[发明专利]一种地表出露岩层产状的自适应判定方法

摘要

本发明公开了一种地表出露岩层产状的自适应判定方法。基于地形地质图，自适应完成计算点选择、计算方法选择和产状点位选择的产状判定。主要包括如下步骤：1)提取和预处理岩层边界线，计算岩层界线与等高线的交点；2)遍历同一岩层界线上的邻接交点，通过智能的交点选择、计算方法选择和产状点位选择等步骤，实现岩层产状计算；3)基于计算出的产状信息进行符号化和标注。本发明方法针对地表出露岩层，实现了基于地形地质图地表岩层产状的自适应判定，实用性强，适用性广。

主权项

1.一种地表出露岩层产状的自适应判定方法，其步骤如下：步骤1、交点集合获取步骤1.1：加载矢量格式的岩层面要素图层和等高线线图层，得到所有面要素集合Stra＝{s_i|i＝1,2,3,…,n}和等高线的线要素集合CourLine＝{cl_i|i＝1,2,3,…,p}，其中：s_i为岩层面要素，n为岩层面要素的数量，cl_i为等高线的线要素，p为等高线要素的数量；步骤1.2：读取面要素集合Stra中每个岩层面要素的边界，将其预处理为单线要素，并剔除图幅边缘部分、第四纪岩层边界部分、断层界线部分以及不整合接触界线部分，得到岩层层面边界线集合SLine＝{sl_i|i＝1,2,3,…,c}，其中：sl_i是岩层层面边界线要素，c为所有岩层保留的层面出露边界线的数量；步骤1.3：针对任一边界线要素sl_i遍历等高线集合CourLine，求取线要素sl_i与所有等高线的交点集合InterP_i，对边界线集合SLine内所有元素进行交点计算，得到集合InterP＝InterP₁∪InterP₂∪InterP₃∪…∪InterP_l，l为与等高线相交的边界线数量；记录交点的高程H，源岩层编号SID和源等高线编号CID，在同一集合InterP_i内，交点的SID属性均为i；步骤2、产状自适应获取与剔除针对交点集合InterP_i＝{pi_j|j＝1,2,3,…,qi}，qi为交点集合InterP_i包含的交点数量，逐点进行条件判断，根据其满足条件的情况自适应采用步骤2.4‑2.5所述的相邻等高线法和步骤2.6‑2.7所述的三点法计算产状a＝{ρ,θ,δ}，并确定产状点位，其中：ρ为岩层走向，θ是岩层倾向，δ是岩层倾角；由j＝1开始进行判断，具体步骤为：步骤2.1：读取交点pi_j、pi_j+1和pi_j+2和pi_j+3，若下标超出qi，则使用pi_(j+1)％qi、pi_(j+2)％qi和pi_(j+3)％qi，其中，％为取余函数，取余计算后的值为下标；判别交点pi_j、pi_j+1、pi_j+2和pi_j+3是否满足相邻等高线法的下列选点规则：a)交点pi_j和pi_j+3高程一致，交点pi_j+1和pi_j+2高程一致；b)交点pi_j+1和pi_j+2的源等高线编号属性CID一致；c)向量和的最小夹角不大于设定阈值ε，即判定两向量方位近似平行；如果符合，执行步骤2.4，如果不符合，则执行步骤2.2；步骤2.2：读取交点pi_j、pi_j+1和pi_j+2，若下标超出qi，则使用pi_(j+1)％qi、pi_(j+2)％qi，其中，％为取余函数，取余计算后的值为下标；判别是否满足三点法的下列选点规则：a)交点pi_j、pi_j+1和pi_j+2中至少两点的高程不等；b)交点pi_j、pi_j+1和pi_j+2不共线；如果符合，执行步骤2.6；如果不符合，则执行步骤2.3；步骤2.3：重新选择判断起点若原线要素sl_i为环线要素，则取d＝qi为界，若原线要素sl_i非环线要素，则取d＝qi‑3为界；下标j增加1之后，若j不超过d，则返回步骤2.1；若j超过d，则交点集合InterP_i上的产状信息获取完成，执行步骤2.8；步骤2.4：相邻等高线法计算产状基于交点pi_j(x_j，y_j，h_j)、pi_j+1(x_j+1，y_j+1，h_j+1)、pi_j+2(x_j+2，y_j+2，h_j+1)和pi_j+3(x_j+3，y_j+3，h_j)使用相邻等高线法计算产状：a)对于交点pi_j、pi_j+1、pi_j+2和pi_j+3，计算平面向量和分别取和方向上的单位向量和取和向量和的方位角度ρ为岩层走向；b)根据公式(1)计算岩层倾向θ：c)计算交点pi_j和交点pi_j+3连接的线段的中点，记为辅助点apj₁(xj₁，yj₁，mh_j)，过点apj₁，沿θ方向的直线与向量v₂交于点apj₂(xj₂，yj₂，mh_j+1)，根据公式(2)计算倾角δ：步骤2.5：相邻等高线法产状点位自动确定记直线ψ为过辅助点apj₁且方向为θ的直线，ψ与交点pi_j+1与pi_j+2之间的sl_i边界线部分相交于点apj₃，则以apj₃坐标(xj₃，yj₃)作为产状标注点位坐标，存储产状信息a；返回步骤2.2；步骤2.6：三点法计算产状基于交点pi_j(x_j，y_j，h_j)，pi_j+1(x_j+1，y_j+1，h_j+1)，pi_j+2(x_j+2，y_j+2，h_j+2)使用三点法计算产状：a)将交点pi_j、pi_j+1和pi_j+2的坐标代入公式(3)，得到岩层层面方程(4)的系数A、B和C；Ax+By+Cz+D＝0               (4)其中D为任意常数；b)根据系数A、B，确定岩层倾向线方程，其中M为任意常数：Bx+Ay+M＝0                (5)c)由公式(6)、(7)分别计算、修正倾向θ：d)根据倾向θ，由公式(8)计算岩层走向：ρ＝θ±90         (8)e)根据系数A、B和C，由公式(9)计算岩层倾角δ：步骤2.7：三点法产状标注点位自动确定以交点pi_j+1的坐标作为产状点位坐标，存储产状信息a；返回步骤2.3；步骤2.8：遍历岩层边界线sl_i对应的交点集合InterP_i上的交点，得到Att_i＝{ai_j|j＝1，2，3，…，ci}，其中ci为边界线sl_i上的产状点数量；对边界线集合SLine内所有岩层边界线sl_i进行产状计算，得到产状集合Att＝Att₁∪Att₂∪Att₃∪…Att_s，s为有效获取了产状的交点集合数量；步骤2.9：对错误的产状值进行剔除以产状集合Att_i为单位，对错误的产状值进行剔除，得到筛选后的产状集合Att_i＝{ai_j|j＝1，2，3，…，di}，其中di为边界线sl_i上的纠错后保留的产状点数量；错误产状值剔除步骤如下：a)同斜褶皱两翼产状同向，直立向斜两翼产状指向外部，直立背斜两翼产状指向内部；剔除褶皱上不满足上述褶皱构造特征的产状值；b)若岩层厚度均匀，则两侧产状为同向；剔除简单岩层上不满足其产状特征的产状计算值；c)形态较平直的界线部分，若界线上产状倾向不稳定，统计界线上产状倾向在不同方向区间上的频率，保留高频并连续的产状区间数据，区间大小根据实际情况而定，在产状个数较少的情况下，可取较大的区间；步骤3、产状数据符号化步骤3.1：对于产状点ai_j，过其坐标(axi_j，ayi_j)点，沿其倾向θ绘制单位长度的线，垂直于倾向θ绘制单位长度的线，完成产状符号的绘制；步骤3.2：将倾向θ由极坐标系转为大地坐标系，对产状要素倾角δ进行标注。