断层几何结构获取方法、装置和计算机设备与流程
本发明地形遥感技术领域，特别是涉及一种断层几何结构获取方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。
背景技术：
地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象，地球上每年约发生500多万次地震，在地震后，通常地表会出现断层，考察人员需要对断层的结构进行勘察和提取。传统的断层几何结构的获取方法通常需要人工在野外实地考察测量，需要耗费大量时间、人力和物力。
因此，传统的断层几何结构获取方法存在效率低的缺陷。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统断层几何结构获取方法效率低的技术问题，提供一种断层几何结构获取方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。
一种断层几何结构获取方法，包括步骤：
生成目标区域的数字高程模型；
确定所述数字高程模型中的断层迹线，所述断层迹线用于表示所述数字高程模型中断层在地表的迹线；
根据所述断层迹线，对所述目标区域的数字高程模型进行采样；
生成基于所述采样的多个平面；
获取所述多个平面的收敛平面；
根据所述收敛平面确定所述目标区域的断层面结构。
在一个实施例中，所述根据所述断层迹线，对所述目标区域的数字高程模型进行采样，包括：
生成以所述断层迹线为中心线的多个多边形；
对所述目标区域的数字高程模型中的在所述多个多边形内的点进行采样。
在一个实施例中，所述生成以所述断层迹线为中心线的多个多边形，包括：
获取预设宽度范围和预设长度范围；
生成长度和宽度分别在预设宽度范围和预设长度范围内，且以所述断层迹线为中心线的多个多边形，所述多个多边形包括不同的长度和宽度的多边形。
在一个实施例中，所述对所述目标区域的数字高程模型中的在所述多个多边形内的点进行采样，包括：
获取所述多个多边形内地形的数字高程模型的坐标点集合；
从所述坐标点集合中获取预设数量的点，作为采样点。
在一个实施例中，所述生成基于所述采样的多个平面，包括：
将所述多边形中的所述预设数量的点的坐标代入待求解的平面方程中；
对所述平面方程中的系数求解；
根据系数求解结果，得到所述多边形对应的采样平面；
根据多个所述多边形对应的采样平面，得到基于所述采样的多个平面。
在一个实施例中，所述获取所述多个平面的收敛平面，包括：
获取各个多边形对应的采样平面的平面方程中的系数，得到多组系数；
确定所述多组系数的收敛值；
根据所述收敛值，确定所述多个平面的收敛平面。
在一个实施例中，所述根据所述收敛平面确定所述目标区域的断层面结构，包括：
确定所述收敛平面的平面方程；
获取所述收敛平面的平面方程中的系数；
根据所述系数确定断层面结构的倾角。
一种断层几何结构获取装置，包括：
模型生成模块，用于生成目标区域的数字高程模型；
断层迹线获取模块，用于确定所述数字高程模型中的断层迹线，所述断层迹线用于表示所述数字高程模型中断层在地表的迹线；
采样模块，用于根据所述断层迹线，对所述目标区域的数字高程模型进行采样；
平面生成模块，用于生成基于所述采样的多个平面；
收敛模块，用于获取所述多个平面的收敛平面；根据所述收敛平面确定所述目标区域的断层面结构。
一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的断层几何结构获取方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的断层几何结构获取方法。
上述断层几何结构获取方法、装置、计算机设备和存储介质，通过生成目标区域的数字高程模型，确定该模型中的断层迹线，并根据该断层迹线，对目标区域的数字高程模型进行采样，生成基于该采样的多个平面，通过获取上述多个平面的收敛平面，确定该目标区域的断层面结构。相对于传统技术需要人工到实地勘察测量断层面结构，本发明可以利用数字高程模型，对发生断层的区域进行数字化检测断层面结构，由于数字高程模型拥有高分辨率的特点，在该模型中利用本发明提供的方法，提高了检测断层面结构的准确性。
附图说明
图1为一个实施例中断层几何结构获取方法的应用场景图；
图2为一个实施例中断层几何结构获取方法的流程示意图；
图3为一个实施例中断层几何结构获取方法的断层面与断层迹线的结构示意图；
