中 国 地 质 大 学
资 源 信 息 系 统
第六章 地矿图件机助编绘
子系统的设计与应用
资源信息系统China University of Geosciences
目 录
第二节 地矿图件机助编绘子系统的开发基础2
第一节 地矿图件机助编绘系统概述31
第三节 专题图件机助编绘的程序设计3
第四节 地矿图件机助编绘子系统的应用2
资源信息系统China University of Geosciences
第三节 专题图件机助编绘
资源信息系统China University of Geosciences
问题阅读
?1、资源专题图件的计算机编绘大致包括哪
些步骤？
?2、教材介绍了哪几种常用地质图件编绘程
序,你认为还可以有哪些？
?3、分析钻孔柱状图图件格式。
?4、勘探线剖面图包含哪些图件内容？
?5、举例说明等值线在地质上的应用。
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专题图件的计算机编绘大致包括下列几个步骤：
① 图件模型建立 (包括专业模型和几何模型 )：
依行业规范和专家经验, 确定图件格式, 详细指明
图件的各部分组成和要求, 以及相互关系 。
② 图形计算模型建立,在地质图件中, 数据按
其来源和性质可分为两类：一类为详实数据, 可依
此类数据直接进行空间点的定位输出, 如地理坐标
,高程等；另一类数据为逻辑数据或推测数据, 需
要在处理过程中进行逻辑判断与计算 。 因此在图形
数据可视化的过程中, 应当针对不同数据特点建立
相应的计算模型 。
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③ 对点源数据库给出数据格式要求,依所给
模型, 制定合理的数据格式, 再由数据库检索生
成 。
④ 应用绘图程序按计算模型处理数据, 生成
图形交换数据或文件 。
⑤ 在基础绘图系统中生成和显示图形, 然后
通过人机交互手段对图形中不满意的地方进行修
改加工, 对整幅图进行整饰, 生成正式图形文件
。
⑥ 利用系统提供的设备驱动程序, 对图形进
行打印输出 。
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?钻孔柱状图编绘程序
?勘探线剖面图编绘程序
?平面等值线图编绘程序
返回问题
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一、钻孔柱状图编绘程序
?钻探是地质勘探工程最主要的手段 。 因此
,作为钻探成果的钻孔柱状图是地质勘探报
告中最基本的, 数量最多的图件 。 钻孔柱状
图编绘便也成为地质队投入技术力量最多的
,最经常的一项基础性工作 。
?为提高效率, 迫切要求这项工作能够实现
计算机化 。
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钻孔柱状图可划分为如下几个基本单元：表名
(图名 ),表眉 (图眉 ),表头 (图头 ),岩层表, 物性
参数表, 样品表, 责任表及其它附表, 如图所示 。
有些钻孔综合柱状图的图式比较复杂, 例如岩层表
和物性参数表部分都含有多项栏目, 但总体结构是
一致的 。
钻孔柱状图结构分割图
Structure of borehole log
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计算机辅助作业有利于提高编绘图件的速度和质量,
是目前取代地质人员手工作业的首选方式 。
关于花纹与线型的机助编绘, 已在前面叙及, 这
里不再赘述 。 而这些子程序在柱状图的编绘中有重要
作用, 例如钻孔柱状岩石花纹的充填和各类物性曲线
的绘制 。
图头文字部分可按规范规定格式, 将其框架作为一
个整体进行单独处理, 预先形成构件, 在生成图形时
作为图块插入, 然后填入可变的数据部分 。 这样不仅
减少了许多重复工作, 同时提高了成图速度 。
2,机助编绘原理
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钻孔柱状图的长度由钻孔深度和比例尺大小决定 。
岩芯柱状, 分层界线, 测井曲线和深度标尺, 只需按用
户给出的比例尺要求换算长度并定位即可生成 。 在柱状
图图面上, 每一岩层的厚度为：
层厚＝ (本层底板深度－上层底板深度 )×
当分层厚度太薄或其它原因导致岩性描述栏容纳不下
所有文字时, 分层底线可自动下移至合适位置；而当底
线下移仍不能解决问题时, 可使分层顶线自动上移, 或
者使分层顶线和底线同时上移和下移 。
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数据是程序处理的核心 。 数据格式是依据图
件内容和专家分析结果制定的 。 在系统实现中,
