一种基于地质条件划分斜坡单元的方法

1.本发明涉及地质灾害风险评价技术领域，尤其涉及一种基于地质条件划分斜坡单元的方法。


背景技术：

2.地质灾害调查与风险评价是地质灾害防治的重点工作，在进行地质灾害风险评价中评价单元的选取直接影响评价结果的合理性和准确性，目前全国大多地区1:5万地质灾害风险评价均采用斜坡单元。
3.而斜坡单元提取时均基于地形地貌特征开展，使得斜坡单元无法揭示滑坡的地质环境边界特征，降低了通过斜坡单元对风险评价的合理性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于地质条件划分斜坡单元的方法，旨在解决斜坡单元无法揭示滑坡的地质环境边界特征的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于地质条件划分斜坡单元的方法，包括以下步骤：
6.根据调查产状点、岩层界线点进行空间插值获取岩层趋势面；
7.利用所述岩层趋势面进行表面分析，得到岩层倾向面；
8.利用数字高程数据进行表面分析，得到坡向面；
9.利用所述岩层倾向面和所述坡向面进行耦合叠加，得到斜坡结构类型分布图；
10.利用斜坡结构类型数据从所述斜坡结构类型分布图中获取斜坡结构类型边界线；
11.基于所述斜坡结构类型边界线获取斜坡单元矢量面。
12.其中，所述根据调查产状点、岩层界线点进行空间插值获取岩层趋势面的具体方式为：
13.利用地质数据进行预处理获取包含地层厚度、地层代号、地层出露边界线、地质构造的矢量数据；
14.基于所述矢量数据对地质图进行分区处理并按地层新老排序，并假设最新岩层为参考岩层；
15.提取各分区内岩层出露界线上的点集，并与数字高程数据进行耦合获取各点的标高值；
16.对调查产状点中的倾角值点进行插值，获取倾角趋势图；
17.将所述倾角趋势图与每一所述分区的岩层界线点进行耦合，得到每一所述岩层界线点的倾角值；
18.基于每一所述岩层界线点最终获取地层单位、地层代号、地层厚度、标高及岩层倾角等岩层数据；
19.使用所有岩层界线点的岩层数据根据岩层真厚度及铅直厚度的关系求出所述调
查产状点和所述岩层界线点映射到所述参考岩层的标高；
20.基于所述标高构造岩层趋势面插值点集；
21.采用地统分析对所述岩层趋势面插值点集进行插值，得到岩层趋势面。
22.其中，所述调查产状点包括岩层的走向、倾向、倾角三要素；
23.所述岩层出露界线点包括不同地质体间的出露界线进行特征到点处理所获得的点集。
24.其中，所述基于所述矢量数据对地质图进行分区处理并按地层新老排序，并假设最新岩层为参考岩层的具体方式为：
25.基于所述矢量地质图按断层构造进行分区处理，得到多个岩层平行整合的分区；
26.将多个所述分区按照岩层沉积时间早晚依据岩层代号进行排序，将各分区内的最新岩层作为参考岩层。
27.其中，所述基于所述斜坡结构类型分布图获取斜坡结构边界线的具体方式为：
28.对所述斜坡结构类型分布图进行分类边界搜索并提取斜坡结构类型边界线。
29.其中，所述基于所述斜坡结构类型边界线获取斜坡单元矢量面的具体方式为：
30.对所述斜坡结构类型边界线进行融合并利用指数核函数设定平滑容差，得到斜坡单元矢量面。
31.其中，所述岩层趋势面是描述研究区域整体地层的分布规律与局部特征，包括岩层产状和地质构造状况；
32.所述岩层倾向面的角度介于0度到360度；
33.所述坡向面的角度介于0度到360度。