图4为一个实施例中断层几何结构获取装置的结构框图；
图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本发明提供的断层几何结构获取方法，可以应用于如图1所示的应用场景中，图1为一个实施例中断层几何结构获取方法的应用场景图，其中，终端102通过网络与服务器104通过网络进行通信。终端102通过从服务器104中获取并在终端102中生成目标区域的数字高程模型，然后确定其中的断层迹线，再根据断层迹线，对该目标区域的数字高程模型进行采样，通过采样生成多个平面，并且将多个平面进行收敛，最终通过收敛平面确定断层面结构。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机和平板电脑，服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，提供了一种断层几何结构获取方法，参考图2，图2为一个实施例中断层几何结构获取方法的流程示意图，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，该断层几何结构获取方法可以包括以下步骤：
步骤s201，生成目标区域的数字高程模型。
其中，目标区域可以是发生断层的区域，断层通常是地壳受力发生断裂，沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的构造。该断层结构可以在数字高程模型中展示。数字高程模型，又称为dem(digitalelevationmodel)，通常为通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是用一组有序数值(x，y，z)形式表示地面高程的一种实体地面模型。该数字高程模型可以通过摄影测量、地面测量、已有地形图数字化、已有的dem库中提取。另外，数字高程模型的分辨率是数字高程模型刻画地形精确程度的一个重要指标，同时也是决定其使用范围的一个主要的影响因素。在本发明中，数字高程模型可以有高分班率，分辨率就越高，刻画的地形程度就越精确，因此在本发明中，可以利用该高分辨率数字高程模型获取断层面结构，实现断层面结构的精确测量。
步骤s202，确定所述数字高程模型中的断层迹线，所述断层迹线用于表示所述数字高程模型中断层在地表的迹线。
如图3所示，图3为一个实施例中断层几何结构获取方法的断层面与断层迹线的结构示意图。其中，断层迹线可以是断层结构中断层面304与地面相交的一条曲线，可以在数字高程模型中通过提取断层面304与地面相交的曲线上的点的坐标获取断层迹线的形状。该断层迹线可以用来表示数字高程模型中断层在地表的迹线，通过获取该断层迹线，可以确定断层面304与地面相交的位置，并且根据该断层迹线，可以通过下述一系列步骤获取断层面304的结构。
步骤s203，根据所述断层迹线，对所述目标区域的数字高程模型进行采样。
其中，断层迹线可以是断层结构中断层面304与地面相交的一条曲线，在高分辨率的数字高程模型中，终端202可以通过对断层迹线进行特定的采样，例如可以是断层迹线中随机对某些点的坐标进行采样，也可以是对断层迹线上的所有点的坐标进行采样。本步骤中，终端202通过对目标区域的数字高程模型采用随机采样的方式，可以避免人工选取输入数据而引起的计算偏差。
步骤s204，生成基于所述采样的多个平面。
其中，平面可以是根据步骤s203中采样的结果生成的平面，例如可以是根据采样得到的一个或多个坐标点得到的平面。终端202可以进行多次采样，并根据采样得到的点生成相应的平面，还可以根据多次采样的结果生成多个平面。
步骤s205，获取所述多个平面的收敛平面；根据所述收敛平面确定所述目标区域的断层面304结构。
其中，多个平面可以是根据步骤s204中的多个采样点得到的平面。终端202可以根据步骤s204中采集到的每一个采样点都通过寻求最佳拟合数据的平面来确定断层面304的几何结构，即可以根据采样点生成多个平面，并通过多个平面筛选符合要求的平面，例如可以是符合断层面304结构的平面。终端202通过对上述平面进行收敛，可以得到一个符合实际断层面304结构的收敛平面，根据该收敛平面，可以确定目标区域实际的断层面304结构。
