【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质信息、计算机领域，尤其涉及一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法。
技术介绍
1、地质信息是进行地质学研究的基础，包含了丰富的、深层次场景信息。我国目前的地质信息的表示方法中，地质信息表示方法单一、缺乏丰富的地质体积信息、特征信息，使得地质信息的建模、更新和交换面临很大的挑战。
2、现有技术的地理信息系统（gis）是一种能从各种维度上对地质数据进行表示、存储和分析的信息系统。但是，单纯基于gis方法存在数据管理效率低的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中数据管理效率低的问题，提供一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于gis和体素的三维地质信息管理，方法包括步骤：
4、步骤s1：收集地质勘探数据。
5、步骤s2：利用所述步骤s1收集的地质勘探数据，建立gis三维地质数据信息模型。
6、步骤s3：利用所述步骤s2建立的gis三维地质数据信息模型，建立gis地质边界和三维体素信息模型。
7、步骤s4：利用所述步骤s3建立的gis地质边界和三维体素信息模型建立地质信息的citygml模型。
8、步骤s5：根据步骤s4建立的地质信息的citygml模型，开发可视化的界面。
9、进一步地，所述步骤s1在收集的地质勘探数据包括：钻孔深度、地质体高度、地质体已知高度、基础面、底层深度。
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11、步骤s21：首先，将地质信息划分为地质体、底层和钻孔。然后，将所述步骤s1在收集地质勘探数据分为地质体数据、底层高度数据和钻孔数据，通过钻孔不同的孔段对地质的类型和深度进行表示，钻孔坐标为，其中表示钻孔数量。底层高度为。钻孔深度为，是从所述步骤s1在收集地质勘探数据中获得的，通过下式将钻孔深度转换为三维坐标点中的深度坐标，建立初步的三维地质模型，表达为：
12、。
13、其中，为第个孔在轴方向的坐标，为第个孔在轴方向的坐标，为第个孔在轴方向的坐标，即深度坐标。
14、步骤s22：对所述步骤s21建立初步的三维地质模型中的钻孔数据进行线性插值计算，并将插值插入所述钻孔数据中建立所述gis三维地质数据信息模型，表达为：
15、。
16、其中，表示在点处估计的地质体高度，是从所述步骤s1在收集地质勘探数据中获得的。
17、为地质体已知高度的均值。
18、为插值权重，即第个钻孔对点点的影响。
19、表示第个地质体高度。是从所述步骤s1在收集地质勘探数据中获得的。
20、进一步地，所述步骤s3，利用所述步骤s2建立的gis三维地质数据信息模型，建立gis地质边界和三维体素信息模型时，具体执行以下步骤：
21、步骤s31：对所述步骤s2建立的gis三维地质数据信息模型中的网格进行定义，定义，，，其中，为网格在轴方向的最小值和最大值，为网格在轴方向的最小值和最大值，表示网格在轴方向的最小值和最大值。然后，根据下式生成插值网格：
22、。
23、其中，表示网格点的高度，其中表示插值函数，用于计算特定网格的高度。生成所述插值网格后，通过所述插值网格与所述gis三维地质数据信息模型中的网格沿轴、轴、轴方向交替排列生成三维网格。
24、步骤s32：结合所述步骤s21收集的地质体数据，根据地质体数据中的地质体边界数据定义的地质体形状，设定地质体边界为，建立地质体的三维点集合：
25、
26、其中，表示地质体点在地质体边界内，表示地质体高度。
27、步骤s33：将所述步骤s21收集的底层高度数据整合到所述步骤s2建立的gis三维地质数据信息模型中，定义底层的基础面，表达为：
28、。
29、其中，为在点的底层高度，为在点的底层深度，是从所述步骤s1在收集地质勘探数据中获得的。所述基础面是从所述步骤s1在收集地质勘探数据中获得的。
30、步骤s34：基于步骤s23建立的所述gis三维地质数据信息模型，确保在地质体底层之上，生成gis地质边界，表达为：
31、。
32、上式中，表示生成的gis地质边界，表示地质体在底层之上。
33、步骤s35：结合所述步骤s32建立的地质体的三维点集合、所述步骤s33所述、以及所述步骤s34生成的gis地质边界，将地质信息转换成体素模型。
34、步骤s36：根据所述步骤s35所述体素模型建立三维体素网格集合，表达为：
35、。
36、其中，为三维体素网格的集合，体素在所述步骤s31生成的三维网格中的索引，为单个三维体素网格。
37、步骤s37：将步骤s35所述体素模型植入所述步骤s36建立的三维体素网格集合中。植入过程是，首先通过计算所述三维体素网格集合的对角向量，然后将所述体素模型的中心体素置于所述对角向量的中心，建立所述三维体素信息模型。
