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专利号: 2021103661788
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:

1.一种基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)加载地层图层、DEM和产状点数据;

(2)由外往内读取一个面状地层要素si,计算地层外侧边界中各点的产状;

(3)根据地层的产状信息与用户指定建模底面的海拔高度H,构建地层外侧面;

(4)循环执行步骤(2)至(3),直至完成所有地层的外侧面生成;

(5)针对一地层要素si,基于该地层内、外侧面的顶边以及DEM采样点,生成该地层顶面模型TFace;

(6)针对一地层要素si,基于该地层内、外侧面的底边,生成该地层底面模型BFace;

(7)缝合地层的顶面、内外侧面和底面,得到当前地层的地质体模型;

(8)循环执行步骤(5)至(7),得到各地层的三维模型,存入模型集合,绑定材质,即可生成穹窿构造的三维模型。

2.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(1)中,加载地层图层、DEM和产状点数据具体包括如下步骤:(1‑1)读取地层图层,将地层要素保存到集合S={si|i=1,2,...,SN}中,其中i代表地层编号,SN代表地层数量;

(1‑2)读取DEM数据,提取像元中心点,获取该点处像元值作为高程值,并存入采样点集合IP={ipk|k=1,2,...,IN},其中k代表采样点编号,IN代表采样点数量;

(1‑3)读取产状点数据,存入产状点集合KP={kpl|l=1,2,...,c},其中l代表产状点编号,c代表产状点数量。

3.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(2)中,由外往内读取一个面状地层要素si,计算地层外侧边界中各点的产状具体包括如下步骤:(2‑1)读取一个地层要素si,依次获取其外侧边界的所有边界点,从DEM提取每一点所对应像元的高程值,存入三维点集OP={opj(xj,yj,zj)|j=1,2,...,n},其中j代表边界点序号,xj,yj,zj分别为该边界点的横、纵坐标和高程值,n代表边界点个数;

(2‑2)基于当前地层的产状点个数c和标注位置,将每个产状点的倾角信息赋予距其最近的边界点;

(2‑3)以具有倾角值的边界点作为分组的端点,将点集OP分为c个分组;

(2‑4)根据每个分组中两边界端点处的倾角,线性插值计算分组内任一点的倾角;

(2‑5)计算点集OP中任一边界点opj处的倾向;

(2‑6)循环步骤(2‑5),计算出所有边界点处的地层倾向信息,存储到产状集合AT={αj(ρ,θ)|j=1,2,...,n},其中为ρ地层倾向,θ为地层倾角,j代表产状序号。

4.如权利要求3所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(2‑5)中,计算点集OP中任一边界点opj处的倾向具体包括如下步骤:(2‑5‑1)将边界点opj与其相邻两个边界点的坐标代入公式(1),得到局部岩层层面方程的系数A、B和C,其中{A,B,C}即为三个边界点所确定三角面的法线,D为任意常数;

Ax+By+Cz+D=0  (2)

(2‑5‑2)根据系数A、B,确定岩层倾向线方程,其中M为任意实数;

Bx+Ay+M=0       (3)(2‑5‑3)由公式(4)、(5)分别计算、修正倾向ρ,

5.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(3)中,根据地层的产状信息与用户指定建模底面的海拔高度H,构建地层外侧面具体包括如下步骤:

(3‑1)根据任一地层边界点opj的产状信息与用户指定建模底面的海拔高度H,根据公式(6)计算该点对应的地层底面边界点dpj(x′j,y′j,z′j),并存入底面边界点集合DP;

(3‑2)针对集合DP,检查并消除底边的自相交情况,生成优化后的底边集合DP′;

(3‑3)根据顶边集合OP、底边集合DP′,依次基于opj、dpj、opj+1和opj+1、dpj、dpj+1确定两个三角面,并存入地层外侧面三角面集合OutSide中。

6.如权利要求5所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(3‑2)中,针对集合DP,检查并消除底边的自相交情况,生成优化后的底边集合DP′具体包括如下步骤:

(3‑2‑1)取集合DP中,任意相邻两个底面边界点dpj和dpj+1,沿边界向后检查边界线段,找到与当前两点组成的边界在xOy平面的投影相交的最后一个边界线段;

(3‑2‑2)将自相交交点记为ispj(x″′j,y″′j,z″′j),且位于dpj+num+1前,其中,z″′j的值取dpj和dpj+num+1Z值的平均值,num为dpj和dpj+num+1间点的个数;

(3‑2‑3)将位于dpj和dpj+num+1间的num个边界点,均匀移动到由点dpj、ispj和dpj+num+1确定的两条线段上。

7.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(5)中,针对一地层要素si,基于该地层内、外侧面的顶边,以及DEM采样点,生成该地层顶面模型TFace具体包括如下步骤:

(5‑1)基于当前地层要素si,提取该要素的内、外边界点;

(5‑2)基于当前地层要素si和采样点集合IP,提取该地层的内部采样点;

(5‑3)基于当前要素的内、外边界点和内部采样点,生成地层si的顶面模型TFace。

8.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(6)中,针对一地层要素si,基于该地层内、外侧面的底边,生成该地层底面模型BFace具体包括如下步骤:

(6‑1)基于当前地层要素si,提取该要素的内、外边界点;

(6‑2)基于当前要素的内、外边界点,生成地层si的底面模型BFace。

9.如权利要求1所述的基于地质图的穹窿构造三维建模方法,其特征在于,步骤(7)中,缝合地层的顶面、内外侧面和底面,得到当前地层的地质体模型具体包括如下步骤:(7‑1)将地层si的外侧面三角面集合OutSide和内侧面三角面集合InSide合并,存入三角面集合Side;

(7‑2)基于相同边界顶点,将地层si的内外侧面Side、底面模型BFace与顶面模型TFace合并,并输出为当前地层的三维模型。