上述断层几何结构获取方法，通过生成目标区域的数字高程模型，确定该模型中的断层迹线，并根据该断层迹线，对目标区域的数字高程模型进行采样，生成基于该采样的多个平面，通过获取上述多个平面的收敛平面，确定该目标区域的断层面结构。相对于传统技术需要人工到实地勘察测量断层面结构，本发明可以利用数字高程模型，对发生断层的区域进行数字化检测断层面结构，由于数字高程模型拥有高分辨率的特点，在该模型中利用本发明提供的方法，提高了检测断层面结构的准确性。
在一个实施例中，根据断层迹线，对目标区域的数字高程模型进行采样，包括：生成以断层迹线为中心线的多个多边形；对目标区域的数字高程模型中的在多个多边形内的点进行采样。
本实施例中，断层迹线可以是断层结构中断层面304与地面相交的一条曲线。终端102可以以断层迹线为中心线，生成多个多边形。其中，多边形可以是长方形，多边形可以是随机生成的，多边形在断层迹线上生成的位置不作限定。终端102可以在生成的多边形中，获取多边形内数字高程模型数据，例如可以是多边形范围内的数字高程模型中的点的坐标信息。终端102可以对多边形范围内的数字高程模型中的点进行采样，将采样得到的点作为采样点。其中，采样可以是随机采样。通过本实施例，在以断层迹线为基准生成的多边形范围内对数字高程模型进行采样，不需对整个断层面304都进行采样，可以减少获取断层面304结构需要处理的数据量，实现更快速获取断层面304结构，同时，随机生成多边形的形式也可以减少人工输入的误差。
在一个实施例中，生成以断层迹线为中心线的多个多边形，包括：获取预设宽度范围和预设长度范围；生成长度和宽度分别在预设宽度范围和预设长度范围内，且以断层迹线为中心线的多个多边形，多个多边形包括不同的长度和宽度的多边形。
本实施例中，预设宽度范围和预设长度范围可以是上述生成的多个多边形的长度和宽度的范围。其中，多边形的长度可以是沿断层迹线方向的长度，多边形的宽度可以是与断层迹线延伸方向不同的方向的长度。多边形长度范围可以是数字高程模型的最小分辨率到一千米，宽度范围可以是数字高程模型的最小分辨率到两倍的最小分辨率。终端102可以以断层迹线为中心线，往断层迹线方向和断层迹线两边延伸生成多个多边形，生成的多边形可以有不同的长度和宽度。通过本实施例，终端102在预设长度和宽度范围内随机生成多边形，进一步减少了终端102需要处理的数字高程模型的数据量，同时也能根据在该范围内的采样得到的点生成符合断层面304的平面。
在一个实施例中，对目标区域的数字高程模型中的在多个多边形内的点进行采样，包括：获取多个多边形内地形的数字高程模型的坐标点集合；从坐标点集合中获取预设数量的点，作为采样点。
本实施例中，多边形可以是上述实施例中根据预设长度范围和宽度范围内生成的多个多边形。终端102可以在这些多边形内进行采样。终端102可以获取到该范围内数字高程模型的点的坐标点集合，根据这些坐标点集合，可以对多边形范围内的数字高程模型中的点进行采样，终端102可以从中获取预设数量的点的坐标，作为采样点。其中，预设数量可以根据实际情况设定，例如可以是坐标点集合中的三个点，也可以是三百个点，采样可以是随机采样。需要说明的是，该采样步骤可以重复进行。通过本实施例，终端102通过获取多边形范围内的坐标点集合，然后从中获取部分点的坐标，作为采样点。终端102可以通过该实施例，获取多边形内具有代表性的点，通过这些点得到在允许误差内的数据，进一步地减少了计算量，提高了计算的效率。
在一个实施例中，生成基于采样的多个平面，包括：将多边形中的预设数量的点的坐标代入待求解的平面方程中；对平面方程中的系数求解；根据系数求解结果，得到多边形对应的采样平面；根据多个多边形对应的采样平面，得到基于采样的多个平面。
本实施例中，多边形可以是上述实施例中生成的多个多边形。终端102在对多边形内的数字高程模型中的点进行采样后，可以将在多边形内采样得到的多个点代入待求解的平面方程中，并对方程进行求解，得到系数的求解结果，根据该求解结果可以得到采样平面，终端102可以多次将不同的多个点的坐标代入待求解的平面方程进行求解，得到多个采样平面。其中，该待求解的平面方程可以是a·x+b·y+c·z+d＝0，a、b、c和d可以是待求解的系数，x、y和z可以是露出地表的断层上的采样点的坐标。通过本实施例，终端102可以根据采样得到的坐标点代入平面方程中进行求解，得到多个采样平面，可以通过多个采样平面，更准确地确定断层面304的结构。
在一个实施例中，获取多个平面的收敛平面，包括：获取各个多边形对应的采样平面的平面方程中的系数，得到多组系数；确定多组系数的收敛值；根据收敛值，确定多个平面的收敛平面。
