一种地层剖面绘制的复数运算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘查领域，特别涉及一种地层剖面绘制的复数运算法。
【背景技术】
[0002] 实测地层剖面是区域地质调查工作中极为重要的环节，是综合研究一个地区基本 地质情况、确定地层的岩石组成、岩相、接触关系以及古生物赋存情况的基础工作，在区域 地质填图中不可或缺。但实测剖面资料的室内整理和图件绘制，计算量大，工作重复繁琐， 影响整个区域地质调查的进展。为此，众多学者对剖面图的绘制及其在计算机中的实现作 了大量研究：杨光忠等讨论了地层厚度计算公式，提出了更加便于计算机处理的通式；方 世明等研究了地质图切剖面中褶皱构造的计算机辅助编绘方法；周国库等和梁明宏分别研 究了实测地层剖面导线控制点的校正方法；戴新春提出了确定剖面图导线总方向和位置的 新思路；王铸通过Delphi语言操作AutoCAD，实现工程图切地层剖面的绘制；刘杰等利用 mapgis平台和C++语言实现了图切剖面的绘制；裴丽娜以ArcEngine为平台，实现了图切 剖面的自动生成；陈志军等基于mapgis平台实现了图切剖面的自动生成及交互修编功能； 杨利容等利用CAD的二次开发接口和.NET开发语言，建立了具有人机交互的实测剖面绘制 程序；李义才等利用IDL可视化语言和VisualF〇XPr〇6. 0开发了具有12个功能子模块的实 测地层剖面编绘系统；等等。现阶段实测地层剖面图的绘制工作多采用人工交互方式，需要 对软件或开发的系统具有很好的理解和掌握，不利于剖面计算机绘图的推广，并且人工交 互过程很耗时。因此，不需要对软件具有较高程度的掌握，就能够快速自动绘制实测地层剖 面图具有极为重要的现实意义。
[0003] 注意到地质实测数据在方位角定义和复数辐角定义的相似性，充分利用复数运算 特点，实现了实测地层剖面从原始数据到地层剖面图不需要交互且快速成图。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种地层剖面绘制的复数运算法，解决了地质 人员绘制地层剖面图时需要对地质软件熟练掌握的难题；解决了实测地层剖面图绘制耗时 耗力的问题；实现了地层剖面图完全自动且高效的绘制，且地层剖面图严格按照地层剖面 图绘制要求进行绘制以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种地层剖面绘制的复数运算法， 包括以下步骤：
[0006] 1)剖面总导线方向的求取：利用实测地层剖面数据方位定义与复数辐角定义之 间的相似，使地理北、东分别与复平面实、虚轴重合，运用复数运算特点，求取总导线方向；
[0007] 2)导线平面图在新坐标体系中的投影实现：建立总导线方向的新坐标系，在新坐 标系下利用复数特点得到导线平面图位置；
[0008] 3)实测地层剖面图起伏地形的绘制：根据导线平面图在导线总方向的投影和累 计高差确定的地形拐点，采用三点二次圆滑，绘制圆滑的起伏地形；
[0009] 4)实测地层剖面图各类界线绘制、岩性线绘制和岩性花纹填充：根据所输入文件 中所标注的界线及岩性厚度属性值，进行界线及岩性线绘制；
[0010] 5)细节的处理，对于细节的处理严格采用实测地层剖面的规范，根据复数运算的 特点得到其投影位置。
[0011] 优选的，所述步骤1)中，计算水平距和高差：
[0012]
[0013] 其中I为每一导的平距，为每导的高差，Hn为累级高差，h为每一导的斜距，0i 为每一导的地形坡度角。
[0014] 优选的，所述步骤1)中，利用复数运算公式，求取总导线方位：
[0015]
[0016] 其中A为总导线方向，ZiSi导所代表的复数，WiSi导的平距，Yi为导线方位 角，Re代表实部，Im代表虚部。
[0017] 优选的，所述步骤2)中，利用复数运算在新坐标系下求取导线平面图各点的空间 位置：
[0018]
[0019] 其中Xl，yi为每一导线在新坐系下的横纵坐标值，Xn，Yn为累级横纵坐标值，即导 线点在新坐标系的空间位置，WpA，^分别是导线平距，总导线方位和导线方位角。
[0020] 优选的，所述步骤3)中，采用三点二次方程进行圆滑，即求取一元二次方程组的 系数，并按此方程进行绘制，可得到圆滑起伏地形：
[0021]
