CN110440754B - 基于空间坐标的实测地质剖面方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空间坐标的实测地质剖面方法，涉及地质测绘领域，解决按照现有方法，层状岩层地区野外勘测需要的人数多，绘制展开图以及投影图计算量大、过程繁琐的问题。本发明采用的技术方案是：基于空间坐标的实测地质剖面方法，包括绘制展开图和绘制投影图，绘制展开图包括：野外地质测绘，确定基准线，规划剖面线，确定地质点并编号，获取地质点的空间坐标，并对进行地质描述并测量产状；然后构建分层界限面、构建展开面等；再绘制展开图，绘制地形轮廓线，标记方位角，最后得到实测地质剖面的展开图。绘制投影图，先同样进行野外地质测绘，然后整理数据，最后得到实测地质剖面的投影图。本发明适用于在层状岩层地区。

Description

基于空间坐标的实测地质剖面方法

技术领域

本发明涉及地质测绘领域，尤其是一种适用于层状岩层地区的基于空间坐标的实测地质剖面方法。

背景技术

实测地质剖面一般由老地层开始，向新地层进行，即基准线从老地层指向新地层。野外勘测过程中，需要确定好基准线，规划好剖面线，其中剖面线需要通行、通视条件良好。勘测期间需要统计工作区地层的岩石组合、地层划分、地层层序、岩石变质程度、接触关系及其各地质单元体的特征，即收集数据。勘测完成后将数据整理为投影图、展开图。

现有的野外勘测需要4～6人配合执行，并且明确分工。①前后测手2人。前后测手通过拉皮尺，获取导线长度，并测量导线方位角和地形坡度，其中导线应尽量贴近地表。②地质观察员1人。地质观察员进行地质分层、描述各分层岩性特征、测量岩层产状和丈量各分层的导线长度。③标本采集员1人。标本采集员采集各种典型的岩矿和化石标本，并进行编录。④记录员1人。记录员记录各项数据，并与前后测手、地质观察员进行沟通。

勘测完成后，需要对数据进行处理，包括需要换算岩层视倾角和对每一段导线进行数据处理，根据起点位置，计算每一段导线长度，计算测点位置、与起点的高差，对分层点进行投影绘图等。

绘制展开图的步骤主要包括以下步骤：第一、根据各地质点的水平距和高程累计高程确定其在展开图上的位置。第二、圆滑地连接各地质点绘制出地形轮廓线。第三、根据地质点所在位置以视倾角为倾角绘出分层界线。第四、填充花纹，绘制图例、方位角、写上图名、比例尺。

绘制投影图主要包括以下步骤：第一、标定正北方向，并将基准线及导线旋转至基准线水平。第二、根据水平距在导线上标定地质点。第三、将导线平面图中各地质点铅直投影到基准线上，同时按各地质点的累计高程，确定地质点在投影图中的位置。第四、圆滑地连接各地质点，绘制出地形轮廓线。第五、把导线平面图中导线上的地质点顺其走向投影到导线平面图上的基准线，再铅直投影到剖面图中的地形线上，根据该处导线与岩层走向的夹角和岩层真倾角计算得到的视倾角绘制出分层界线。第六、填充花纹，绘制图例、方位角、写上图名、比例尺。

基于上述分析可知，现有的勘测方式需要的人数多，存在相互协调沟通问题，所以整体效率低下，需要测量岩层产状、丈量导线长度、方位角、地形坡度，量测过程中导线要贴近地表。所有测试数据种类多，要求高。绘制展开图和投影图需要进行分层编号，然后对每一层进行水平距、高程差、导线与倾向方位角的夹角、导线或基准线与走向的夹角、视倾角参数的计算，还需要按照计算出的参数在图纸中画出相应的点、线并连接，因此存在计算的参数种类多，重复工作大的缺点。而且由于每个点、线的作图需要精确的按照计算参数进行，还存在过程繁琐的不足。

发明内容

本发明提供一种基于空间坐标的实测地质剖面方法，解决按照现有方法，层状岩层地区野外勘测需要的人数多，绘制展开图以及投影图计算量大、过程繁琐的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于空间坐标的实测地质剖面方法，包括绘制展开图和绘制投影图，其中绘制展开图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘

在测区内确定基准线，规划剖面线，确定n个地质点并对各地质点分别编号为D₁～D_n，通过移动终端获取各地质点的空间坐标，并对各地质点进行地质描述并测量产状；

具体的：步骤S1中，对各地质点进行编号的原则为：在基准线方向上确定各地质点的顺序，再沿基准线方向顺序编号。

S2、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的倾向为方向，倾角为角度，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数；

S3、以地质点D_j和地质点D_j+1为基点，构建展开面Z_j，展开面Z_j为竖直面，地质点D_j和地质点D_j+1在展开面Z_j上的水平距离为l_j，其中1≤j＜n且为整数；

S4、分层界限面F_j、分层界限面F_j+1与展开面Z_j形成两条相交线，即相交线x_j和相交线x_j+1，相交线x_j和相交线x_j+1之间的水平距离为l_j，根据相交线x_j、相交线x_j+1和水平距离为l_j绘制展开分图T_j，将全部的展开分图T_j顺次连接得到展开图；

S5、在展开图中地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间绘制地形轮廓线，根据地质点D_j到地质点D_j+1的方向与正北方向的夹角α_j标记地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间的方位角；

具体的：步骤S5中，地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间的地形轮廓线平滑连接。

S6、填充花纹，绘制图例、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的展开图。

其中绘制投影图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘：与上述“绘制展开图”的步骤S1相同；

S2、以基准线为方向，构建垂直基准面；

具体的：步骤S2中，以地质点D₁和地质点D_n两点的连线为方向，构建垂直基准面。

S3、将地质点D_i分别投影到垂直基准面上得到地质投影点D_i′，在地质投影点D_i′之间绘制地形轮廓线；

具体的：步骤S3中，地质投影点D_i′之间的地形轮廓线平滑连接。

S4、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的走向为方向，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数；分层界限面F_i与垂直基准面的相交线为分层界线f_j；

S5、根据基准线起点到终点的方向与正北方向的夹角获取方位角β；

S6、将垂直基准面调整为正视二维剖面图，填充花纹，绘制图例、方位角、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的投影图。

本发明基于空间坐标的实测地质剖面方法的有益效果是：绘制展开图和绘制投影图在野外地质测绘阶段，通过移动终端，例如手持GPS设备，获取各地质点的空间坐标，并对各地质点进行地质描述并测量产状，最多需要2～3人即可完成。例如，设置地质观察员1人，进行分层、描述各分层岩性特征、测量岩层产状、获取每一个地质点三维空间坐标，并记录，该所有记录可直接记录于设备中；设置标本采集员1人，采集各种典型的岩、矿和化石标本，并进行编录。

野外地质测绘需要的人手明显减少，基础资料采集更高效，后期数据处理更方便快捷，不需要计算。协同需求减少，有效避免协同工作的中间问题出现，提高了测绘效率。各个地质点只要通行、通视条件良好即可，人可以到达就行，无剖面线的要求限制。测绘数据若按电子表格保存，并实时存储数据库，后期处理更快，保存更方便，记录更完整。

绘制展开图和绘制投影图的数据处理阶段，根据地质点的空间坐标，利用展开图、投影图与分层界限面、地质点空间关系的方式完成地质图件绘制，后期图形处理规则简单，可通过计算编程完成后期图件绘制工作。

附图说明

图1是本发明基于空间坐标的实测地质剖面方法绘制展开图的过程参考示意图。

图2是本发明基于空间坐标的实测地质剖面方法绘制投影图的过程参考示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明基于空间坐标的实测地质剖面方法，包括绘制展开图和绘制投影图，其中绘制展开图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘

在测区内确定基准线，规划剖面线，确定n个地质点并对各地质点分别编号为D₁～D_n，通过移动终端GPS等自动获取各地质点的空间坐标，并对各地质点进行地质描述并测量产状。为了便于统计分析，各地质点进行编号的原则为：在基准线方向上确定各地质点的顺序，再沿基准线方向顺序编号，例如各地质点分别编号为D₁、D₂……D_n。野外地质测绘通过2～3人即可完成，其中安排一人为地质观察员，一人为标本采集员即可。例如图1所示，确定8个地质点，即n为8。

S2、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的走向为方向，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数。分层界限面F_i的数量和地质点D_i的数量一致，对于层状岩层，分层界限面F_i相互平行。例如，在图1中地质点D₂和地质点D₃处的分层界限面分别为F₂和F₃。

S3、以地质点D_j和地质点D_j+1为基点，构建展开面Z_j，展开面Z_j为竖直面，地质点D_j和地质点D_j+1在展开面Z_j上的水平距离为l_j，其中1≤j＜n且为整数，即j的取值为1～n-1且包含端值。具体在图1中，共8个地质点，分别以相连两个地质点为基准，构建展开面7个展开面，即构建展开面Z₁、Z₂……D₇；其中，水平距离为l_j也为7个数据。

S4、分层界限面F_j、分层界限面F_j+1与展开面Z_j形成两条相交线，即相交线x_j和相交线x_j+1，相交线x_j和相交线x_j+1之间的水平距离为l_j，根据相交线x_j、相交线x_j+1和水平距离为l_j绘制展开分图T_j，将全部的展开分图T_j顺次连接得到展开图。在图1中，以图幅中部的点横线为界，上半区表示平面方向，下半区表示剖面方向，展开图位于下半区。地质点为8个，展开分图T_j相应为8幅。为了更清楚地表达，展开图中，地质点D_i对应于地质点D_i′，地质点D_j和地质点D_j+1的水平距离与地质点D_j′和地质点D_j+1′的水平距离相等。

