Z坐标值计算,然后执行步骤(6‑9);

(6‑9)循环执行步骤(6‑6)到(6‑8),直至集合BL中所有边界线被遍历,得到地貌单元gui所有边界线的点的Z坐标值;

(6‑10)将包含有Z坐标值的集合PR中的点和所有集合PLk中的点存储到集合VD中,作为地貌单元gui的虚拟钻孔集合。

7.一种知识驱动的基岩面三维模型构建装置,包括处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于:所述处理器执行所述程序时实现权利要求1‑6中任意一项所述的方法。