计算机地质制图作业

1、研究生考试试卷题号分 数阅卷人12345678910总分学号 201411599 姓名 任亚平 所在学院 地质与环境学院 学科、专业 地质工程 考试科目 计算机地质制图 考试日期 2015年7月 课程学时 54 开（闭）卷 开 卷 注 意 事 项1、考生必须遵守考场纪律。2、答题必须写清楚题号。3、字迹要清楚，保持卷面整洁。4、试题随试卷一起交回（试题写在黑板上时，答题时应抄写题目）。计算机地质制图试题计算机地质制图试题1、用MAPGIS软件绘制一张矿层厚度等值线图（30分）。原始数据如下：X坐标Y坐标矿层厚度钻孔号36623151.73893852.845.98ZH0136624318.53

2、893844.822.12ZH0236625171.53893852.829.12ZH0336625199.63893237.212.80ZH0436624145.53893156.815.60ZH0536623369.03893285.520.22ZH0636622705.23893329.865.00ZH0736623896.13893575.234.00ZH0836624749.03893217.126.00ZH0936624897.93892613.65.90ZH1036623385.13892782.645.00ZH1136622572.43892665.976.77ZH123662

3、2717.23892038.334.00ZH1336623381.13891764.714.00ZH1436623344.93892150.943.78ZH1536624869.73892368.240.54ZH1636625223.83891808.98.90ZH1736623815.63892094.618.00ZH1836624370.83892307.828.92ZH1936624938.13891736.521.00ZH21研究区内有一条河流的控制点坐标如下：36625153.5490693893593.4708836624935.8916123893409.299186366245

4、34.0624623893532.08031536624400.1194123893520.91839436624361.0526893893459.52782936624327.5669263893392.55630436624070.8427473893386.97534436623802.9566463893392.55630436623758.3089633893526.49935536623423.4513373893532.08031536623350.8988523893493.01359236623300.6702083893409.29918636623228.1177233

5、893342.32766136623149.9842773893308.84189836623083.0127523893213.96557136623071.8508313893113.50828336623021.6221873893074.4415636622965.8125833893018.63195636622932.326823892957.24139136622921.1648993892901.43178736622870.9362553892845.62218336622826.2885723892789.81257936622910.0029783892739.58393

6、536623200.212923892739.58393536623261.6034853892812.1364236623334.1559713892990.72715436623367.6417333893102.34636236623512.7467043893146.99404636623646.6897543893186.060769要求：用MAPGIS的DTM分析绘制矿层厚度等值线图；将河流标绘到等值线图上；图上要标绘钻孔，钻孔旁要标注钻孔号和矿层厚度数据；请写出详细的操作步骤。答：（1）用MAPGIS的DTM分析绘制矿层厚度等值线图步骤：首先，对数据进行处理，建立钻孔数据、河流数

7、据的文本文件(钻孔数据.txt)再者，利用MAPGIS进行分析作图。1、选用“空间分析”中的“DTM分析”。在“Grd模型”下选择“离散数据网格化”，导入钻孔数据（钻孔数据.txt），设置好参数后，确定，如图1.2所示。（离散数据网格化数据中网格化方法选择Kring泛克立格网格化；对输出网格文件名改为等值线）。图1.1 原始数据（钻孔、河流） 图1.2离散数据网格化2、在“Grd模型”下选择“平面绘制等值线图”。选择网格化数据文件（等值线.GRD），进行等值线图绘制参数设置，如图1.3所示。（设置等值线：a.光滑：选择光滑处理，光滑度选择高程度；b.线参数，每隔5m一根，线宽度改为0.2；c.

8、注记参数：注记间最小允许距离300，频度为2；d.制图幅画：原始数据范围）。各参数设置好后，按确定，系统自动生成等值线图。在确定无误后，将其点、线数据文件分别命名保存，如图1.4所示为生成的等值线图。图1.3 设置等值线参数 图1.4生成的图形3、 建立一个标准图框。（新建一个工程文件，工程地图参数“从文件导入”标准图框的投影参数。先将标准图框添加进来，然后把等值线图添加进来，按1:1刷新显示。保存工程）（1）将河流标绘到等值线图上： 河流的生成，在“实用服务”中选择“投影变换”选项，选择其下面“P投影转换”中的“U用户文件投影变换”，得到图1.5，根据需要设置。（首先选择“按指定分隔符”选项