[0022] 其中Xlij，yiij为离散之后的横纵坐标，i代表地形起伏第i段，j代表第j个离散 点，a, b, c为待求方程系数；
[0023] 视倾角采用下列公式进行计算：
[0024] tan 9=taniX cos ( A -A)
[0025] 其中0为视倾角，I为真倾角，A为地层倾向，A为总导线方向。
[0026] 优选的，所述步骤4)中，实测剖面上每一分层的厚度由下列方程组计算：
[0027]
[0028] 其中吸为每分层层厚，LET为i层两端点的距离。
[0029] 采用以上技术方案的有益效果是：本发明的算法，利用实测地层剖面数据方位定 义与复数辐角定义之间的相似，使地理北、东分别与复平面实、虚轴重合，运用复数运算特 点，求取总导线方向；然后建立总导线方向的新坐标系，在新坐标系下利用复数特点得到导 线平面图位置；然后根据导线平面图在导线总方向的投影和累计高差确定的地形拐点，采 用三点二次圆滑，绘制圆滑的起伏地形；根据所输入文件中所标注的界线及岩性厚度属性 值，进行界线及岩性线绘制；对于细节的处理严格采用实测地层剖面的规范，根据复数运算 的特点得到其投影位置。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的程序流程图；
[0031] 图2复平面与地理坐标叠合求取总导线方向示意图；
[0032] 图3新坐标系的建立及导线平面图的实现示意图；
[0033] 图4三点圆滑实测地层剖面起伏地形示意图；
[0034] 图5地层剖面图界线绘制、岩性线绘制及岩性填充示意图；
[0035] 图6是安徽省巢湖市凤凰山地区1 :5万野外地质填图中的实测地层剖面图的计算 机实现实例。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0037] 如图1所示，一种地层剖面绘制的复数运算法，包括以下步骤：
[0038] 1)剖面总导线方向的求取：利用实测地层剖面数据方位定义与复数辐角定义之 间的相似，使地理北、东分别与复平面实、虚轴重合，运用复数运算特点，求取总导线方向；
[0039] 2)导线平面图在新坐标体系中的投影实现：建立总导线方向的新坐标系，在新坐 标系下利用复数特点得到导线平面图位置；
[0040] 3)实测地层剖面图起伏地形的绘制：根据导线平面图在导线总方向的投影和累 计高差确定的地形拐点，采用三点二次圆滑，绘制圆滑的起伏地形；
[0041] 4)实测地层剖面图各类界线绘制、岩性线绘制和岩性花纹填充，根据所输入文件 中所标注的界线及岩性厚度属性值，进行界线及岩性线绘制；
[0042] 5)细节的处理，对于细节的处理严格采用实测地层剖面的规范，根据复数运算的 特点得到其投影位置。
[0043] 采用下式计算水平距和高差
[0044]
[0045] 其中I为每一导的平距，h为每导的高差，Hn为累级高差，h为每一导的斜距，0i 为每一导的地形坡度角。
[0046] 地质上方位角的规定是从北方向始，向东顺时针一圈为360度，在复平面上从实 轴正方向始，逆时针一圈为360度，二者在角度规定上存在相似之处，为了便于计算，本研 究把两者进行重叠（如图2)。
[0047] 此坐标系重叠，不影响复数运算，求取导线总方向，每一导线平距相当于一个复数 Zi的矢径长度，导线方位角yi相当于此复数Zi的辐角，因此如图1所示导线首尾相连的矢 径，即为所有复数叾1的和，利用复数运算公式，求取总导线方位如（2)式：
[0048]
[0049] 其中A为总导线方向，ZiSi导所代表的复数，WiSi导的平距，Yi为导线方位 角，Re代表实部，Im代表虚部。
[0050] 得到总导线方位角后，建立新坐标系，如图3所示。
[0051] 并使新坐标系与复平面重合，与直角坐标系重叠，利用复数运算在新坐标系下求 取导线平面图各点的空间位置，如（3)式：
[0052]
[0053] 其中Xl，yi为每一导线在新坐系下的横纵坐标值，Xn，Yn为累级横纵坐标值，即导 线点在新坐标系的空间位置，WpA，分别导线平距，总导线方位和导线方位角。求解得到 的新坐标系的XjPHn，即为实测地层剖面图起伏地形的转折点（图4)。为了形成圆滑地形 起伏，把转折点之间连线进行离散，采用三点二次方程进行圆滑。
[0054] 为了形成圆滑地形起伏，把转折点