34.本发明的一种基于地质条件划分斜坡单元的方法，通过根据调查产状点、岩层界线点进行空间插值获取岩层趋势面；利用所述岩层趋势面进行表面分析，得到岩层倾向面；利用数字高程数据进行表面分析，得到坡向面；利用所述岩层倾向面和所述坡向面进行耦合叠加，得到斜坡结构类型分布图；利用斜坡结构类型数据从所述斜坡结构类型分布图中获取斜坡结构类型边界线；基于所述斜坡结构类型边界线获取斜坡单元矢量面，使得提取的斜坡单元更加合理有效，解决了斜坡单元无法揭示滑坡的地质环境边界特征的问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明提供的一种基于地质条件划分斜坡单元的方法的流程图。
37.图2是数据预处理的地质矢量图。
38.图3是依据地质构造带对地质图进行分区图。
39.图4是分区岩层界线点提取图。
40.图5是提取岩层界线点倾角值示意图。
41.图6是岩层界线点标高计算原理图。
42.图7是调查产状点标高计算原理图。
43.图8是岩层趋势面插值结果图。
44.图9是斜坡结构类型具体分类图。
45.图10是岩层倾向分布图。
46.图11是坡向图。
47.图12是斜坡结构类型划分结果图。
48.图13是基于斜坡结构类型边界线提取斜坡单元流程图。
49.图14是基于地质条件划分的斜坡单元结果图。
具体实施方式
50.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
51.请参阅图1至图14，本发明提供一种基于地质条件划分斜坡单元的方法，包括以下步骤：
52.s1根据调查产状点、岩层界线点进行空间插值获取岩层趋势面；
53.例如：已知某地区有岩层调查产状点1540个、包含岩层剖面数据、地质构造数据等1:50000地质图一幅、25m*25m精度数字高程数据一幅。
54.所述调查产状点包括岩层的走向、倾向、倾角三要素。
55.所述岩层出露界线点包括不同地质体间的出露界线进行特征到点处理所获得的点集。
56.具体方式为：
57.s101利用地质数据进行预处理获取包含地层厚度、地层代号、地层出露边界线、地质构造的矢量数据；
58.s102基于所述矢量数据对地质图进行分区处理并按地层新老排序，并假设最新岩层为参考岩层；
59.具体的，基于所述矢量地质图按断层构造进行分区处理，得到多个岩层平行整合的分区；将多个所述分区按照岩层沉积时间早晚依据岩层代号进行排序，将各分区内的最新岩层作为参考岩层。
60.s103提取各分区内岩层出露界线上的点集，并与数字高程数据进行耦合获取各点的标高值；
61.s104对调查产状点中的倾角值点进行插值，获取倾角趋势图；
62.s105将所述倾角趋势图与每一所述分区的岩层界线点进行耦合，得到每一所述岩层界线点的倾角值；
63.具体的，所述调查产状点包括岩层的走向、倾向和倾角。
64.s106基于每一所述岩层界线点最终获取地层单位、地层代号、地层厚度、标高及岩层倾角等岩层数据；
65.s107使用所有岩层界线点的岩层数据根据岩层真厚度及铅直厚度的关系：h＝hcosα(h：岩层真厚度、h：岩层铅直厚度)，求出所述调查产状点和所述岩层界线点映射到所述参考岩层的标高；
66.例如：根据岩层间三角函数关系求出某地区岩层界线点映射到参考岩层的标高e
i_1
，计算如式(1)
[0067][0068]
式(1)的t
i_1
为岩层i到参考岩层1的垂直厚度，hi为岩层i界线点的标高。这里的t
i_1
是相对于参考岩层1进行研究，所以i需从2开始计算，ti为岩层i的厚度，α为界线点对应岩层的倾角值。
[0069]
调查产状点映射到参考岩层上的标高，计算如式(2)
[0070]
|e-l*tanα|
ꢀꢀꢀ
(2)
[0071]
式(2)的e为映射到参考岩层上的岩层界线点的标高，α为倾角，l为映射到参考岩层上的界线点与调查产状点间的水平距离。
[0072]
s109基于所述标高构造岩层趋势面插值点集；