9、点，然后选择“设置分隔符”，分隔符选用逗号；对属性名称所在行进行设置；设置用户文件选项，设置为生成线文件；选择不需要投影变换，点击数据生成，保存文件，如图1.6所示。其中注意保存文件为线文件） 图1.5文件投影转换 图1.6 设置分隔符号13（2）标绘钻孔，钻孔旁要标注钻孔号和矿层厚度数据：钻孔钻孔点的生成，在“实用服务”中选择“投影变换”选项，选择其下面“P投影转换”中的“U用户文件投影变换”，得到图1.7，根据需要设置。（首先选择“按指定分隔符”选项点，然后选择“设置分隔符”，分隔符选用逗号；对属性名称所在行进行设置；设置用户文件选项，设置为生成点文件；选择不需要投影变换，点击数据生成，保

10、存文件，如图1.8所示。其中注意保存文件为点文件）图1-7河流文件投影转换 图1-8保存河流文件最后在“图像处理”中选择“输入编辑”，添加等值线。在“N点编辑”下，选择“根据属性赋标识”，分别添加钻孔号、矿层厚度值。根据需要设置点的大小位置，最终得到图1.9. 图1.9 最终的等值线图2、计算题：（共20分)（1） 已知三角形网中一三角形的三个顶点X，Y，H坐标为a（20,50,20）、b（80,60,26）、c（40,80,12）现要在X=44，Y=65处(d)内插一点，请用线性内插法计算插值点的H值。解：将的坐标带入方程，建立方程组，有 解此方程组，得， 将代入方程，得 将点坐标（44,6

11、5）代入方程得（2）假如已知矩形网网格中一矩形的四个顶点（a,b,c,d）X，Y，H坐标如下：a (2,3,170) b (6,3,220) c (2,8,180) d (6,8,230)现要在X=4，Y=5处(e)内插一点，请用双线性多项式内插法计算插值点的H值。解：将的坐标代入方程，建立方程组，有 解此方程组，得， 将代入方程得 将点坐标（4,5）代入方程得3、 简述计算机自动生成剖面图中用平移法进行断层处理的基本思路(20分)答：断层处理是剖面图生成算法中的难点，由于计算机处理由于断层引起的一些微小变化时，无法做出最佳的模拟，只能用一种近似的方法来处理。它是以刚性断裂作为假设基础处理的，

12、即断裂前后地层形态没有发生变化。根据地层处理的相关数学理论分析可以引申出剖面断层的处理方法之平移法，平移法的基本思路是：利用断层两侧地层钻孔控制点拟合出地层形态函数，将断层右盘地层向上或向下平移一个断层的落差，然后与断层左盘地层控制点进行曲线拟合，求出地层与断层的交点及交点出的参数，再恢复地层断裂。简单断层的情形，即剖面上平错和落差处处相等，其形态可用两点或点斜式直线方程描述的直线状断层。由于地层是由其上下两条顶底板曲线和中间的区域填充图案所构成，则对地层断裂做处理实质是对其顶底板曲线做处理，平移法处理地层时，每次处理一层，顺序直到处理完所有地层为止，如图3.1所示。图3.1 平移法示意图根据

13、上述思路按以下6步骤操作：读入一层控制点数据，求数据点的断层关系字，即判断数据点与每一断层线的左右关系字，左侧控制点和右侧控制点分别存入数组。判断一个点和一条直线的左右关系可用垂线法判断，即由此点引水平线，求水平线和断层线的交点，判断交点的X坐标和数据点的X坐标的大小关系，如果大于则数据点在断层的左边，如果小于则在右边，算法如图3.2所示。图3.2 判断点线关系算法图断层左、右侧所有本层控制点进行拟合，求出控制地层形态函数。这时断层与孔2之间及断层与孔3之间的地层形态函数未知。由于孔2和孔3控制点的斜率即地层的倾角已知，则断层与孔2之间，断层与孔3之间的地层形态为直线。恢复地层连续，使地层恢复

14、到断裂前的构造形态。具体做法为：将断层右盘的P13、P23按dx，dy值平移到P13、P23处。若断层的落差为h，平错dx和倾角a的关系为：dx=h*cos。求断层与地层的交点：将P12、P13和P21、P13分别进行曲线拟合，求出每一点处的地层倾角参数（即一阶导数向量）。然后求出地层曲线与断层线的交点P1，P2以及交点处的地层倾角参数。恢复地层断裂：可以认为上一步求出的地层与断层线交点P1，P2之间的每一点都与左右盘地层与断层的交点重合。将应属右盘的P13、P23平移到P13，P23处，这样就把连续的地层P11，P12，和P21，P22恢复为现在的构造面貌。它是第三步的逆过程。输出地层总结平

