地层分区图及地层等深线成图方法及其装置

技术领域

本发明涉及场地工程地质分析评价领域，尤其涉及一种地层分区图及地层等深线自动成图方法及其系统。

背景技术

场地工程地质条件的评价是场地地震风险评估，区域地震安全性评价的重要组成部分。场地条件的好坏直接影响到地面建(构)筑物的安全。因此，研究场地工程地质条件非常重要，尤其在重要建(构)筑物，或重大工程的分布区。地层等深线图是场地工程地质条件分布图中的一种，是指各类地层的等深线图。

但现有技术生成的地层等深线图没有表达地层缺失现象，或者只基于定性信息表达了地层缺失现象,且没有考虑地质图对地层等深线的影响，导致生成的地层等深线图很不准确。

成图过程中准确划分地层分布范围是解决地层缺失现象的关键，也是最终准确生成地层等深线图的关键。以地层分区图表达地层分布范围，则地层尖灭位置就是地层分区图的边界线，而地层厚度对地层尖灭位置的划分有直接影响。

但现有的地层尖灭位置判断技术没有考虑钻孔中地层厚度的影响，也没考虑地质图对尖灭位置的约束，导致地层分布范围的划分准确性明显降低，且多为人工勾画、费时费力，成图效率低。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种地层分区图自动成图方法，可较现在更为准确地生成分区图。

本发明的第二个目的在于提供一种地层等深线自动成图方法；

本发明的第三个目的在于提供一种地层分区图自动成图装置；

本发明的第四个目的在于提供一种地层等深线自动成图装置；

本发明的第五个目的在于提供终端装置；

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种地层分区图自动成图方法，包括以下步骤：

一种地层分区图自动成图方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取成图区内有目标层孔及无目标层孔的钻孔信息,所述钻孔信息包括点位信息、分层信息；所述目标层为当前需生成分区图的在成图区内的地层；

依据所述有目标层孔的目标层的顶底板埋深计算有目标层孔的目标层的厚度值T

以所述有目标层孔的目标层的厚度值T

从DEM_T

以T

对厚度DEM_T

作为优选,构建厚度DEM_T

作为优选,获取成图区内有目标层孔及无目标层孔的钻孔信息前，需获取成图区内的所有钻孔信息，将钻孔分为三类型，包括有目标层孔、无目标层孔、未知孔；从而获取成图区内有目标层孔及无目标层孔的钻孔信息。

作为优选，所述插值所采用的方法为薄板样条函数法。

一种地层等深线自动成图方法，包括所述的地层分区图自动成图方法，还包括以下步骤：

以所有有目标层孔的目标层点位信息与其对应的层顶埋深作为离散数据，对该离散数据进行插值，生成目标层层顶埋深DEM，再追踪等值线。

作为优选,确定目标层分区图的范围，用目标层分区图裁剪目标层层顶埋深等值线，得到最终的目标层埋深等值线。

一种地层分区图自动成图装置，包括：

信息获取模块，用于获取成图区内有目标层孔及无目标层孔的钻孔信息,所述钻孔信息包括点位信息、分层信息；所述目标层为当前需生成分区图的在成图区内的地层；

第一计算模块，用于依据所述有目标层孔的目标层的顶底板埋深计算有目标层孔的目标层的厚度值T

第一插值模块，用于以所述有目标层孔的目标层的厚度值T

第二计算模块，用于从DEM_T

第二插值模块，用于以T

栅格化模块，用于对厚度DEM_T

作为优选,所述第二插值模块，用于构建厚度DEM_T

一种地层等深线自动成图装置，包括所述的地层分区图自动成图装置，还包括：

第三插值模块，用于以所有有目标层孔的点位信息和其对应的目标层层顶埋深作为离散数据，对该离散数据进行插值，生成目标层层顶埋深DEM，再追踪等值线。

裁剪模块，用于确定目标层分区图的范围，用目标层分区图裁剪目标层层顶埋深等值线，得到最终的目标层埋深等值线。

一种终端装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的地层分区图自动成图方法或如权利要求5至6中任意一项所述的地层等深线自动成图方法。

