CN113392534A - 一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 - Google Patents
一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113392534A CN113392534A CN202110717263.4A CN202110717263A CN113392534A CN 113392534 A CN113392534 A CN 113392534A CN 202110717263 A CN202110717263 A CN 202110717263A CN 113392534 A CN113392534 A CN 113392534A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point
- stratum
- outcrop
- attitude
- coordinate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明面向地质勘察领域,提供了一种基于露头横向剖面信息对中间层隐伏地层面产状要素进行计算的方法。在剖面上沿地层分界线选取多个坐标点并剔除异常值,通过多点拟合得到地层面进而解算地层产状三要素:走向、倾向和倾角。剖面分界线上选取坐标点解算产状信息适用于剖面裸露的隐伏地层面这一特殊情况;多点拟合与常规的三点法相比,能够克服解算结果受个别坐标点影响而偏差较大的情况,具有更好的全局代表性;本方法结合数字露头可以自由缩放、自动捕捉坐标等优势,对大范围、远距离、实地难以观察和接触的地层面具有独特的适用性,也为数字露头的深入研究应用提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘察领域和测量学领域,是一种基于露头横向剖面信息对中间层隐伏地层面产状要素进行计算的方法。
背景技术
地质露头是指岩体、矿体等地质体露出地表的部分,其剖面能够反映地层分布和地质构造等信息。传统的地层产状测量主要依靠地质罗盘仪,受仪器精度、地质环境和操作者水平影响以及受矿物磁性干扰,测量范围有限、结果精度低、误差大,对于一些大范围、远距离或难以接触的地层结构面不适用。随着测量和定位技术的发展及其在地质领域的融合应用,产生了基于坐标计算的地层产状测量方法;摄影测量和三维建模技术也被应用于构建数字露头,辅助地质勘察和地质学研究,数字露头在信息采集和建模过程中自带了坐标定位信息,可以基于此,对数字露头中地层面的产状要素进行量测和计算。
现有的技术手段主要是基于三点法确定结构面,在结构面不平坦的情况下,最终的解算结果受选点影响较大;另一方面,现有方法中,罗盘法、三维激光扫描法和摄影测量法都是直接在目标结构面上进行选点和量测,对中间层隐伏地层面这种情况缺乏相应的考虑和研究,而钻孔法耗费的人力物力较大,特别是对于深度比较深的中间层地层面存在很大的实施难度。鉴于此,本发明提出了一种在露头横向剖面上选取坐标点对中间层隐伏地层面产状要素进行解算的方法;并在坐标点选取过程中采用了剔除异常值的多点拟合方法,能够克服计算结果受个别异常点影响而偏离真值较大的情况,具有更好的全局代表性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
地质露头中间层隐伏地层面无法直接观察及接触,其产状要素测量面临困难,本发明提出了一种在露头横向剖面上选取坐标点对中间层隐伏地层面产状要素进行计算的方法,在剖面上沿地层面分界线选取多个坐标点,通过去除异常值后的多点拟合解算地层产状。
(二)技术方案
露头受构造力作用和自然侵蚀形成的横向剖面一般是不规则曲面,在剖面上沿中间层隐伏地层面的分界线选取坐标点,可视为地层面上非共线点集,基于这些坐标点可对地层面进行拟合,进而解算地层产状。
本发明至少包含以下步骤:
(1)定义空间直角坐标系,以正东方向为x轴正半轴、正北方向为y轴正半轴、竖直向上方向为z轴正半轴;
(2)在露头横向剖面上沿着中间层隐伏地层面分界线绘制n个坐标点Ni(Xi,Yi,Zi)(i=1,…,n),连接首尾坐标点N1、Nn得到线段N1Nn;
(3)构造过点Ni与N1Nn垂直的平面Ci(i=1,…,n),平面Ci与线段N1Nn的交点记为Pi(xi, yi,zi)(i=1,…,n);
(6)经过(5)得到m个有效坐标点Mj(j=1,…,m),地层面表达式为:
z=a0x-a1y-a2
其中,a0,a1,a2为待定的参数,(x,y,z)为空间上的任意点的坐标;
用最小二乘法拟合所求隐伏地层面:
(7)根据步骤(6)得到的地层面表达式参数a0,a1,a2可解得产状三要素:走向S、倾向 T以及倾角A,它们的计算公式为:
(三)有益效果
本发明的优点和特色在于:
1.对于露头中间层隐伏地层面,罗盘法、三维激光扫描法和摄影测量方法等传统方法无法直接在地层面上获取信息,本发明提出了一种在露头横向剖面上选取坐标点进行产状要素计算的方法,解决了这一特殊情况下的产状量测问题;
2.本发明在剖面上选取了多个坐标点,同时提出了一种定义异常值的方法,采用剔除异常值后的多坐标点拟合地层面,与常规的三点法相比,能够克服解算结果受个别坐标点影响而偏差较大的情况,具有更好的全局代表性。
3.是一种基于坐标解算的非接触式的测量方法,结合数字露头可以自由缩放、自动捕捉坐标等优势,对大范围、远距离、实地难以观察和接触的地层面具有独特的的适用性,本发明也是数字露头建模的延伸和配套技术,为数字露头的深入研究和应用提供了技术支撑。
附图说明
图1为本发明的技术流程
图2为地层产状要素示意图
图3为坐标点采集与解算原理图
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述:
参照图1,本发明的具体实施步骤为:
(1)在Cesium中选取要施测的具有横向剖面信息和坐标定位信息的数字露头,选取合适的空间直角坐标系,参照图2可知本发明要解算的产状三要素走向S、倾向T以及倾角A 与地层面之间的的空间几何关系;
(2)在露头横向剖面上沿着中间层隐伏地层面分界线绘制n个坐标点Ni(Xi,Yi,Zi)(i=1,…,n),连接首尾坐标点N1、Nn得到线段N1Nn,如图3所示;
