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专利号: 2021106124506
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:

1.一种地质剖面三维模型的构建方法,其特征在于包括:(1)分别根据二维图切剖面矢量数据、剖面线矢量数据与DEM,形成剖面集合SP、地层剖面集合S、剖面线集合SL与栅格集合GEoDEM;

(2)从剖面集合SP中读取任一剖面spo,基于地层剖面集合S对剖面spo构建地表线GL与参考线RL;

(3)从地层剖面集合S读取剖面spo的任一地层剖面soi,基于剖面线集合SL、地表线GL与参考线RL,将地层剖面soi和地表线GL进行空间几何变换,得到变换地层剖面s’oi和变换地表线GL’;

(4)基于栅格集合GEoDEM、地表线GL和变换地表线GL’,将变换地层剖面s’oi转换到三维,得到三维地层剖面s’3oi;

(5)基于三维地层剖面s’3oi,根据预设条带宽度w创建平行地层剖面toi,采用二者构建地层三维模型;

(6)循环执行步骤(3)‑(5),直至完成剖面spo的所有地层剖面遍历;

(7)循环执行步骤(2)‑(6),直至完成所有剖面的遍历,得到所有地层三维实体模型,镶嵌后得到三维地质剖面模型;

步骤(1)包括:

(1‑1)读取二维地质剖面矢量数据,存入剖面集合SP={spo|o=1,2,…,SN},其中,spo表示编号为o的地质剖面,SN表示地质剖面数量,并将每个剖面内的地层保存到地层剖面集合S={soi|o=1,2,…,SN,i=1,2,…,DNo};其中,soi表示编号为o的地质剖面的第i个地层剖面,DNo表示编号为o的地质剖面的地层剖面数量;

(1‑2)读取剖面线矢量数据,存入剖面线集合SL={slo|o=1,2,…,SN},其中,slo表示spo的剖面线,SN表示剖面线数量;

(1‑3)读取DEM数据,存入栅格集合GEoDEM;

步骤(2)包括:

(2‑1)从剖面集合SP中读取任一剖面spo,并从地层剖面集合S中提取其所有地层剖面进行合并形成整体几何面,提取几何面的边界线BL;

(2‑2)计算边界线BL上两节点pl与pr,具体方法为:按照横坐标升序排序边界线BL上所有节点,获取首节点和与首节点横坐标相等的节点构建左侧节点集合LP,获取末节点和与末节点横坐标相等的节点构建右侧节点集合RP;再按照纵坐标降序排序节点集合LP与RP,分别获取集合内首节点,作为节点pl与pr;

(2‑3)在节点pl、pr处分割边界BL获得两条边界分段,将其中起点为pl终点为pr的边界分段作为地表线GL;

(2‑4)以pr横坐标为横坐标,以pl纵坐标为纵坐标创建新节点p’r,并以pl为起点p’r为终点构建参考线RL;

步骤(3)包括:

(3‑1)分别获取参考线RL起点pl、终点p’r、方位角α和长度LRL,以及spo的剖面线slo起点pf、终点pt、方位角β和长度Lslo;

(3‑2)从地层剖面集合S读取剖面spo的任一地层剖面soi;

(3‑3)基于步骤(3‑1)获取的起点、终点、方位角和长度将地层剖面soi边界上所有节点进行仿射变换,并采用变换后的节点生成变换地层剖面s’oi;

(3‑4)将地表线GL按照步骤(3‑3)的变换方法,得到变换地表线GL’;

步骤(3‑3)包括:

(3‑3‑1)从地层剖面soi边界上获取任一节点psi;

(3‑3‑2)将参考线RL起点pl平移到原点,计算得x方向平移量‑x(pl)、y方向平移量‑y(pl);

(3‑3‑3)根据方位角计算旋转角度θ=β‑α;

(3‑3‑4)根据长度计算比例σ=Lslo/LRL;

(3‑3‑5)将参考线RL起点pl平移到pf,计算得x方向平移量x(pf)、y方向平移量y(pf);

(3‑3‑6)基于下式进行节点psi的仿射变换,得到变换后节点ps′i坐标(x(ps′i),y(ps′i)):(3‑3‑7)返回执行步骤(3‑3‑1),直至边界上所有节点被遍历,得到所有边界的变换节点;

(3‑3‑8)采用变换后的节点生成变换地层剖面s’oi;

步骤(4)包括:

(4‑1)读取变换地层剖面s’oi边界上任一节点ps′i,求取该节点的高程值z(ps′i);

(4‑2)循环执行步骤(4‑1),完成变换地层剖面s’oi上所有边界节点的高程值;

(4‑3)根据变换地层剖面s’oi上所有边界节点的三维坐标值,创建三维地层剖面s’3oi;

步骤(4‑1)包括:

(4‑1‑1)读取变换地层剖面s’oi边界上任一节点ps′i;

(4‑1‑2)获取节点ps′i到变换地层剖面s’i上的垂点pSL,并连接节点ps′i、垂点pSL构建线段PL,将两端延长后获取线段PL与地表线GL的交点pGL;

(4‑1‑3)基于栅格集合GEoDEM,分别获取垂点pSL处的高程值Z1与spo的剖面线slo起点pf处的高程值Z2;

(4‑1‑4)如果节点ps′i位于变换地表线GL上,则z(ps′i)=Z1,否则执行步骤(4‑1‑5);

(4‑1‑5)分别计算节点ps′i与垂点pSL的距离d1,交点pGL与垂点pSL的距离d2,节点ps′i与交点pGL的距离d3,并基于下式计算z(ps′i);

步骤(5)包括:

(5‑1)基于预设条带宽度w和三维地层剖面s’3oi创建平行地层剖面toi;

(5‑2)采用轮廓线算法基于变换地层剖面s’oi与平行地层剖面toi的边界点创建侧面stoi;

(5‑3)镶嵌变换地层剖面s’oi、平行地层剖面toi与侧面stoi,得到地层三维实体模型;

步骤(5‑1)包括:

(5‑1‑1)读取变换地层剖面s’oi边界上任一节点ps′i的坐标(x(ps′i),y(ps′i),z(ps′i));

(5‑1‑2)采用下式计算平行剖面节点pti坐标(x(pti),y(pti),z(pti));

其中,β表示spo的剖面线slo的方位角;

(5‑1‑3)返回循执行步骤(5‑1‑1),直至变换地层剖面s’oi边界上所有节点被遍历,得到所有平行剖面节点,并基于所有平行剖面节点创建平行地层剖面toi。

2.一种地质剖面三维模型的构建装置,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中所述的方法。