S5、在展开图中地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间绘制地形轮廓线，也就是绘制地质点D_j′和地质点D_j+1′之间的地形轮廓线，形成地形轮廓线的线段应根据实际情况平滑连接。本步骤还根据地质点D_j到地质点D_j+1的方向与正北方向的夹角α_j标记地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间的方位角，也就是标记地质点D_i′的方位角。图1中，地质点D_i′之间的连线即为展开线，展开线下侧的曲线即为地形轮廓线。

S6、填充花纹，绘制图例、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的展开图。

绘制投影图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘：与上述“绘制展开图”的步骤S1相同，本处不再累述。

S2、以基准线为迹线，即以基准线为方向，构建垂直基准面。根据图2所示，地质点D₁和地质点D₈两点的线段即为基准线，在地质点D₁和地质点D₈构建垂直基准面。

S3、将地质点D_i分别投影到垂直基准面上得到地质投影点D_i′，在地质投影点D_i′之间绘制地形轮廓线。

由于地质点D₁和地质点D₈位于垂直基准面，故这两点在垂直基准面上的投影与该点重合，过地质点D₂～地质点D₇分别向基准线引垂线，交点即为各个地质投影点。图2中，以图幅中部的点横线为界，上半区表示平面方向，下半区表示剖面方向，投影图位于下半区。为了更清楚地表达，将地质投影点D_i′分别从图2的上半区平移至下半区再绘制展开图。在图2的下半区，在地质投影点D_i′之间绘制地形轮廓线，即图2的下半区的曲线即为地形轮廓线，相应的，地质投影点D_i′之间的地形轮廓线平滑连接。

S4、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的走向为方向，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数。这与前述绘制展开图中步骤S2相同。分层界限面F_i与垂直基准面的相交线为分层界线f_j，例如图2中标示出了分层界线f₂和分层界线f₃。

S5、根据基准线起点到终点的方向与正北方向的夹角获取方位角β。

S6、将垂直基准面调整为正视二维剖面图，其中分层界线f₂和分层界线f₃正视二维剖面图为图2下半区D₃′和D₄′之间的地形轮廓线上两条斜线，其中在右侧的一条对应于分层界线f₃，在左侧的一条对应于分层界线f₂。最后，填充花纹，绘制图例、方位角、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的投影图。

Claims (5)

1.基于空间坐标的实测地质剖面方法，包括绘制展开图和绘制投影图，其特征在于：绘制展开图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘

在测区内确定基准线，规划剖面线，确定n个地质点并对各地质点分别编号为D₁～D_n，对各地质点进行编号的原则为：在基准线方向上确定各地质点的顺序，再沿基准线方向顺序编号；基准线为地质点D₁和地质点D_n两点形成的线段；

通过移动终端获取各地质点的空间坐标，并对各地质点进行地质描述并测量产状；

S2、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的走向为方向，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数；

S3、以地质点D_j和地质点D_j+1为基点，构建展开面Z_j，展开面Z_j为竖直面，地质点D_j和地质点D_j+1在展开面Z_j上的水平距离为l _j，其中1≤j＜n且为整数；

S4、分层界限面F_j、分层界限面F_j+1与展开面Z_j形成两条相交线，即相交线x_j和相交线x_j+1，相交线x_j和相交线x_j+1之间的水平距离为l _j，根据相交线x_j、相交线x_j+1和水平距离为l _j绘制展开分图T_j，将全部的展开分图T_j顺次连接得到展开图；

S5、在展开图中地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间绘制地形轮廓线，根据地质点D_j到地质点D_j+1的方向与正北方向的夹角α_j标记地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间的方位角；

S6、填充花纹，绘制图例、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的展开图。

2.如权利要求1所述的基于空间坐标的实测地质剖面方法，其特征在于：绘制投影图包括以下步骤：

S1、野外地质测绘：与上述“绘制展开图”的步骤S1相同；

S2、以基准线为迹线，构建垂直基准面；

S3、将地质点D_i分别投影到垂直基准面上得到地质投影点D_i ^′，在地质投影点D_i ^′之间绘制地形轮廓线；

S4、以地质点D_i为基点，地质点D_i的岩层的实测产状的走向为方向，在地质点D_i构建分层界限面F_i，其中1≤i≤n且为整数；分层界限面F_i与垂直基准面的相交线为分层界线f_j；

S5、根据基准线起点到终点的方向与正北方向的夹角获取方位角β；

S6、将垂直基准面调整为正视二维剖面图，填充花纹，绘制图例、方位角、写上图名、比例尺，得到实测地质剖面的投影图。

3.如权利要求1或2所述的基于空间坐标的实测地质剖面方法，其特征在于：绘制展开图的步骤S5中，地质点D_j的对应点和地质点D_j+1的对应点之间的地形轮廓线平滑连接。

4.如权利要求2所述的基于空间坐标的实测地质剖面方法，其特征在于：绘制投影图的步骤S2中，以地质点D₁和地质点D_n两点的连线为方向，构建垂直基准面。

5.如权利要求2所述的基于空间坐标的实测地质剖面方法，其特征在于：绘制投影图的步骤S3中，地质投影点D_i ^′之间的地形轮廓线平滑连接。

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