本发明的有益效果为：

通过上述方法及装置，通过钻孔点位及钻孔的分层信息，对钻孔进行分类，并结合厚度插值的方式得到了地层分区图自动成图方法，并且基于分区图，再结合层顶埋深、插值、追踪等值线，最后形成地层等深线的自动成图方法。而且实现了依据定性地层信息到依据定量地层信息生成地层分区图的升级转化，同时加入地质图数据约束，从而获得的地层分区图更加准确，致使生成的地层等深线分布图更加精准。实现了快速自动生成地层等深线图的目标，不再使用人工勾画方法，提高了成图效率与质量，降低了建设成本。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1示出了本发明所述的地层等深线自动成图方法的流程图；

图2示出了实施例中的软土埋深等值线自动成图方法流程图；

图3示出了“二分之一尖灭”规则的厚度插值方法得到尖灭位置的情况图；

图4示出了多钻孔时，“二分之一尖灭”规则的现有技术不考虑地层厚度插值方法得到尖灭位置的情况图；

图5示出了多钻孔时，本发明所述的方法中,利用“二分之一尖灭”规则作为基础的,考虑厚度插值与现有技术不考虑厚度得到尖灭位置的对比情况图；

图6示出了现有技术“强制二分之一尖灭”规则生成的实施例中研究区软土分区图；

图7示出了本发明所述的地层分区图自动成图方法生成的实施例中研究区软土分区图1；

图8示出了本发明所述的地层分区图自动成图方法生成的实施例中研究区软土分区图2(加入地质图约束)；

图9示出了本发明所述的地层分区图自动成图方法生成的实例中研究区软土分区图3；

图10示出了现有技术生成的实施例中研究区软土埋深等值线图1；

图11示出了现有技术生成的实施例中研究区软土埋深等值线图2；

图12示出了本发明所述的地层等深线自动成图方法生成的实施例中研究区软土埋深等值线图；

图13示出了利用本发明所述的地层等深线自动成图方法的软土埋深等值线自动成图程序界面。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1所示，本发明所述的一种地层分区图自动成图方法，包括以下步骤：

S1、设定成图区内按照地层新老顺序共有从1到n，共n个地层，其中1号地层最新，n号最老，任意一个地层以X层表示，即1、2、3…X-1…X…n；所述X层为目标层，目标层为当前需生成分区图的在成图区内的地层。

然后根据实际需求，通过以下步骤生成目标层的分区图；

S2、获取成图区内所有孔的钻孔信息,钻孔信息包括点位信息、分层信息，其中，点位信息为钻孔的空间坐标，分层信息包括地层年代、岩性、埋深等，目标层为当前需在建模区内构建分区图的地层；

把钻孔分为三类型，包括有目标层孔、无目标层孔、未知孔；

其中，具体的钻孔分类方法：

有目标层孔表示此钻孔的分层信息表中出现了目标层；

无目标层孔表示钻孔分层表中没有出现目标层，且当前钻孔最深处的地层已经比目标层的地层年代更老，所以根据标准地层顺序(在没有特殊构造活动的情况下，新地层永远在老地层的上方)，确定此钻孔点位处没有目标层；

未知孔表示此孔当前孔深内没有目标层，且当前钻孔最深处的地层比目标层地层年代更新，所以无法确定此孔点位处是否有目标地层，若继续钻探此孔，可能会遇到目标层，也可能不会，所以称为“未知孔”。

后续步骤中，未知孔不参与任何计算。

S3、依据钻孔分层信息中目标层顶底板埋深计算有目标层孔的目标层的厚度值T

S4、以所述有目标层孔的点位信息和厚度值作为点位数据，将点位数据作为离散数据，对该些离散数据进行插值，构建厚度DEM，记为DEM_T

采用迭代有限差分插值的离散化的薄板样条函数法插值生成厚度DEM。该方法采用迭代有限差分插值技术，经过优化，具有局部插值方法的快速计算效率，又不会牺牲全局插值方法的表面连续性。

