一种快速测量断裂构造信息维的方法技术

本发明专利技术属于地学数据处理领域，具体涉及一种快速测量断裂构造信息维的方法。该方法通过将研究区的横向与纵向均划分为2的整数次方个栅格单元，从而实现对研究区的横向与纵向进行准确的逐次二分，因此能够快速准确地测量单个或多个区域内断裂构造的信息维，与此同时，它还采用断裂的长度代替条数来计算断裂构造的概率，更加符合实际的地质情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地学数据处理领域，具体涉及。
技术介绍
在以往对断裂构造空间分布特征的研究中，一般只对其进行定性的描述，而借助 于Mandbrole于1975年提出的分形理论，则可以方便有效地对其进行定量研究。通常用于 分析断裂构造分形特征的分形维数主要有容量维Dtl和信息维D1，其中容量维没有反映断裂 构造的不均勻性，即只关心断裂的有无，而没有涉及到断裂条数的多少以及长度的大小对 容量维的影响。而信息维则反映出了断裂构造的不均勻性，即考虑了断裂的条数和长度对 信息维所作的贡献，因此信息维对于定量研究断裂构造的空间分布特征具有更强的实际意 义。在目前的实际应用中，测量单个区域内断裂构造信息维常用的方法如下首先将 地质图上的断裂构造描绘在透明纸上，并依次将具有不同网格尺度r的纱窗盖在透明纸 上，然后统计各个网格尺度下的每个网格内所包含断裂构造的条数N(r)，计算出该尺度下 断裂构造的概率P(r)和信息量I (r)，从而就可以获得一系列不同尺度下的(I(r)，r)值，最 后采用最小二乘法对I (r)-Iogr进行线性拟合，直线段斜率的绝对值就是该区的信息维。 上述方法在测量少数几个区域内断裂信息维时可以采用，但由于是手工操作，对区域进行 精确的等分是很难的，因此测量的误差在所难免。当需要测量多个区域内断裂构造信息维 时，上述方法则会耗费大量的时间和精力，在实际应用中受到很大的限制。此外，上述方法 在计算断裂构造的概率时主要依据断裂条数的多少，并没有考虑断裂长度的大小，即长度 大的断裂和长度小的断裂具有同样的权重值，这显然是不合适的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种考虑了断裂长度且能够快速准 确测量单个区域或多个区域内断裂构造信息维的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下， 包括以下步骤(1)对矢量格式的断裂构造文件进行栅格化处理；(2)从步骤⑴中得到的断裂构造的栅格文件中裁剪出研究范围内的栅格数据， 数据所包含的栅格单元的个数为2mX2n，其中m、η均为大于5的正整数；(3)以2pX2q个栅格单元为子区的大小，根据设定的滑动间距，沿横向和纵向滑 动，将全区栅格数据划分为多个子区，其中P、q为分别小于m、η且均大于4的正整数；(4)以步骤(3)中划分出的每一个子区为研究对象，依次以边长为2^X2"个栅 格单元的矩形盒子覆盖每一个子区，则每一个子区被个盒子覆盖，其中i依次取小于P和 q中较小者的各个正整数；(5)对于步骤⑷中任意一个子区的第i次盒子覆盖，盒子的边长A为2『、2"个栅格单元，首先计算断裂构造位于该子区的第j个盒子中的概率h (A)，然后计算在此次盒 子覆盖中该子区的信息量I (A)；(6)重复步骤(5)，针对盒子的不同边长r，计算得到相应的信息量I(r)；经过逐次 的盒子覆盖之后，得到每个子区一系列的(I(r)，r)值，采用线性最小二乘法对I (r)-Iogr 进行线性拟合，得到的斜率的绝对值就是该子区的信息维D1 ；(7)重复步骤(5) (6)，测量出所有子区的信息维D1，将每一个子区的信息维对 应的空间位置设置为该子区的中心位置，然后采用空间插值方法(如Kring法)对所有子 区的信息维进行空间插值，从而获得全区内断裂构造信息维的平面等值图。在上述快速测量断裂构造信息维的方法中，步骤(1)中对矢量格式的断裂构造文 件进行栅格化处理时，将包含断裂的栅格单元值赋为大于O的正整数，而将不包含断裂的 栅格单元值赋为-9999 ；栅格单元大小要以能够严格区分开任何相邻但不相接的两条断裂 为准。在上述快速测量断裂构造信息维的方法中，步骤(3)中滑动间距的大小应根据研 究工作的目的要求和比例尺来确定。一般来说，对于区域性的中小比例尺的构造研究，滑动 间距要适当增加，如子区大小的1/2或1倍；而对于局部性的大比例尺的构造研究，滑动间 距可适当减小，如子区大小的1/4或更小。在上述快速测量断裂构造信息维的方法中，步骤(5)中计算断裂构造位于第j个 盒子中的概率Pdri)和计算子区信息量Kri)时所用的公式分别如下权利要求1.