AutoCAD實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面數(shù)字成圖技術(shù)(一)

2013-07-16 by:cad軟件應(yīng)用培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

地質(zhì)行業(yè),尤其是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查等工作,需要對(duì)野外實(shí)測(cè)的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量繁雜的計(jì)算,并繪制成各種成果圖件,單純依靠手工操作將耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間,不但所繪圖件精度不高,而且成果圖件的信息更新及資料保存也是一個(gè)很大的問(wèn)題。筆者采用Microsoft Visual Studio.NET開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,結(jié)合AutoCAD二次開(kāi)發(fā)技術(shù),設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套數(shù)字地質(zhì)測(cè)圖信息系統(tǒng),該系統(tǒng)可快速、準(zhǔn)確地對(duì)野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,如計(jì)算地層真厚度,自動(dòng)判斷導(dǎo)線方向、坡向與地層傾向三者的關(guān)系,自動(dòng)計(jì)算導(dǎo)線方向與地層走向的夾角等,并利用成熟的AutoCAD平臺(tái),根據(jù)圖件比例尺、巖性花紋填充、標(biāo)尺等設(shè)置自動(dòng)繪制出實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面圖和導(dǎo)線平面圖。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的任務(wù)是完成實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面圖和導(dǎo)線平面圖的自動(dòng)成圖功能,按數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)計(jì)算、自動(dòng)成圖三方面進(jìn)行,設(shè)計(jì)流程為:原始數(shù)據(jù)錄入→數(shù)據(jù)校驗(yàn)→計(jì)算參數(shù)設(shè)置→數(shù)據(jù)計(jì)算→成圖參數(shù)設(shè)置→圖件及數(shù)據(jù)輸出。

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入,把野外實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)以Excel表格的形式整理好后輸入到系統(tǒng);

其次進(jìn)行比例尺、繪圖方位、起點(diǎn)高程等參數(shù)設(shè)置,并計(jì)算得到繪制地質(zhì)剖面圖、導(dǎo)線平面圖的成圖數(shù)據(jù)項(xiàng);

最后利用AutoCAD平臺(tái)自動(dòng)成圖。

另外,還可以根據(jù)需要以Excel表格形式輸出整理好的原始數(shù)據(jù),計(jì)算所得的成圖數(shù)據(jù)以及其他(如真厚度計(jì)算)數(shù)據(jù)。根據(jù)提供的野外記錄數(shù)據(jù)和實(shí)際擁有的數(shù)據(jù),可以進(jìn)行利用數(shù)據(jù)高程模型(DEM)的高程值對(duì)實(shí)測(cè)高程值的校驗(yàn)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法

實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面圖編制方法的基本步驟一般為:野外實(shí)地踏勘,選取良好的實(shí)測(cè)路線,實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面,對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,選定合適的成圖比例尺,繪制實(shí)測(cè)剖面圖。下面對(duì)該系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行論述。

2.1 地層視傾角計(jì)算

實(shí)測(cè)剖面圖中地層產(chǎn)狀一般以視傾角標(biāo)出。傳統(tǒng)的野外實(shí)測(cè)剖面圖繪制過(guò)程中,地層視傾角的繪制一般采用粗略估計(jì)。本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)導(dǎo)人實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的進(jìn)行計(jì)算求得視傾角,方法如下:建立地層視傾角和真傾角以及導(dǎo)線方位和總方位的夾角之間的關(guān)系,計(jì)算公式為

式中,F是地層視傾角,β為真傾角,θ為地層所在導(dǎo)線方向與導(dǎo)線總方位的夾角。計(jì)算F的反正弦值即得到地層的視傾角。

2.2 地層真厚度計(jì)算

在實(shí)測(cè)剖面整理中,往往利用巖層的出露寬度(分層斜距)、地形坡度、巖層產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)求出巖層的真厚度。本系統(tǒng)按各導(dǎo)線分層進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式為

其中,D表示地層真厚度,L表示導(dǎo)線斜距,α表示地形坡度角,γ表示剖面導(dǎo)線與地層走向線的銳夾角。

2.3 反距離加權(quán)插值

本系統(tǒng)引入了DEM高程數(shù)據(jù)對(duì)野外實(shí)測(cè)的各個(gè)點(diǎn)的高程值進(jìn)行校驗(yàn)。由于系統(tǒng)選用的DEM數(shù)據(jù)為離散的網(wǎng)格數(shù)據(jù),因此,對(duì)于野外確定的某一點(diǎn)的高程值,在DEM中不一定剛好在網(wǎng)格點(diǎn)上,為此需要對(duì)DEM進(jìn)行插值計(jì)算,確定出對(duì)應(yīng)于野外實(shí)測(cè)點(diǎn)的DEM值。根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),選用了反距離加權(quán)方法進(jìn)行插值計(jì)算:

其中,Z(S0)為S0處的預(yù)測(cè)值;N為預(yù)測(cè)計(jì)算過(guò)程中要使用的預(yù)測(cè)點(diǎn)周圍樣點(diǎn)的數(shù)量;λi為預(yù)測(cè)計(jì)算過(guò)程中使用的各樣點(diǎn)的權(quán)重,該值隨樣點(diǎn)與預(yù)測(cè)點(diǎn)之間距離的增加而減少;Z(Si)是在Si處獲得的測(cè)量值。確定權(quán)重的計(jì)算公式為:

其中,P為指數(shù)值;di0是預(yù)測(cè)點(diǎn)S0與各已知樣點(diǎn)Si之間的距離。樣點(diǎn)在預(yù)測(cè)點(diǎn)值的計(jì)算過(guò)程中所占權(quán)重的大小受參數(shù)P的影響,也就是說(shuō),隨著采樣點(diǎn)與預(yù)測(cè)值之間距離的增加,標(biāo)準(zhǔn)樣點(diǎn)對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)影響的權(quán)重按指數(shù)規(guī)律減少。在預(yù)測(cè)過(guò)程中,各樣點(diǎn)值對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)值作用的權(quán)重大小是成比例的,這些權(quán)重值的總和為1。

在實(shí)際使用過(guò)程中,首先把質(zhì)量較高的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)指定的數(shù)據(jù)格式,然后導(dǎo)入?yún)⒖几叱虒?shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值和計(jì)算值,并比較差值的大小,以檢驗(yàn)實(shí)測(cè)值的有效性、合理性及真實(shí)性。

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