趙杰 馬文琪 相詩堯

摘要：工程地質(zhì)剖面繪制是工程地質(zhì)勘察過程中的主要任務(wù)之一，本文闡述了利用開源netDxf類庫對其進行程序?qū)崿F(xiàn)的思路。對工程地質(zhì)剖面繪制過程中的各種模式進行了模型梳理，建立了地層連線的程序判別準則，并對地質(zhì)圖例填充進行方法敘述。提高了工程地質(zhì)剖面圖的繪制效率。最后對進一步研究方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：netDxf;地質(zhì)剖面;自動繪制;工程地質(zhì)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）01-0274-03

目前，工程地質(zhì)勘察軟件眾多，但鉆孔地質(zhì)剖面地層連線仍然需要人工進行手動連線，即便有地質(zhì)剖面繪制軟件，其格式轉(zhuǎn)換和通用性能有所欠缺。netDxf是用c#語言編寫的.Net開源類庫，可以實現(xiàn)讀寫DXF格式文件，DXF文件圖形存儲格式公開，通用性好，數(shù)據(jù)交互性較好，能滿足BIM應(yīng)用和出圖需求，能滿足工程快速應(yīng)用需要。

如何將地質(zhì)剖面的人工連線規(guī)則以程序化的方式實現(xiàn)，提高工作效率，是本文探討的主要內(nèi)容。

1鉆孔地層分布的特性及判別邏輯

1.1地層分布的特性總結(jié)

巖土地層剖面線繪制主要依托鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)，與鉆孔的地層信息密切相關(guān)。通過對勘察工作中的地層連線進行梳理和總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)：除了斷層等構(gòu)造地層外，巖土體的地層連線分為以下三大類型：

（1）連續(xù)地層：地層連續(xù)成層，沒有發(fā)生間斷或者缺失。

（2）地層尖滅：地層向邊緣變薄以至消失。分為右側(cè)尖滅、左側(cè)尖滅、兩側(cè)尖滅（透鏡體）三種情形。兩側(cè)尖滅可以認為是單側(cè)尖滅的結(jié)合情形。

（3）地層中斷缺失：地層在某一處中斷缺失，分為右側(cè)中斷缺失、左側(cè)中斷缺失、中斷不連續(xù)缺失三種情況。

對于n個鉆孔，m個地層的地質(zhì)剖面繪制，可以通過構(gòu)建鉆孔地層矩陣和地層線集合，通過對地層分布模式進行模式判別實現(xiàn)程序化連線處理。

1.2根據(jù)地層特征判別連線

我們以n個鉆孔，m個地層的地質(zhì)剖面繪制為例，對地層特征的判別準則條件進行梳理。

2地層連線的處理

2.1地層點的處理

對于每個鉆孔地層段我們定義8個索引點標識其位置，來處理各種地層連線的情況，索引號分布如下圖所示：

其中0號點為鉆孔地層的頂中心點，7為鉆孔地層的底中心點。1～6號點為距中心偏移一定距離點，3、4號點為地層中心偏移點。1～6號點的偏移距離根據(jù)剖面圖比例尺自動設(shè)定。

對于地層連續(xù)的情況，地層連接點應(yīng)該為0或7;對于尖滅地層，地層連接點應(yīng)該為3或4;地層中斷缺失時，地層連接點則為1、2、5、6。

2.2連線接線

（1）連線八鄰域：通過對每個地層塊構(gòu)件其八鄰域來確定其連線模式，依此對地層矩陣進行遍歷，自左向右來完成各個地層單元的連線。

對于本方法存在一個最小遍歷地層矩陣序列，應(yīng)至少有3個鉆孔，每個鉆孔應(yīng)有4個地層層位點作為基本判斷序列，賦給索引值以確定連線的走向。當剖面連線需求小于這個數(shù)目可認為是簡單地形，優(yōu)先按連續(xù)地層處理。

（2）地表線連接。通過判斷每個鉆孔的地層號索引值來判斷是否為當前鉆孔的頂部地層，返回該鉆孔頂層地層的頂點，加入地表線連線集合中。

（3）在遍歷過程中存在鄰域不全的情況，如頂層，底層等部分地層。其連線處理基本原則是按以下優(yōu)先級進行判斷：連續(xù)地層>尖滅>中斷缺失。

（4）鉆孔孔底作為層底點參與遍歷和連線，因后續(xù)地層圖例填充需要，孔底之間連線但不進行繪制，只在數(shù)組中保留，以便使用。

（5）同一地層連續(xù)地層線起終點之間不允許存在斷點，在確定其集合后依據(jù)索引順序依次繪制。

2.3連線方法的改進

對于鄰近地層高差較大、尖滅或中斷缺失時，直線連接不夠直觀，顯得連線很生硬。根據(jù)繪制剖面比例尺，判斷起終點的繪圖高差，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值來判斷是否對連線進行平滑擬合。對于需要平滑擬合的直線，我們采用二階緩和曲線進行擬合，改善平滑性和可視化效果。

擬合思路是：對確定起終點，建立直線，對直線進行n等分，計算其斜率和二階系數(shù)a，根據(jù)二階系數(shù)a值計算出n等分點對應(yīng)的緩和曲線擬合點，擬合曲線的凹凸性由a值決定。實現(xiàn)代碼如下：

（1）單一連續(xù)地層邊界為四條線：層頂連線，層底連線，起終點的層頂層底點直線四部分。

（2）尖滅和中斷地層，層頂連線和層底連線在起終點的某處重合，區(qū)域組成為三條（單側(cè)尖滅）或兩條（透鏡體）線。

（3）對于某一地層，其封閉區(qū)域可能是多個不連續(xù)的，只要各區(qū)域是封閉的，程序通過代碼實現(xiàn)一次填充。

5結(jié)論與建議

（1）通過netDxf對繪圖圖元的較好支持，利用c#編程語言進行編程，調(diào)用鉆孔數(shù)據(jù)，可以較好地實現(xiàn)既定規(guī)則下的地層自動連線，能較快地提高工程地質(zhì)剖面的繪制效率和效果。

（2）在開發(fā)實現(xiàn)過程中，對鉆孔數(shù)據(jù)的需要有地層層序的統(tǒng)一性和規(guī)范性的要求，對于工程項目應(yīng)建立統(tǒng)一的地層層序和規(guī)范的地層命名，以便地層判別和圖例填充的有序?qū)崿F(xiàn)。

（3）進一步研究的方向：

該方法的實現(xiàn)暫未考慮斷層等構(gòu)造要素的影響，斷層等要素的處理應(yīng)進一步考慮人工經(jīng)驗知識庫、地質(zhì)構(gòu)造的特性特征經(jīng)驗庫的建立來細化判別實現(xiàn)。

隨著BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，地質(zhì)剖面的三維應(yīng)用、地層屬性信息的豐富和傳遞是本文繼續(xù)深入研究的方向。