S5、从DEM_T

其中，T

T

S6、用T

S7、为了突出显示目标层分布范围，对厚度DEM进行栅格重分类，分为厚度大于0和小于0两类。重分类后的栅格进行栅格矢量化处理，厚度大于0的部分即为目标层分区图。

参阅图1所示，本发明所述的一种地层等深线自动成图方法，包括所述的地层分区图自动成图方法，还包括以下步骤：

A1、将所有有目标层孔的点位信息和其对应的目标层层顶埋深作为离散数据，采用薄板样条函数法对该离散数据进行插值，生成目标层层顶埋深DEM，再追踪等值线。

A2、确定目标层分区图的范围，用目标层分区图裁剪目标层层顶埋深等值线，得到最终的目标层层顶部埋深等值线图。具体地，以成图区为范围参考，将目标层分区图和目标层层顶埋深等值线叠加，此时，目标层分区图即可裁剪目标层层顶埋深等值线，位于目标层分区图内的目标层层顶埋深等值线即为最终的目标层层顶埋深等值线图。

基于“二分之一尖灭”规则，通过将本发明中考虑地层厚度的插值方法与现有技术不考虑厚度的插值方法划分的地层尖来位置进行比对，

可见：

当成图范围内只有两个钻孔，第一个钻孔目标层厚度为3，第二个钻孔目标层缺失时，现有技术划分的地层尖灭的位置取两个钻孔的中间，即最朴素的“二分之一尖灭”规则；参阅图3所示，而本发明方法中,所利用的“二分之一尖灭”规则的厚度插值方法计算尖灭位置时，首先要给第二个孔取一个“负值厚度”，即“-3米”，然后用厚度插值方式模拟出尖灭的位置，这时尖灭的位置也是两孔的中间。

但当有多个钻孔，各个钻孔的厚度不均匀，对比现有不考虑地层厚度的强制二分之一尖灭方式和本发明方法以厚度插值方式计算尖灭位置的效果：参阅图4所示，左右两个孔的厚度差别很明显，但在现有不考虑厚度“二分之一尖灭”规则下，左右两孔的尖灭距离是一样的，都是二分之一孔距。不符合最简单的“地层厚度越大，距离该孔的尖灭距离越远”的地质规律。这会导致地层起伏的变化幅度异常偏大(左侧地层的坡度很大，但右侧地层的坡度很小)，成图的合理性有明显的问题。参阅图5所示，本发明中划分地层尖灭位置的方法，考虑了地层厚度，地层起伏的一致性、均匀性有了明显的改善，完全符合“地层厚度越大，距离该孔的尖灭距离越远”的地质规律，地层分布范围和地层厚度变化趋势都更加合理。

并且，无目标层孔“厚度”系数取“-1”时，成图区整体上是保证了地层覆盖范围占整个成图范围的一半，符合“二分之一尖灭”规则。比对本发明所述的地层分区图自动成图方法与普通的强制二分之一尖灭方式成图方法，二者的区别在于：强制二分之一尖灭是定性的划分，即只基于目标地层的有和无这个定性的信息划分地层分区，而本发明方法基于厚度的地层分区不仅考虑了地层的有无，也充分利用了地层厚度信息，实现了基于地层厚度的定量的精确合理生成地层分区图和地层等深线图的目标。

参阅图2所示，以广州某地5km

1、获取八个钻孔的点位和分层信息。

2.根据钻孔分层信息，把所有钻孔分为：有软土孔、无软土孔、未知孔。

具体分类方法：

由地表往下查询，有软土孔表示此钻孔的地层信息中出现了软土；

无软土孔表示钻孔地层表中没有出现软土，且目前钻孔最深处的地层已经比软土的地层年代更老，所以正常情况下，新地层永远在老地层的上方，因此，确定此钻孔没有软土；

未知孔表示按目前孔深看，此孔没有软土，且当前钻孔最深处的地层比软土地层年代更新，若继续钻探，可能会出现软土，也可能不会，所以无法确定该孔是否有软土，所以称为“未知孔”。在本发明方法后续步骤中，未知孔不参与任何计算。

3.计算各孔软土厚度，记为T

4.以有软土孔的软土厚度值T

5.无软土孔的点位从DEM_T

6.取厚度T

7.以T

8.对厚度DEM进行栅格重分类，分为厚度大于0和小于0两类。重分类后的栅格进行栅格转矢量处理，厚度大于0的部分即是软土的分区图。

9.以所有有软土孔的点位信息和其对应软土层顶埋深作为点位数据，将所有点位数据作为离散数据进行插值，生成软土层顶埋深DEM，再追踪等值线。

10.用软土分区图裁剪软土层顶埋深等值线，得到最终的软土埋深等值线图。

通过上述步骤，最终得出软土埋深等值线图。

将上述步骤编程集成，即构成自动生成软土埋深等值线图功能模块。成图时选取参与成图的钻孔，点击程序界面(图13)中的“场地地震工程地质条件”→“等深线”→“软土层”，进入“软土层等深线”界面，点击图中右下角的“创建…”菜单，调整各项参加，即可生成软土埋深等值线图。