，包括以下步骤(1)对矢量格式的断裂构造文件进行栅格化处理；(2)从步骤(1)中得到的断裂构造的栅格文件中裁剪出研究范围内的栅格数据，数据 所包含的栅格单元的个数为2mX2n，其中m、η均为大于5的正整数；(3)以2pX2q个栅格单元为子区的大小，根据设定的滑动间距，沿横向和纵向滑动，将 全区栅格数据划分为多个子区，其中P、q为分别小于m、η且均大于4的正整数；(4)以步骤(3)中划分出的每一个子区为研究对象，依次以边长为2p_iX 个栅格单 元的矩形盒子覆盖每一个子区，则每一个子区被22;个盒子覆盖，其中i依次取小于P和q中 较小者的各个正整数；(5)对于步骤中任意一个子区的第i次盒子覆盖，盒子的边长A为2^X2—个栅 格单元，首先计算断裂构造位于该子区的第j个盒子中的概率h (A)，然后计算在此次盒子 覆盖中该子区的信息量I (A)；(6)重复步骤(5)，针对盒子的不同边长r，计算得到相应的信息量I(r)；经过逐次的盒 子覆盖之后，得到每个子区一系列的(I(r)，r)值，采用线性最小二乘法对I (r)-Iogr进行 线性拟合，得到的斜率的绝对值就是该子区的信息维D1 ；(7)重复步骤(5) (6)，测量出所有子区的信息维D1，将每一个子区的信息维对应的 空间位置设置为该子区的中心位置，然后采用空间插值方法对所有子区的信息维进行空间 插值，从而获得全区内断裂构造信息维的平面等值图。2.如权利要求1所述的快速测量断裂构造信息维的方法，其特征在于步骤(1)中对 矢量格式的断裂构造文件进行栅格化处理时，将包含断裂的栅格单元值赋为大于O的正整 数，而将不包含断裂的栅格单元值赋为-9999。3.如权利要求1或2所述的快速测量断裂构造信息维的方法，其特征在于步骤(1)中 栅格单元大小要以能够严格区分开任何相邻但不相接的两条断裂为准。4.如权利要求1所述的快速测量断裂构造信息维的方法，其特征在于步骤(3)中滑 动间距的大小根据研究工作的目的要求和比例尺来确定。5.如权利要求1所述的快速测量断裂构造信息维的方法，其特征在于步骤(5)中计 算断裂构造位于第j个盒子中的概率P^ri)时所用的公式如下Pj(A) = Nj 比)/N (Α)其中，N(r,)是某一子区中断裂构造总的栅格数目， (ri)是断裂构造位于第j个盒子 中的栅格数目。6.如权利要求5所述的快速测量断裂构造信息维的方法，其特征在于步骤(5)中计 算子区信息量I (^)时所用的公式如下彻)=-￡伪)10&供)M其中，B (r,)是盒子的边长为A时，某一子区内所包含盒子的总数目。全文摘要本专利技术属于地学数据处理领域，具体涉及。该方法通过将研究区的横向与纵向均划分为2的整数次方个栅格单元，从而实现对研究区的横向与纵向进行准确的逐次二分，因此能够快速准确地测量单个或多个区域内断裂构造的信息维，与此同时，它还采用断裂的长度代替条数来计算断裂构造的概率，更加符合实际的地质情况。文档编号G01C7/00GK102116619SQ20091021698公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种快速测量断裂构造信息维的方法，包括以下步骤：（１）对矢量格式的断裂构造文件进行栅格化处理；（２）从步骤（１）中得到的断裂构造的栅格文件中裁剪出研究范围内的栅格数据，数据所包含的栅格单元的个数为２ｍ×２ｎ，其中ｍ、ｎ均为大于５的正整数；（３）以２ｐ×２ｑ个栅格单元为子区的大小，根据设定的滑动间距，沿横向和纵向滑动，将全区栅格数据划分为多个子区，其中ｐ、ｑ为分别小于ｍ、ｎ且均大于４的正整数；（４）以步骤（３）中划分出的每一个子区为研究对象，依次以边长为２ｐ－ｉ×２ｑ－ｉ个栅格单元的矩形盒子覆盖每一个子区，则每一个子区被个盒子覆盖，其中ｉ依次取小于ｐ和ｑ中较小者的各个正整数；（５）对于步骤（４）中任意一个子区的第ｉ次盒子覆盖，盒子的边长ｒｉ为２ｐ－ｉ×２ｑ－ｉ个栅格单元，首先计算断裂构造位于该子区的第ｊ个盒子中的概率Ｐｊ（ｒｉ），然后计算在此次盒子覆盖中该子区的信息量Ｉ（ｒｉ）；（６）重复步骤（５），针对盒子的不同边长ｒ，计算得到相应的信息量Ｉ（ｒ）；经过逐次的盒子覆盖之后，得到每个子区一系列的（Ｉ（ｒ），ｒ）值，采用线性最小二乘法对Ｉ（ｒ）－ｌｏｇｒ进行线性拟合，得到的斜率的绝对值就是该子区的信息维Ｄ１；（７）重复步骤（５）～（６），测量出所有子区的信息维Ｄ１，将每一个子区的信息维对应的空间位置设置为该子区的中心位置，然后采用空间插值方法对所有子区的信息维进行空间插值，从而获得全区内断裂构造信息维的平面等值图。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柯丹，韩绍阳，赵丹，刘祜，李必红，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：11