【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地理空间信息系统，具体涉及一种可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法。
技术介绍
1、在地学研究中，地质体的三维形态模拟是一项非常重要的工作，对地质形态构造研究，地下矿产勘查，隧道挖掘等具有非常重要的意义。然而，受到地质条件以及勘查技术的限制，一般情况下获取的探测数据无法完整反应地质体的完整面貌。通过少量有限的探测数据建立接近真实的三维地质实体可视化模型一直广受业界关注，同时也是当前三维地学研究的基础。
2、等值面提取是三维标量场数据可视化、隐函数曲面显示、三维曲面重建等应用中的基础。然而如何在获得的数据中快速准确地获取等值面，以表达复杂地质环境，仍然是一个备受关注的问题。等值面的确定直接影响地质建模的精细程度以及效率，为此，研究者提出了不同的建模建方法来适应不同的需求。如基于类三棱柱体的三维数据模型、似三棱柱构模方法、复杂地质体三维建模、三维地质多体建模方法等。其中，移动立方体算法是一种三维数据场等值面提取的经典算法。近年来，该算法在医学影像数据的三维重建，有限元计算中的标量场分析，分子化学中的分子表面显示以及地学三维形态模拟等方面得到广泛研究及应用，并取得了大量的研究成果。
3、然而使用移动立方体进行三维地质环境重建，立方体的尺寸是固定的，这会导致两种情况的出现。如果立方体过大，复杂地质环境的细节就难以有效体现；如果立方体过小，就会产生大量不存在等值面的立方体，在计算求解过程中增加算法的复杂度，尤其在复杂地质体重建过程中，相关的冗余操作会大大降低建模的效率。因此，亟需提出一种可
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的移动立方体尺度固定，难以描述复杂工程地质环境细节特点的问题，本专利技术提供了一种可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，用于有效关注到复杂地质环境的细节信息，实现工程地质环境快速拟合与更新，解决了上述
技术介绍
中提到的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，包括如下步骤：
3、s1、首先利用钻孔数据，进行空间插值，建立三维地质空间数据场及xyz坐标系，定义三维数据场中品位值为p的所有网格单元中心点的集合为q；
4、s2、获得q在xy平面上的投影，并得到一个完满四叉树结构at，每个叶节点存储最终获得的矩形的坐标；
5、s3、获得q在yz平面上的投影，并得到一个完满四叉树结构as，每个叶节点存储最终获得的矩形的坐标；
6、s4、以q在xy平面上投影的最大x值作为固定边，遍历as中的所有叶子节点，读取其中的矩形坐标，根据x值，分别构建长方体，得到长方体集合cs；
7、s5、以q在yz平面上投影上的最大z值作为固定边，遍历at中所有的叶子节点，读取其中的矩形坐标，根据z值，分别构建长方体，得到长方体集合ct；
8、s6、计算ct与cs中长方体的交点，得到新的长方体集合cn；
9、s7、对cn中的每个长方体进行划分得到一系列立方体单元，使用移动立方体的方法获取立方体空间中的等值点，并将等值点链接起来，形成逼近等值面的边界多边形；
10、s8、将所有获得的边界多边形按空间相邻的关系进行拼接，实现工程地质体的快速拟合和更新。
11、优选的，在步骤s1中，具体包括如下：
12、通过钻孔测斜计算，计算出钻孔拐点的坐标，再采用线性插值的方法，计算出落在任意两个拐点间的钻孔采样点空间坐标，然后按照区域划分的网格的立体单元中心坐标，判断有落入的采样点品位数据平均值作为其品位值；在不同采样点覆盖的深度范围，采用克里格插值法实现未知网格单元品位的推估，从而建立三维空间规则数据场，并建立xyz坐标系，定义三维数据场中品位值为p的所有网格单元中心点的集合为q。
13、优选的，在步骤s2中，具体包括如下：
14、步骤21、然后将q在xy平面上进行投影，就会得到投影多边形t；
15、步骤22，针对多边形t，构建直角边分别与x轴，y轴平行的最小包络矩形rt；
16、步骤23，对rt使用四叉树法进行划分，得到rt的子矩形rt1，rt2，rt3，rt4；
17、步骤24，分别对子矩形进行四叉树划分，存储与t有交点的矩形坐标以及t内部的矩形坐标；
18、步骤25，对与t有交点的矩形继续进行四叉树划分，并停止位于t内部矩形的划分；依次递归，直到设定的递归次数l(默认l＝10)为止，得到一个完满四叉树结构at，每个叶节点存储最终获得的矩形的坐标。
19、优选的，在步骤s3中，具体包括如下：
20、步骤31、将q在yz平面上进行投影，得到投影多边形s；
21、步骤32、针对多边形s，构建直角边分别与y轴，z轴平行的最小包络矩形rs；
22、步骤33、对rs使用四叉树法进行划分，得到rs的子矩形rs1，rs2，rs3，rs4；
23、步骤34、分别对子矩形进行四叉树划分，存储与s有交点的矩形坐标以及在s内部的矩形坐标；
24、步骤35、对与s有交点的矩形继续进行四叉树划分，并停止位于s内部矩形的划分；依次递归，直到设定的递归次数m(默认m＝10)为止，得到一个完满四叉树结构as，每个叶节点存储最终获得的矩形的坐标。
25、优选的，在步骤s6中，计算ct与cs中长方体的交点，得到新的长方体集合cn，计算每个长方体的8个顶点的品位值是否都大于或者都小于p，如果是，则说明该立方体内不存在等值面，从cn中排出；最终，cn中的长方体为尺度不同长方体。
26、本专利技术的有益效果是：本专利技术方法通过生成可变尺度的移动立方体能够有效实现复杂地质环境的快速、实时的精细化建模，相对于传统固定尺度移动立方体方法需遍历空间中每一个立方体的寻找等值线的过程，本专利技术能够快速对等值线所在的三维空间进行定位，具有较强的科学基础和实用价值。
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1.一种可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤S1中，具体包括如下：
3.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤S2中，具体包括如下：
4.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤S3中，具体包括如下：
5.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤S6中，计算Ct与Cs中长方体的交点，得到新的长方体集合CN，计算每个长方体的8个顶点的品位值是否都大于或者都小于P，如果是，则说明该立方体内不存在等值面，从CN中排出；最终，CN中的长方体为尺度不同长方体。
【技术特征摘要】
1.一种可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤s1中，具体包括如下：
3.根据权利要求1所述的可变尺度移动立方体工程地质环境快速拟合与更新方法，其特征在于：在步骤s2中，具体包括如下：
4.根据权利要求1所述的可变尺度移动立...
【专利技术属性】
技术研发人员：周润芳，朱庆，吴浩宇，丁雨淋，王强，郭永欣，张利国，许广春，卢文龙，郝蕊，程智博，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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