进一步，以图6示出了现有的“强制二分之一尖灭”规则生成的实施例中研究区软土分区图，可以发现地层分界线位于有软土孔和无软土孔中间，且改变钻孔中软土地层厚度对软土地层分区图没有任何影响，不符合“地层厚度越大，距离该孔的灭尖距离越远”的地质规律。

图7、图8、图9示出了本发明所述分区图自动成图方法生成的实施例中研究区软土分区图，其中图7不加地质图约束，图8加了地质图约束，图9孔位不变，只修改钻孔中的地层厚度，3种情况生成的软土分区图中地层界线均符合“地层厚度越大，距离该孔的尖灭距离越远”的地质规律。

图10、图11示出了现有技术生成的实施例中研究区软土埋深等值线图。图12本发明所述地层等深线自动成图方法生成的实施例中研究区软土埋深等值线图。

对比几张图可看出，图10未考虑地层分区，生成的软土埋深等值线图未将不含软土的区域划分出，图11未考虑地层厚度的影响，生成的地层分区图不准确，从而导致生成的软土埋深等值线图不准确；图12充分考虑了地层厚度的影响，生成的软土分区界线与地质图高度吻合，说明本发明所述地层分区图自动成图方法生成的软土分区图、自动生成的软土埋深等值线图更为精准。同时，本发明方法成图过程中生成的地层厚度DEM可以直接用于高精度的地层分区图的自动划分。

本文所述的考虑地层厚度划分地层分区图是指依据钻孔地层信息，运用地层厚度，定量划分某一地层的分布范围，即准确生成地层分区图。其准确性是自动生成地层等深线图的关键环节。

本发明所述的一种地层分区图自动成图装置，包括：

信息获取模块，用于获取成图区内有目标层孔及无目标层孔的钻孔信息,所述钻孔信息包括点位信息和分层信息；所述目标层为当前需生成分区图的在成图区内的地层；

第一计算模块，用于依据所述有目标层孔的目标层的顶底板埋深计算有目标层孔的目标层的厚度值T

第一插值模块，用于以所述有目标层孔的点位信息和其对应的目标层的厚度值T

第二计算模块，用于从DEM_T

第二插值模块，用于以T

栅格化模块，用于对厚度DEM_T

本发明所述的一种终端装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明所述的地层分区图的自动成图方法。

本发明所述的一种地层等深线自动成图装置，包括本发明所述的地层分区图自动成图装置，还包括：

第三插值模块，用于将所有有目标层孔的点位信息和其对应的目标层层顶埋深作为离散数据，对该离散数据进行插值，生成目标层层顶埋深DEM，再追踪等值线。

裁剪模块，用于用目标地层分区图裁剪目标层层顶埋深等值线，得到最终的目标地层层顶埋深等值线图。

本发明所述的一种终端装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明所述的地层等深线自动成图方法。

所述终端装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一可读存储介质中，该程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。

通过上述方法及系统，通过钻孔点位及钻孔的分层信息，对钻孔进行分类，并采用薄板样条函数法对地层厚度插值的方式得到了地层分区图自动成图方法，并且基于分区图，再结合层顶埋深、插值、追踪等值线，最后形成地层等深线的自动成图方法。而且依据定量信息生成地层分区图的升级转化，同时加入地质图数据约束，从而获得的地层分区图更加准确，致使生成的地层等深线分布图更加精准。实现了快速自动生成地层等深线图的目标，不再使用人工勾画方法，提高了成图效率与质量，降低了建设成本。

于本文的描述中，地质图数据直接指示了出露地表地层的尖灭位置，地层尖灭位置即为地层分界线(即地层厚度为0的位置)。出露地表的分层界线是经过野外实际调查得出的较为客观的数据，准确性较高。

于本文的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。