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专利号: 2021107041341
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地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于该方法具体包括:(1)读取岩层的地层面图层、DEM数据和已知产状点数据,得到地层集合Stra、地层界线集合SLine、产状点集合OPoiht以及表示地层和产状点关系的地层产状点关系表SOR;

(2)判断地层集合Stra中各相邻地层间相互关系,并基于地层间的相互关系,将实测产状信息赋值到相关边界点上;

(3)提取地层界线集合SLine中所有地层界线与等高线的交点,自适应地采用三点法或四点法计算地层界线的产状,并将产状赋值到对应的边界点上;

(4)每个地层基于产状已知的边界点,将其地层界线分为若干分段,得到地层界线分段集合SLine′;

(5)对于SLine′中每个地层界线分段,根据两端边界点线性插值计算分段内部边界点的产状,存入最终边界点产状集合AT′;

(6)根据边界点的最终产状对每个地层界线分段进行识别,若识别到地层界线分段上存在异常产状边界点,则利用曲率法近似计算其上边界点真实倾向,更新最终边界点产状集合AT′,并基于异常产状边界点划分当前地层界线分段,再转到步骤(5),直到所有地层界线分段上都不存在异常产状边界点;

(7)根据最终边界点产状集合AT′生成地质图地层边界点产状数据。

2.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(1)包括:

(1‑1)读取矢量格式的地层面图层,得到地层集合Stra={si|i=1,2,3,...,sn},其中si为第i个地层,sn为地层的数量;

(1‑2)读取集合Stra中每个地层的边界线,并将其处理为单线,存入地层界线集合SLine={sli|i=1,2,3,...,sn},sli是si的地层界线;

(1‑3)读取DEM数据,从中提取等高线存入等高线集合CourLine={clk|k=1,2,3,...,cn},其中clk为第k条等高线素,cn为等高线数量;

(1‑4)设定步长λ,对集合SLine中每个地层界线,获取其上所有边界点,并从DEM提取每一点所对应的高程值,存入到边界点集合SPoint={spij(xij,yij,zij)|i=1,2,3,...,sn,j=1,2,3,...,pn},其中spij是地层界线sli的第j个边界点,xij,yij,zij分别为该边界点的横、纵坐标和高程值,pn为地层界线sli上边界点个数;之后在地层界线sli上曲率大于预设阈值的部位提取若干特征点,也作为边界点按顺序加入集合SPoint中;

(1‑5)读取已知产状点数据,存入产状点集合OPoint={opl|l=1,2,...,on},其中opl为第l个产状点,on代表产状点数量;

(1‑6)根据包含关系,将每个产状点匹配到相应地层,存储到地层产状点关系表SOR={sol(si,opl)}中,sol为si和opl的关系。

3.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(2)包括:

(2‑1)从地层集合Stra中获取两个相邻地层si和si′,若两者皆是沉积岩,转到步骤(2‑

2),否则判定相邻地层si和si′的关系为无显著关系,转到步骤(2‑3);

(2‑2)判断si和si′相对年代属性之差,若为1,判定相邻地层si和si′的关系为两地层连续且为整合接触关系,若大于1,则判定相邻地层si和si′的关系为不整合接触关系;

(2‑3)将地层间关系存入地层间关系表SSR={ssri,i′}中,ssri,i′表示地层si和si′的关系;

(2‑4)重复步骤(2‑1)到(2‑3),直到完成所有相邻地层间关系的判断;

(2‑5)从产状点集合OPoint中获取任一产状点opl,经过opl,沿opl的倾向做直线el,从opl出发,el两端遇到不整合接触的两个地层时被截断;

(2‑6)el在opl倾向方向与opl所在地层s′i有一交点,取地层s′i的地层界线上距离该交点最近的一个边界点,将opl的产状赋予该边界点,记录在参考产状集合AT中;

(2‑7)获取el上一个不在s′i上的交点,若交点在opl倾向方向上,且同地层的另一个交点不在opl倾向方向上,则转到步骤(2‑8);若交点和同地层的另一个交点都不在opl倾向方向上,且该交点离opl更近,则同样转到步骤(2‑8),否则转到(2‑10);

(2‑8)若交点两侧地层为整合接触关系,则转到(2‑9);若为不整合接触关系,且交点两侧地层中,离opl近的地层年代更大,则转到(2‑9),否则转到(2‑10);

(2‑9)取地层s′i的地层界线上距离该交点最近的一个边界点,将opl的产状赋予该边界点,记录在参考产状集合AT中;

(2‑10)重复步骤(2‑5)‑(2‑9),直到所有的产状点对边界点赋值完毕。

4.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(3)包括:

(3‑1)从边界点集合SPoint中读取任一地层界线sli的边界点,获取所有等高线与sli边界点的交点存入集合CSP={cspm(xm,ym,hm)|m=1,2,...,csn},其中m代表交点序号,xm,ym,hm分别为该交点cspm的横、纵坐标和高程值,csn代表交点个数;

(3‑2)从集合CSP中获取任意连续四个交点cspm‑1、cspm、cspm+1和csPm+2,判别这四个交点是否满足相邻等高线法的下列选点规则;

a)交点cspm‑1和csPm+2高程一致,交点cspm和cspm+1高程一致;

b)cspm和csPm+1位于同一条等高线;

c)向量 和 的最小夹角不大于阈值ε,即判定两向量方位近似平行;

