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地质勘探剖面图是地质勘探报告中最基本的、数量最多的图件之一。地质勘探剖面图的编绘工作也是地质队投入技术力量最多的、最经常的一项基础性工作。传统的手工地质勘探剖面图编绘方法过于繁琐,并且计算量大,效率低,不易修改。而地质勘探剖面图的计算机辅助编绘技术,能够切实有效地提高工作效率和质量,实现图形数据共享,方便图件的存贮、保管和使用,使地质工作者从繁琐的图件编绘工作中解放出来,以更多时间去从事更有价值的工作。
在当前,国内外虽然有很多的单位或个人,如中国地质大学的吴冲龙、刘刚等人、煤炭科学研究总院西安分院的萨贤春、中国矿业大学、九江华易软件有限公司等在进行这一领域的研究,但始终还没有比较完善的地质勘探剖面自动编绘软件。本次课题拟在前人研究的基础上,根据地矿点源信息系统的系统理论、思想,应用面向对象技术、计算机图形学技术、数据库技术和软件设计与开发技术,进行地质勘探剖面图自动编绘控件的研发。希望能为地质勘探工作者提供便捷、有效的工具,改变原来手工进行编图的繁琐工作模式和工作流程,大大提高工作效率和工作质量,推进地质矿产工作信息化和数字国土建设的进程。
本次控件研发的平台是中国地质大学(武汉)国土资源信息系统研究所开发的Geoview,研究内容共分以下几个部分:(1)数据输入接口的实现;控件提供数据文件和Oracle数据库两种数据接口,系统直接从数据文件或数据库中提取钻孔数据绘制勘探线剖面图,用户只需要设定剖面图的相关参数即可。当钻孔数据改变或者新添加钻孔的时候,用户只需重新绘制一次即可,方便、实用而高效。(2)数据库结构设计;钻孔数据的数据库结构设计是系统开发的重点,它决定了整个系统效率的高低,最终系统设计的钻孔数据结构经过了实践的检验,具有较少的数据冗余和极大的灵活性,可以大力推广。(3)地质模型的建立;这其中包括了几项关键技术:钻孔投影和孔斜校正的问题;地层真倾角与视倾角的换算;过钻孔的断层的表达;钻孔间的断层处理和岩层的自动对比连线。(4)数据输出接口的实现;可以直接输出为GEO、DXF、E00、MapGis、SHAPE等文件文件格式,也可以输出为图像文件或直接打印出来,具有较强的通用性。
在研发的过程中,地质模型的建立是最重要的部分,这其中包括以下几个关键技术点:(1)钻孔投影和孔斜校正的问题;勘探设计要求钻孔应沿着勘探线剖面施工。但实际施工的结果,钻孔总是或多或少偏离了勘探线。因此,在制作综合图件时,要求将钻孔资料投影到剖面图和平面图上,以便正确地进行地质界线联接和推断。文中提出了有效的钻孔投影方法,另外值得注意的是勘探线的分段投影问题。勘探线原本应该是条直线,但在实际生产中,由于地形等客观原因勘探线往往是一条折线,这时需要把勘探线分解成多条线段,分段进行钻孔的投影,即当成多条勘探线进行处理。(2)地层真倾角与视倾角的换算;在勘探剖面绘制前从地质底图上和钻孔数据中得到的地层倾角是真倾角,而在勘探剖面图中地层产状应为视倾角,因此在勘探剖面绘制前必须将真倾角换算成视倾角。(3)过钻孔的断层的表达;当钻孔中有断层存在的时候,需要根据断层的产状将断层上下盘的地层岩性盲区进行镂空表示。(4)钻孔间的断层处理技术;提出了剖面断层处理平移法的方法,该方法的基本思路是:利用断层两侧地层的钻孔控制点拟合出地层形态函数,将断层右盘地层向上或向下平移一个断层的落差,然后与断层左盘地层控制点进行曲线拟合,求出地层与断层的交点及交点出的参数,再恢复地层断裂。平移法能够对断层切割地层的情况做很好的处理,尤其对断层变落差、变倾角、断层间相互切割的情况能够很好的处理,是剖面图生成断层处理的较好方法。这种建立在地层断裂为刚性断裂的基础上的算法,能够很好的解决地层在断层两侧形态上的一致性。(5)岩层的自动对比连线;地层在实际中,不可能始终连续,但总有最小的连续地层块段存在,如断层两侧与控制点之间、尖灭点与控制点之间、尖灭点与断层之间。本次设计中就是将这每一段连续地层视为一个个对象,并根据断层和这些块段的位置关系,分别相应处理,这是本次剖面图类方法设计的主要思想。通过这种方法的设计,结合平移法的思想,不仅能较好解决断层对地层的切割问题,而且解决了地层尖灭、地层限制等地质现象。
本控件已经在三峡地质灾害防治信息与决策支持系统项目中投入使用,并已随三峡地质灾害防治信息与决策支持系统向长江三峡灾害防治指挥部各下属单位推广,运行稳定。该控件可扩展性强,且能够为不同的平台所使用,具有较强的通用性。通过实践表明,本课题所开发的地质勘探剖面图自动编绘控件,基本上能够满足当前勘探剖面图及其相关图件的绘制需求,明显地提高了工作效率和工作质量,是一个值得在地质工作中推广应用的实用型工具。本课题所采用的研究、开发方法,也值得在今后开发同类型的计算机辅助地矿图件编绘系统中借鉴和应用。
但是,由于地质工作和地质体本身的复杂性和随机性,许多现象的描述和表达,如复杂地层的连接、复杂断层及褶皱处理等问题,还需要做更深入的研究、开发,尽量减少用户干预,以满足实际地质工作的需求。