[发明专利]一种单斜岩层构造地貌的自动识别方法

权利要求书

1.一种单斜岩层构造地貌的自动识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)提取基岩地层对象，依据邻接、倾斜和倾向一致性的规则，对提取得到的邻接对象建立关系，绘制邻接ARG图；

(2)基于邻接ARG图，依据邻接关系构建场景模型，并对场景模型进行简化；

(3)按照褶皱筛选规则对简化后的场景模型进行筛选，保留非完整褶皱结构的模型，即为单斜岩层构造；该步骤具体包括：

(3-1)模型Vonoroi单元剖分：根据步骤(2)得到的场景模型进行Voronoi单元剖分，剖分后的Voronoi多边形单元继承模型编号属性；

(3-2)对模型进行褶皱筛选：对于相互邻接的Voronoi多边形单元中的场景模型M_i与M_j进行比较，若同时满足以下条件则判定两个场景模型组成完整褶皱，剔除这两个模型：

a)场景模型M_i与M_j的顶点集合一致；

b)按照一致的顶点顺序，两个场景模型的走向相反；

(3-3)完成褶皱筛选后保留的场景模型视为单斜模型，全图筛选后得到单斜模型集合FinM＝{FM_h|h＝1,2,3,…,w}，w为单斜模型数量，FM_h表示第h个单斜模型，FM_h包括顶点集合FMGrav_h和边集合FMRel_h；

(3-4)对筛选后的模型集合FinM中每一个场景模型，进行地层面要素合并，得到对应的单斜面要素，形成单斜面要素集合Poly＝{p_h|_h＝1,2,3,…,w}，p_h为场景模型FM_h的单斜面要素。

2.根据权利要求1所述的单斜岩层构造地貌的自动识别方法，其特征在于：步骤(1)具体包括：

(1-1)设置角度阈值α作为判断两个方位角度或走向角度差值是否在可接受范围内的依据，设置倾角阈值β作为判断岩层是否达到倾斜标准的依据；

(1-2)加载矢量格式的地层面要素图层，得到所有面要素集合Stra＝{s_i|i＝1,2,3,…,n}；其中，s_i表示第i个面要素，面要素包含编号属性Id、地层年代属性Age、产状倾向属性OccT和产状倾角属性OccA，n为面要素的数量；

(1-3)分别计算面要素的质心点，得到地层面要素质心点要素集合OriGrav＝{og_i(xog_i,yog_i)|i＝1,2,3,…,n}；其中，og_i表示第i个面要素的质心点要素，(xog_i,yog_i)为og_i的坐标，质心点要素继承面要素的编号属性Id、地层年代属性Age、产状倾向属性OccT和产状倾角属性OccA；

(1-4)质心点要素筛选：对集合OriGrav，根据地层年代属性Age，选取非第四纪、非侵入岩体的地层的质心点要素，创建质心点要素集合Grav＝{g_i(xg_i,yg_i)|i＝1,2,3,…,c}；其中，g_i为保留的第i个质心点要素，(xg_i,yg_i)为g_i的坐标，c为保留的质心点要素的数量；

(1-5)创建地层对象间关系：对于质心点要素集合Grav，取质心点要素g_i和g_j，j＝1,2,3,…,c，j>i，判断是否满足以下条件：

a)质心点要素g_i和g_j的产状倾角属性OccA大于等于倾角阈值β；

b)质心点要素g_i和g_j的地层年代属性Age不相同；

c)质心点要素g_i和g_j对应的地层面要素s_i和s_j邻接；

d)质心点要素g_i和g_j的产状倾向属性OccT的差值不超过角度阈值α；

e)质心点要素g_i和g_j所在直线的走向与质心点要素g_i或g_j的产状倾向属性OccT的差值不超过角度阈值α；

对于满足以上所有条件的质心点要素g_i和g_j创建关系r_k<g_i,g_j>，并存储关系r_k中左对象g_i和右对象g_j的编号属性Id；

(1-6)完成所有质心点要素间的关系创建，得到关系集合Rel＝{r_k<g_i,g_j>|k＝1,2,3,…,m}，m为创建的关系的数量；

(1-7)根据质心点要素绘制顶点集合，根据要素间的关系绘制边，则基于质心点要素集合Grav与关系集合Rel完成邻接ARG图。

3.根据权利要求2所述的单斜岩层构造地貌的自动识别方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：

(2-1)基于邻接ARG图，以邻接关系为条件对所有连接边创建场景模型，得到场景模型集合OriM＝{OM_i|i＝1,2,3,…,p}，OM_i表示第i个场景模型，p为场景模型的数量，场景模型OM_i包括顶点集合和边集合；

(2-2)查找端点：在场景模型的顶点集合中，存在简化端点与普通端点两种类型的端点，按以下步骤依次查找简化端点和普通端点：

1)查找满足以下所有条件的顶点作为简化端点：

a)过该顶点的边的数量大于等于2；

b)与该顶点连接的端点集合中存在地层年代属性相同的情况；

c)与该顶点连接的边集合中存在至少一对夹角小于90°的边；

2)查找满足连接的边的数量等于1的条件的顶点作为普通端点；

(2-3)递归重建模型：依次将所有简化端点和未标记的普通端点作为起始端点按照以下步骤进行递归，不存在简化端点的场景模型直接将普通端点作为起始端点按照以下步骤进行递归；

1)将起始端点g_i加入顶点链集合Link，将与其连接的其他顶点g_ij视为g_i的孩子，j＝1,2,3,…,t_i，t_i为与起始端点g_i有连接的顶点数量：

2)若Link长度<2，则将顶点g_ij加入Link，对其进行步骤4)的判断；若Link长度>＝2，则对其进行步骤3)判断；

3)对顶点g_ij进行规则判断,j＝1,2,3,…,t_i：若顶点g_ij同时满足条件①为简化端点或未被标记；②在Link中不存在；③Link中最后两个顶点组成的边的方位角度与Link中最后一个顶点指向g_ij的方位角度差值小于预设角度阈值α，则将顶点g_ij加入Link，标记顶点g_ij，继续步骤4)判断；反之，则继续对下一个孩子顶点g_i(j+1)进行本步判断，直到g_i的所有孩子判断完毕，跳到步骤5)；

4)对顶点g_ij进行端点判断：若顶点g_ij为简化端点或普通端点，则该Link结束，根据当前Link集合重建模型M，将当前顶点g_ij从Link中移除；反之，则将顶点g_ij视为g_i，对其孩子g_ij重复步骤2)判断；

5)当前父级顶点g_i的所有孩子遍历完毕，将起始端点g_i从Link中移除，继续对下一个顶点g_(i+1)或下一个起始端点重复步骤2)判断，直到最后一个端点判断完毕，递归结束；

(2-4)按以下规则对递归得到的场景模型进行筛选：

1)剔除模型内仅包含两个顶点和一个边的场景模型；

2)对于同一简化端点为起点或终点重建的多个场景模型，按以下原则进行剔除：

a)若模型的顶点集合元素数量相同，集合内顶点对应的地层年代属性Age分别相同，则保留对应的地层面面积大的场景模型；

b)若模型的顶点集合不完全相同，则保留集合元素较多的场景模型；

(2-5)对筛选后的场景模型进行重新编号，得到模型集合AllM＝{M₁,M₂,M₃,…,M_q}，q为场景模型数量。