(3)构造过点Ni与N1Nn垂直的平面Ci(i=1,…,n),平面Ci与线段N1Nn的交点记为Pi(xi, yi,zi)(i=1,…,n);
其中,|NiSi|和|PiSi|分别为线段NiSi和线段PiSi的长度,(Xi,Yi,Zi)为点Ni的坐标,(xi,yi, zi)为点Pi的坐标,当Zi>zi时,为正,当点Ni恰好在线段N1Nn上时,夹角不存在,此时定义
(6)经过(5)得到m个有效坐标点Mj(j=1,…,m),所求地层面表达式为:
z=a0x-a1y-a2
其中,a0,a1,a2为待定的参数,(x,y,z)为空间上的任意点的坐标;
用最小二乘法拟合地层面:
即
求解可得a0,a1,a2;
(7)根据步骤(6)得到的地层面表达式参数a0,a1,a2可解得产状三要素:走向S、倾向 T以及倾角A,其计算公式为:
Claims (3)
1.一种基于数字露头的地层产状要素计算方法,其特征在于,在数字露头横向剖面上选点对中间层的隐伏地层面产状进行计算,包括以下步骤:
(1)沿着露头中间层隐伏地层面在横向剖面上的分界线采集n个坐标点Ni(Xi,Yi,Zi)(i=1,…,n);
(2)将n个坐标点Ni中离散性较强、在后续平面拟合中容易造成偏差的点作为异常值进行剔除,得到m个有效坐标点Mj(j=1,…,m);
(3)根据坐标点Mj(j=1,…,m)用最小二乘法拟合露头中间层隐伏地层面,表达式为:
z=a0x-a1y-a2
a0,a1,a2为实数构成的参数,(x,y,z)为空间上的任意点的坐标;
(4)根据(3)得到的地层面表达式参数a0,a1,a2可解得地层产状三要素:走向S、倾向T以及倾角A,计算公式为:
2.如权利要求1所述的一种基于数字露头的地层产状要素计算方法,其特征在于,提出了一种定义和剔除异常值的方法:
(1)连接采集的第一个坐标点N1和最后一个坐标点Nn得到线段N1Nn,构造过点Ni与N1Nn垂直的平面Ci(i=1,…,n),平面Ci与线段N1Nn的交点记为Pi(xi,yi,zi)(i=1,…,n);
(2)计算PiNi与水平面的夹角:
3.如权利要求1所述的一种基于数字露头的地层产状要素计算方法,应当理解的是,除本发明提到的数字露头和隐伏地层面外,符合本权利要求书技术方法和技术流程的真实露头地层面产状测量,以及数字露头和真实露头的岩层、矿层、断面、剖面、节理面等各类隐伏构造面的产状测量,根据上述说明加以改进或变换,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110717263.4A CN113392534B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110717263.4A CN113392534B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113392534A true CN113392534A (zh) | 2021-09-14 |
CN113392534B CN113392534B (zh) | 2022-06-17 |
Family
ID=77624073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110717263.4A Active CN113392534B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113392534B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114777746A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 湖南省地质调查所 | 地质调查仪器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108508180A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-07 | 中国地震局地球物理勘探中心 | 一种隐伏面状构造的构造面的产状要素的测量方法 |
CN109117534A (zh) * | 2018-07-31 | 2019-01-01 | 中国华能集团有限公司 | 一种基于地质图件的断裂和裂缝预测方法 |
CN110245440A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-17 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种基于测量坐标或三维场景的地质产状获取方法 |
CN110532694A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 四川大学 | 一种基于地质力学模型综合法试验的拱坝安全评价方法 |
CN111006987A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 中国石油大学(华东) | 一种储层裂缝孔渗参数预测方法 |
CN112464516A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-09 | 绍兴文理学院 | 一种基于激光扫描和RQD反演最佳阈值t的空间RQDt求解方法 |
-
2021
- 2021-06-28 CN CN202110717263.4A patent/CN113392534B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108508180A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-07 | 中国地震局地球物理勘探中心 | 一种隐伏面状构造的构造面的产状要素的测量方法 |
CN109117534A (zh) * | 2018-07-31 | 2019-01-01 | 中国华能集团有限公司 | 一种基于地质图件的断裂和裂缝预测方法 |