[0073]
s110采用地统分析对所述岩层趋势面插值点集进行插值，得到岩层趋势面。
[0074]
具体的，所述岩层趋势面，是描述研究区域整体岩层的分布规律与局部特征，所述岩层趋势面包括岩层产状和地质构造状况。
[0075]
s2利用所述岩层趋势面进行表面分析，得到岩层倾向面；
[0076]
具体的，所述岩层倾向面是描述研究区域各个位置岩层的倾斜线在水平面上投影直线的方位角，所述岩层倾向面的角度介于0度到360度。
[0077]
s3利用数字高程数据进行表面分析，得到坡向面；
[0078]
具体的，所述坡向面是描述研究区域边坡坡面的法线在水平面上的投影方向，用于识别表面某一位置处的最陡下降方向，所述坡向面的角度介于0度到360度。
[0079]
s4利用所述岩层倾向面和所述坡向面进行耦合叠加，得到斜坡结构类型分布图；
[0080]
具体的，所述岩层倾向面与所述坡向面叠加，进行不同夹角间关系的分类，得到斜坡结构类型分布图。
[0081]
所述岩层趋势面是描述研究区域整体地层的分布规律与局部特征，包括岩层产状和地质构造状况；
[0082]
所述岩层倾向面的角度介于0度到360度；
[0083]
所述坡向面的角度介于0度到360度。
[0084]
例如：具体标准按照倾向与坡向的夹角值划分为四类，当岩层倾向与坡向夹角小于30
°
的斜坡为顺向坡；当岩层倾向与坡向夹角在30
°‑
60
°
或120
°‑
150
°
的斜坡为斜向坡；当岩层倾向与坡向夹角大于60
°
的斜坡为横向坡；当岩层倾向与坡向夹角大于60
°
的斜坡为横向坡；当岩层倾向与坡向夹角大于150
°
的斜坡为逆向坡。最终通过model程序获取某地区斜坡结构类型划分结果。
[0085]
s5利用斜坡结构类型数据从所述斜坡结构类型分布图中获取斜坡结构类型边界线；
[0086]
具体的，对所述斜坡结构类型分布图进行分类边界搜索并提取斜坡结构类型边界线。
[0087]
例如：利用某地区斜坡结构类型图进行栅格转面获取斜坡结构类型边界线，如图13，由于栅格是由具有空间属性的方格构成的单元，在搜索不同栅格边界划分矢量面的过
程中，会出现规则性锯齿状边界和因不连续栅格属性造成的破碎细小矢量面等问题。因此需对破碎细小矢量面进行融合处理，可依据斜坡结构类型图筛选出(select by attributes)不连续且面积较小的矢量面，将这些矢量面与其相邻且连续均匀的矢量面进行融合(merge)处理(图13b)，最后在处理完破碎细小矢量面的基础上，设定允许阈值进行相应的矢量边界平滑处理，这里采用指数核的多项式方法设定平滑容差300，在保证足够细节的前提下输出更为平滑的斜坡单元(图13c)。
[0088]
s6基于所述斜坡结构类型边界线获取斜坡单元矢量面。
[0089]
具体的，对所述斜坡结构类型边界线进行融合并利用指数核函数设定平滑容差，得到斜坡单元矢量面。
[0090]
例如：根据最终的某地区斜坡结构类型边界线获取斜坡单元矢量面，实现某地区斜坡单元提取。
[0091]
本发明具有如下有益效果：
[0092]
1、当前斜坡单元的提取均基于地形地貌特征开展，无法揭示滑坡的地质环境边界特征，该方法提出了一种基于地质条件划分斜坡单元的方法，弥补了这方面的空白，对斜坡单元提取方法进行了优化，便于应用。
[0093]
2、简单有效的将各类数据(包括岩层趋势面、岩层倾向面、坡向面、斜坡结构类型、斜坡结构类型边界线)获取，使得提取的斜坡单元更加合理有效。
[0094]
以上所揭露的仅为本发明一种基于地质条件划分斜坡单元的方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。