38、进一步地，所述步骤s4，利用所述步骤s3建立的gis地质边界和三维体素信息模型建立地质信息的citygml模型时，具体执行以下步骤：
39、步骤s41：将所述步骤s3建立的所述三维体素信息模型添加到ifc结构中，然后导出ifc模型。
40、步骤s42：从所述步骤s41导出的所述ifc模型中的抽象类型中新增加一组类型，所述增加的一组类型用于定义地质信息相关的元素，并将所述地质信息相关的元素根据其对应的地质体类型进行分类。所述抽象类型为ifc模型里面的一个集合，所述ifc模型里面的一个集合里面包括ifc地质体对象的所述步骤s21所述地质体的所有属性，包括地质体属性、底层属性、钻孔的属性。
41、步骤s43：基于uml模型在citygml模型中新增一个抽象类来表示地质相关信息，对所有地质特征进行表示，并建立地质信息的citygml模型。其中，所述地质相关信息为所述步骤s42所述对应的地质体类型分类的结果。
42、进一步地，所述步骤s5，根据步骤s4建立的地质信息的citygml模型，用软件开发应用程序时，具体执行以下步骤：
43、步骤s51：从所述步骤s41导出的所述ifc模型中提取所述步骤s21所述地质信息的相关数据。具体表示为，设所述ifc模型中的实体集合为，其中，所述ifc模型中的实体为所述步骤s42所述ifc地质体对象。
44、其中与地质信息相关的实体子集包括外观属性和特征属性，表达为：
45、。
46、其中，每个实体属于某个地质体类型，相关的地质信息实体集合定义为：
47、
48、。
49、每个实体拥有的属性集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S1在收集的地质勘探数据包括：钻孔深度、地质体高度、地质体已知高度、基础面、底层深度。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S2在利用所述步骤S1收集的地质勘探数据，建立GIS三维地质数据信息模型时，具体执行以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S3，利用所述步骤S2建立的GIS三维地质数据信息模型，建立GIS地质边界和三维体素信息模型时，具体执行以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S4，利用所述步骤S3建立的GIS地质边界和三维体素信息模型建立地质信息的CityGML模型时，具体执行以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S5，
7.根据权利要求6所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S35，结合所述步骤S32建立的地质体的三维点集合、所述步骤S33所述底层高度、所述步骤S34生成的GIS地质边界，将地质信息转换成体素模型时，具体执行以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S41，将所述步骤S3建立的所述三维体素信息模型添加到IFC结构中，然后导出IFC模型时，具体执行以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于GIS和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤S43在建立地质信息的CityGML模型时，具体执行以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤s1在收集的地质勘探数据包括：钻孔深度、地质体高度、地质体已知高度、基础面、底层深度。
3.根据权利要求1所述的一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤s2在利用所述步骤s1收集的地质勘探数据，建立gis三维地质数据信息模型时，具体执行以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤s3，利用所述步骤s2建立的gis三维地质数据信息模型，建立gis地质边界和三维体素信息模型时，具体执行以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于gis和体素的三维地质信息管理方法，其特征在于，所述步骤s4，利用所述步骤s3建立的gis地质边界和三维体素信息模型建立地质信息的citygml...
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