本实施例中，收敛平面可以是多个上述采样平面中趋向的一个平面，该收敛平面可以通过上述平面方程的系数的收敛值确定。终端102可以通过获取上述采样得到的多个采样平面对应的平面方程中的系数，从而得到了多组系数，然后可以对多组系数计算系数的收敛值，例如可以是上述平面方程a·x+b·y+c·z+d＝0中，系数a、b、c和d各自对应的收敛值，最终得到的系数的收敛值，代入上述平面方程中，可以得到平面方程的最优解，即该平面方程对应的平面可以被视为断层面304的结构。通过本实施例，终端102对多组采样平面的系数计算收敛值，得到系数的最优解，并通过系数的最优解得到最优平面，从而确定断层面304的结构，可以通过收敛方法更准确地确定断层面304的真实结构，从而不必实际检测全部的断层面304即可得到断层面304的结构，提高了检测的效率。
在一个实施例中，根据收敛平面确定目标区域的断层面304结构，包括：确定收敛平面的平面方程；获取收敛平面的平面方程中的系数；根据系数确定断层面304结构的倾角302。
本实施例中，倾角302可以是收敛平面方程对应的收敛平面的倾角302，即可以是断层面304的倾角302。倾角302可以通过断层面304结构对应的收敛平面的系数确定。具体地，倾角302的计算公式可以是：
在一个实施例中，提供了一种断层几何结构获取装置，参考图4，图4为一个实施例中断层几何结构获取装置的结构框图，该断层几何结构获取装置可以包括：
模型生成模块，用于生成目标区域的数字高程模型；
断层迹线获取模块，用于确定数字高程模型中的断层迹线，断层迹线用于表示数字高程模型中断层在地表的迹线；
采样模块，用于根据断层迹线，对目标区域的数字高程模型进行采样；
平面生成模块，用于生成基于采样的多个平面；
收敛模块，用于获取多个平面的收敛平面；根据收敛平面确定目标区域的断层面304结构。
在一个实施例中，上述采样模块还用于，生成以断层迹线为中心线的多个多边形；对目标区域的数字高程模型中的在多个多边形内的点进行采样。获取预设宽度范围和预设长度范围；生成长度和宽度分别在预设宽度范围和预设长度范围内，且以断层迹线为中心线的多个多边形，多个多边形包括不同的长度和宽度的多边形。获取多个多边形内地形的数字高程模型的坐标点集合；从坐标点集合中获取预设数量的点，作为采样点。
在一个实施例中，上述平面生成模块还用于，将多边形中的预设数量的点的坐标代入待求解的平面方程中；对平面方程中的系数求解；根据系数求解结果，得到多边形对应的采样平面；根据多个多边形对应的采样平面，得到基于采样的多个平面。
在一个实施例中，上述收敛模块还用于，获取各个多边形对应的采样平面的平面方程中的系数，得到多组系数；确定多组系数的收敛值；根据收敛值，确定多个平面的收敛平面。
在一个实施例中，上述装置还包括：倾角302确定模块，用于确定收敛平面的平面方程；获取收敛平面的平面方程中的系数；根据系数确定断层面304结构的倾角302。
本发明的断层几何结构获取装置与本发明的断层几何结构获取方法一一对应，关于断层几何结构获取装置的具体限定可以参见上文中对于断层几何结构获取方法的限定，在上述断层几何结构获取方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于断层几何结构获取装置的实施例中，在此不再赘述。上述断层几何结构获取装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示，图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种断层几何结构获取方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项实施例所述的断层几何结构获取方法。
本领域普通技术人员可以理解实现如上任一项实施例所述的断层几何结构获取方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
据此，在一个实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上任一项实施例所述的断层几何结构获取方法。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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