15、移算法的流程如下图3.3所示。图3.3 平移法算法流程图若断层的形态不是简单的直线，即断层存在变落差、变倾角的现象，且断层间存在多个断层相互切割。则在恢复地层连续时就不能简单的求得断层的水平和垂向上的落差。这时需要用迭代法来求断层的落差。迭代法必须赋予迭代初值，首先取断层的总体落差和平错作为迭代初值，在此基础上做迭代运算（特殊情况下平移法示意图，如图3.4所示）。其它步骤和一般的平移法处理步骤相同。图3.4 特殊情况下平移法示意图 平移法能够对断层切割地层的情况做很好地处理，尤其对断层变落差、变倾角、断层间相互切割的情况能够很好地处理，是剖面图生成断层处理的较好方法，这种建立在地层断裂为刚性断

16、裂的基础上的算法，能够很好地解决地层在断层两侧形态上的一致性。4、 论述用矩形网方法自动绘制等值线图的主要算法步骤。(20分)答：等值线图一般用来表示那些具有连续分布特征的自然现象。在地学领域绘制等值线图的原始数据一般为离散数据，矩形网方法绘制等值线的方法，先将获取非规格化的离散数据，经过插值方法得到离散数据网格化，最后再自动绘制等值线图。 由于地质过程的复杂性和随机性，所以运用的方法是直接在网格边上作线性内插得到等值点，然后按一定的法则追踪出构成一条等值线的全部离散等指点，再利用曲线光滑算法完成等值线的绘制。用矩形网制等值线图，可分为4个主要算法步骤：内插等值点。计算机自动绘制等值线的第一步

17、是要在每条网格边上判断是否存在当前所绘制等值线的等值点，如果不存在当前等值点，则标识该边，若存在当前等值点，用线性内插法计算等值点的坐标。 a.判断是否存在等值点。判别公式如下：当时，横边上有当前等值点。当时，纵边上有当前等值点。 b.计算当前等值点的坐标假设网格边上有等值点的存在，先要计算点坐标,。由于和则有故同样，可以计算总边上的插值点坐标。追踪等值点。等值点的追踪是自动绘制等值线图的关键。正确的追踪方法才能保证追踪出的等值线与实际情况最大限度地保持一致，才能保证等值线的合理连接和不相交。为了达到这些目的，就必须正确地选择等值线的追踪方向和对若干相邻等值点的连接方式。a.确定等值线的追踪方

18、向。从已经追踪出的等值点的坐标值着手，研究这些点坐标与追踪方向的相关关系，从而找出计算机自动确定追踪方向的算法。等值线通过相邻网格的走向只有四种可能，即自下向上、自左向右、自上向下、自右向左。b.追踪等值点。确定追踪方向的目的，是为了正确地追踪下一等值点，为避免出现不同的连线方式，综合手工作图的经验，综合计算机自动成图的特点，根据等值点连接唯一性的规定，就可以完成不同方向对等值点的追踪。开、闭曲线线头线尾的寻找。为了让计算机能够够自动追踪等值点，首先必须找出拟追踪等值线的两个起点A，B，以便追踪点第三点C点。在A，B两点确定以后，后续的追踪则是将B点变为A点，C点变为B点方法连续追踪。因此，每

19、次追踪等值点是在A，B，C三个点之间递推进行的。因为制图区域总是有范围的，对于矩形网而言，它的四边即为制图边界。在制图区域内由于有开曲线和闭曲线之分，其起始两点A，B的确定方法也有差异。为了能够完全追踪完所有等值点，不发生漏点或重复追踪的情况，一般在等值线追踪时，先追踪开曲线（线头和线尾均在网格边界上），等全部曲线追踪完成后，再追踪闭曲线（线头和线尾均不在网格边界上）。 a.开曲线线头的寻找。因线头位于制图区域的边界，故无需制图区域的所有纵横边都参加运算和判断，只讨论位于边界上的纵横边，其顺序为底边左边上边右边。 b.闭曲线线头的寻找。在开曲线追踪完后，在网格的四边上再不会有当前追踪的等值点，只有位于网格内部的等值点，为了寻找闭曲线的线头，只需从一个方向寻找即可。找到线头后，便可按前面的规则开始等高线的追踪，由于是闭曲线，追踪的终结的条件是下一个递推点与线头的坐标值相等，说明闭曲线追踪完毕。曲线光滑和等值线图的注记。由于画出来的曲线一般为多值函数，且具有大绕度、连续拐弯的图形特征。利用计算机自动绘制光