CN110245440A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-17 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种基于测量坐标或三维场景的地质产状获取方法 |
CN110532694A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 四川大学 | 一种基于地质力学模型综合法试验的拱坝安全评价方法 |
CN111006987A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 中国石油大学(华东) | 一种储层裂缝孔渗参数预测方法 |
CN112464516A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-09 | 绍兴文理学院 | 一种基于激光扫描和RQD反演最佳阈值t的空间RQDt求解方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
A PICKEL 等: "Building a Better Training Image with Digital Outcrop Models", 《EARTH AND PLANETARY SCIENCES ETDS》 * |
印森林 等: "基于无人机倾斜摄影的露头多点地质统计模拟——以山西吕梁坪头乡石盒子组为例", 《石油学报》 * |
廖时理: "甘肃省白银地区找矿靶区逐级圈定与定量预测", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)基础科学辑》 * |
曾庆鲁 等: "基于三维激光扫描技术的裂缝发育规律和控制因素研究——以塔里木盆地库车前陆区索罕村露头剖面为例", 《天然气地球科学》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114777746A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 湖南省地质调查所 | 地质调查仪器 |
CN114777746B (zh) * | 2022-04-07 | 2024-02-13 | 湖南省地质调查所 | 地质调查仪器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113392534B (zh) | 2022-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111927552B (zh) | 基于天空地勘察技术的复杂山区长大深埋隧道勘察方法 | |
CN109324355A (zh) | 一种伟晶岩型稀有金属找矿方法 | |
CN104134002A (zh) | 一种基于数字地质露头的碎屑岩储层建模方法及装置 | |
CN108413938B (zh) | 一种结合无人机和洞内物探的岩溶区地质缺陷体检测方法 | |
CN111045091B (zh) | 一种玄武岩覆盖下古河道的识别定位方法 | |
CN112862967B (zh) | 用于建立三维地质模型的方法和装置 | |
CN109872393B (zh) | 一种基于地上、地下地质信息的三维地质数据处理方法 | |
CN108305322B (zh) | 一种基于无人机的岩溶区地质缺陷体检测方法 | |
CN105370269A (zh) | 一种基于压实校正等时地层界面追踪对比方法 | |
CN104614770A (zh) | 一种资源采空区的探查装置及方法 | |
CN113392534B (zh) | 一种基于数字露头的地层产状要素计算方法 | |
RU2750279C2 (ru) | Способ выполнения разведки | |
CN104074513A (zh) | 测井仪用电阻率成像测量装置 | |
CN109116416A (zh) | 基于三维方式的倾斜海底检波器二次定位方法 | |
CN111399031B (zh) | 一种山地地震资料的采集及处理方法 | |
Saputra et al. | The application of structure from motion (SfM) to identify the geological structure and outcrop studies | |
CN107797148B (zh) | 一种基于三维地质建模的航磁异常场分离方法及*** | |
CN111983678A (zh) | 一种快速评价深水砂体发育潜力的方法 | |
CN114608661B (zh) | 一种山区滑坡岩体结构的确定性指数评价方法 | |
CN114820969B (zh) | 一种三维地质模型构建方法 | |
Ba et al. | Development status of digital detection technology for unfavorable geological structures in deep tunnels | |
Sun et al. | Analysis and prediction of structural plane connectivity in tunnel based on digitalizing image | |
CN114398696A (zh) | 一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法 | |
CN104698502A (zh) | 由井出发的瞬变电磁勘探地形校正处理方法 | |
Asfahani | Inverse slope method for interpreting vertical electrical soundings in sedimentary phosphatic environments in the Al-Sharquieh mine, Syria |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |