本發(fā)明涉及一種根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)地質(zhì)建模、模擬和分析的方法，特別涉及一種基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法。

背景技術(shù)：

工程地質(zhì)勘探需要處理諸多裂隙、斷層等結(jié)構(gòu)面的編錄與分析工作，這些結(jié)構(gòu)面多以地質(zhì)曲面進(jìn)行表征。在工程地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)勘探數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確地構(gòu)建這些地質(zhì)曲面，是進(jìn)一步分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)面特征、開展地質(zhì)評(píng)估和實(shí)施地質(zhì)救險(xiǎn)的重要前提。

高博青^[1]等提出了一種新的網(wǎng)格劃分方法，而B樣條曲面對(duì)于地形建模則更適用^[2,3,4]，傳統(tǒng)的地質(zhì)曲面逼近擬合方法主要面向大范圍工程地質(zhì)分析，其所使用的地質(zhì)分析點(diǎn)數(shù)量大，且分析過(guò)程僅考慮地質(zhì)點(diǎn)的空間位置，而不考慮產(chǎn)狀走勢(shì)，因此所構(gòu)建的地質(zhì)曲面僅能滿足空間位置的逼近，而不能反映重要區(qū)域的產(chǎn)狀走勢(shì)變化。

因此，基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]高博青，李鐵瑞，潘煒.自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分方法[P].發(fā)明專利ZL201510777920.9，2015

[2]M·施特拉森布克-克萊克,H·邁爾.基于曲面區(qū)域的地形建模[P].發(fā)明專利ZL200710196359.0，2007

[3]鐘登華，李明超，劉杰，等.水利水電工程地質(zhì)信息的三維統(tǒng)一模型構(gòu)建方法[P]，發(fā)明專利ZL200610013425.1，2006

[4]張明，厲海濤，崔樹鑫.一種高自由度的參數(shù)化曲面建模方法[P].發(fā)明專利ZL201610362889.7，2016

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法，充分利用離散地質(zhì)點(diǎn)的勘探數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)點(diǎn)在空間位置和產(chǎn)狀走勢(shì)上的擬合重構(gòu)工作。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是：

基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法，包括以下步驟：

步驟A、根據(jù)所輸入的地質(zhì)數(shù)據(jù)，分析提取其中屬性相似的地質(zhì)點(diǎn)，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)集；

步驟B、以原始數(shù)據(jù)點(diǎn)中地質(zhì)點(diǎn)的空間中點(diǎn)為平面根節(jié)點(diǎn)，以它們的平均產(chǎn)狀為平面方向，構(gòu)建地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面；

步驟C、對(duì)每一個(gè)原始數(shù)據(jù)集中的地質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)其空間位置和產(chǎn)狀信息構(gòu)建產(chǎn)狀四邊形；

步驟D、提取每一個(gè)產(chǎn)狀四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，建立產(chǎn)狀數(shù)據(jù)點(diǎn)集；

步驟E、將原始數(shù)據(jù)點(diǎn)集與產(chǎn)狀數(shù)據(jù)點(diǎn)集合并，形成地質(zhì)插值點(diǎn)集；

步驟F、以步驟B所得的地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面和步驟E所得的地質(zhì)插值點(diǎn)集，運(yùn)用基于平面彈性理論的曲面樣條插值法，構(gòu)建地質(zhì)曲面。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，步驟A中的輸入地質(zhì)數(shù)據(jù)為指定地質(zhì)區(qū)域內(nèi)的所有地質(zhì)編錄屬性數(shù)據(jù)，其中包括地質(zhì)點(diǎn)空間位置、產(chǎn)狀走勢(shì)、屬性類別、建模標(biāo)識(shí)。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，步驟B中的地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面，是以地質(zhì)點(diǎn)集的平均產(chǎn)狀方向作為平面方向，并由平均產(chǎn)狀計(jì)算得出法向量；該基準(zhǔn)平面通過(guò)所選定的地質(zhì)點(diǎn)集的空間中心。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，步驟C中的產(chǎn)狀四邊形，是以地質(zhì)點(diǎn)的空間位置為形心，以地質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)狀方向?yàn)閮A斜方向的四邊形；該四邊形可通過(guò)地質(zhì)點(diǎn)空間位置和產(chǎn)狀方向，并給定四邊形邊長(zhǎng)來(lái)求得。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，步驟F中的基于平面彈性理論的曲面樣條插值法，是一類用于構(gòu)造地質(zhì)曲面的插值數(shù)學(xué)模型；該方法將計(jì)算域視為無(wú)限延伸平面，根據(jù)實(shí)際情況確定插值基平面，在基平面上一點(diǎn)給予一定的垂直位移時(shí)，基平面各處均會(huì)隨著產(chǎn)生位移。

本發(fā)明的有益效果是：

將空間內(nèi)的離散地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行分析擬合，并重構(gòu)地質(zhì)曲面；充分利用地質(zhì)點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)和產(chǎn)狀走勢(shì)數(shù)據(jù)，使重構(gòu)生成的地質(zhì)曲面既滿足地質(zhì)點(diǎn)空間位置的逼近，又滿足地質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)狀走勢(shì)的匹配。

附圖說(shuō)明

圖1為基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明旨在提出一種基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法，充分利用離散地質(zhì)點(diǎn)的勘探數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)點(diǎn)在空間位置和產(chǎn)狀走勢(shì)上的擬合重構(gòu)工作。

如圖1所示，本發(fā)明中的基于多點(diǎn)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的地質(zhì)曲面快速擬合插值方法包括以下步驟：

步驟A，根據(jù)所輸入的地質(zhì)數(shù)據(jù)，分析提取其中屬性相似的地質(zhì)點(diǎn)，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)集；

本步驟中，輸入地質(zhì)數(shù)據(jù)為指定地質(zhì)區(qū)域內(nèi)的所有地質(zhì)編錄屬性數(shù)據(jù)，其中包括地質(zhì)點(diǎn)空間位置、產(chǎn)狀走勢(shì)、屬性類別、建模標(biāo)識(shí)等具體信息。

步驟B，以原始數(shù)據(jù)點(diǎn)中地質(zhì)點(diǎn)的空間中點(diǎn)為平面根節(jié)點(diǎn)，以它們的平均產(chǎn)狀為平面方向，構(gòu)建地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面；

本步驟中，地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面，是以地質(zhì)點(diǎn)集的平均產(chǎn)狀方向作為平面方向，并由平均產(chǎn)狀計(jì)算得出法向量；該基準(zhǔn)平面通過(guò)所選定的地質(zhì)點(diǎn)集的空間中心。

步驟C，對(duì)每一個(gè)原始數(shù)據(jù)集中的地質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)其空間位置和產(chǎn)狀信息構(gòu)建產(chǎn)狀四邊形；

本步驟中，產(chǎn)狀四邊形是以地質(zhì)點(diǎn)的空間位置為形心，以地質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)狀方向?yàn)閮A斜方向的四邊形；該四邊形可通過(guò)地質(zhì)點(diǎn)空間位置和產(chǎn)狀方向，并給定四邊形邊長(zhǎng)來(lái)求得。

步驟D，提取每一個(gè)產(chǎn)狀四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，建立產(chǎn)狀數(shù)據(jù)點(diǎn)集；

步驟E，將原始數(shù)據(jù)點(diǎn)集與產(chǎn)狀數(shù)據(jù)點(diǎn)集合并，形成地質(zhì)插值點(diǎn)集；

步驟F，以步驟B所得的地質(zhì)插值基準(zhǔn)平面和步驟E所得的地質(zhì)插值點(diǎn)集，運(yùn)用基于平面彈性理論的曲面樣條插值法，構(gòu)建地質(zhì)曲面。

本步驟中，基于平面彈性理論的曲面樣條插值法，是一類用于構(gòu)造地質(zhì)曲面的插值數(shù)學(xué)模型；該方法將計(jì)算域視為無(wú)限延伸平面，根據(jù)實(shí)際情況確定插值基平面，在基平面上一點(diǎn)給予一定的垂直位移時(shí)，基平面各處均會(huì)隨著產(chǎn)生位移。