如果符合,执行步骤(3‑4),如果不符合执行步骤(3‑3):(3‑3)判断交点cspm‑1、cspm和cspm+1是否满足三点法的下列选点规则;

a)交点cspm‑1、cspm和csPm+1中至少两点的高程不等;

b)交点cspm‑1、cspm和cspm+1不共线;

如果符合,执行步骤(3‑5);如果不符合,执行步骤(3‑6):(3‑4)基于交点cspm‑1、cspm、cspm+1和cspm+2使用四点法计算边界点产状,执行步骤(3‑

6);

(3‑5)基于交点cspm‑1、cspm、cspm+1使用三点法计算边界点产状,执行步骤(3‑6);

(3‑6)循环执行步骤(3‑2)‑(3‑5),直到集合CSP中所有连续交点被遍历完,得到sli所有边界点的产状;

(3‑7)循环执行步骤(3‑1)‑(3‑6),直到地层界线集合SLine中所有地层界线被遍历完,得到所有地层界线的所有边界点的产状。

5.根据权利要求4所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(3‑4)包括:

(3‑4‑1)对于交点cspm‑1、cspm、cspm+1和cspm+2,计算平面向量 和取 和 向量和的方位角度ρ为走向;

(3‑4‑2)根据下式计算倾向θ;

(3‑4‑3)计算交点cspm‑1和交点cspm+2的中点,记为辅助点apm1(x′m,y′m,h′m),过点apm1沿θ方向作直线L,L与向量 交于点apm2(x″m,y″m,h″m),与地层界线sli交于点apm3(x″′m,y″′m,h″′m),根据下式计算倾角δ;

(3‑4‑4)将倾向θ、倾角δ作为apm3同一地层界线上最邻近的边界点的产状,存储到参考产状集合AT={αij(θ,δ)}中,αij表示地层界线sli的第j个边界点的产状。

6.根据权利要求4所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(3‑5)包括:

(3‑5‑1)根据下式得到局部岩层层面方程Ax+By+Cz+D=0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;

(3‑5‑2)根据系数A、B,得到岩层倾向线方程,其中M为任意实数;

Bx+Ay+M=0

(3‑5‑3)采用下式计算倾向θ;

(3‑5‑4)采用下式计算倾角δ;

(3‑5‑5)将倾向θ、倾角δ作为cspm同一地层界线上最邻近的边界点的产状存储到参考产状集合AT中。

7.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(4)包括:

(4‑1)以产状已知的边界点为分割点,将地层界线集合SLine中所有地层界线划分为若干地层界线分段,存入地层界线分段集合SLine′={slir|i=1,2,3,...,sn,r=1,2,3,...,lni′},slir表示sli第i个分段,sn为地层的数量,slr为地层分段要素,lni′为sli上分段数;

(4‑2)按照地层界线分段,将地层边界点集合划分为若干个连续的边界点子集合SPoiht′,每个子集合中,第一个边界点前和最后一个边界点后的两个边界点为产状已知的边界点。

8.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(5)包括:

(5‑1)获取SLine′中任一地层界线分段对应的边界点子集合SPoiht′,基于第一个边界点前和最后一个边界点后的两个边界点的产状,对每个边界点子集合SPoiht′中的边界点产状线性插值;

(5‑2)按照边界点和产状对应关系,将插值后的边界点产状存入最终边界点产状集合AT′={α′ij(θ,δ)}中,α′ij表示地层界线sli的第j个边界点的最终产状。

9.根据权利要求1所述的基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取方法,其特征在于:步骤(6)包括:

(6‑1)读取SLine′中每个地层界线分段对应的边界点子集合SPoiht′,依次获取其所有边界点,存入二维点集S2Poiht={s2pu(xu,yu)|u=1,2,...,n},其中s2pu代表第u个边界点,n代表边界点个数;对于每个二维点集S2Point,执行如下步骤(6‑2)到(6‑8);

(6‑2)获取二维点集S2Point中任一边界点s2pu,及其相邻边界点s2pu‑1和s2pu+1,由集合AT′获取s2pu的倾向θ,若θ指向地层内部,则判断s2pu属于异常波动部位点,转到步骤(6‑3),否则转到步骤(6‑7);

(6‑3)若三点所成夹角开口朝内,将s2pu的倾向翻转180°,并转到步骤(6‑7),否则转到步骤(6‑4);

(6‑4)若s2pu的倾向与s2pu到其任一相邻边界点的向量的夹角小于三点所成夹角的补角,则转到步骤(6‑5),用曲率法计算s2pu的倾向;

(6‑5)计算边界点s2pu与其相邻两个边界点的外接圆圆心坐标otpu(x′u,y′u);

(6‑6)根据下式计算s2pu处倾向;

(6‑7)循环步骤(6‑2)‑(6‑6),直到二维点集S2Point被遍历完,识别并计算出所有异常波动部位边界点处的地层倾向,并更新到参考产状集合AT中;

(6‑8)基于步骤(6‑7)中新存入产状的边界点,重新将地层界线分段,更新集合SLine′,并转到步骤(5),直到所有地层界线分段上都不存在异常产状。

10.一种基于地质图的地层界线逐点岩层产状获取装置,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1‑9中任意一项所述的方法。