数据文件可直接从点源数据库中按钻孔检索生成
。 一个钻孔对应一个数据文件 。
下面是南水北调工程地质勘察信息系统中的有
关数据文件格式实例：
(1)勘测单位全称；
(2)工程名称；
(3)钻孔编号；
(4)钻孔位置；
3,数据准备
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(5)地面高程, 单位：米 （ m） ；
(6)孔口坐标, Ｘ值, Ｙ值 （ 地理坐标 ） ；
(7)钻探目的；
(8)钻孔深度, 单位：米 （ m） ；
(9)覆盖层厚度, 单位：米 （ m） ；
(10)地下水位, 单位：米 （ m） ；
(11)钻孔角度, 单位：度 (° )；
(12)岩芯平均获得率；
(13)风化带厚度, 单位：米 （ m） ；
(14)开孔日期；
(15)终孔日期；
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(16)钻探单位；
(17)机长姓名；
(18)制图者姓名；
(19)校核者姓名；
(20)记录者姓名；
(21)图号；
(22)地层时代：
a,起始符号 $１
ｂ, 划分时代的个数ｍ
ｃ, 下面顺序排列ｍ个数据,
底深度, 时代名 (由浅至深 )
(23)钻孔结构：
ａ, 起始符号 $2
ｂ, 钻孔变径数ｍ
ｃ, 由浅至深排列ｍ个数据组：
底深, 钻孔直径
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(24)柱状图钻孔数据：
ａ, 起始符号 $3
ｂ, 钻孔分层数ｍ
ｃ, 顺序由浅至深排列ｍ个数据组：
底深度, 岩性,
(25)岩性描述：ａ, 起始符号 $4
ｂ, 描述内容总行数ｍ
ｃ, 顺序排列ｍ行文字说明
(26)单位吸水量：ａ, 起始符号 $5
ｂ, 给出数据点个数ｍ
ｃ, 顺序给出各点数据：
深度, 数据 (字符型 )
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(27)风化程度：ａ, 起始符号 $6
ｂ, 给出数据点个数ｍ
ｃ, 顺序给出各点数据：
深度, 数据 (字符型 )
(28)岩芯获得率：
ａ, 起始符号 $7
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出ｍ个数据组
：
起始深, 底深, 百分数值 (％ )
(29)ＲＱＤ值：ａ, 起始符号 $8
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出数据组：
起始深, 底深, 百分数值 (％
)
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(30)声波波速：ａ, 起始符号 $9
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出ｍ个数据组：
深度, 波速值 (km／ S)
(31)点荷载：ａ, 起始符号 $10
ｂ,
ｃ,
深度,
(32)采样位置及编号：ａ, 起始符号 $11
ｂ,
ｃ, 依次给出各采样点的数据：
深度, 编号
(33)钻孔小结：ａ, 起始符号 $12
ｂ,
ｃ,
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本程序所要求的原始数据可由数据库检索生成,
也可由用户自行建立 。 根据柱状图格式要求, 程序可
以自动地完成柱状图的绝大部分绘制工作, 能自动充
填花纹, 标注文字说明, 能按比例尺要求自动形成各
岩层界限及边框标尺等 。 在一般情况下, 使用喷墨绘
图仪等绘图设备就能满足用户的精度要求 。
目前, 钻孔柱状图的计算机辅助编绘自动化程
度在这几类图件中是最高的 。
4,程序功能与程序设计框图
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Flow chart showing the
activities in processing
borehole log
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?勘探线剖面图是地质勘探中的另一类基本图
件 。
?它 可直观地显示出勘探区的某一方向上 (勘
探线 )地层, 构造和矿体的变化情况, 由多条
勘探线剖面图组成的网络, 还可以揭示各种地
质体在三度空间中的分布特征 。 因此, 勘探线
剖面图具有指导地质勘探与生产决策的作用 。
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勘探线剖面图的主要内容包括：
① 图名, 比例尺, 图廓, 坐标网, 责任表, 图
例；
② 地形线, 方位角, 勘探线上的工程位置及编
号, 地物标志等；
③ 钻孔岩性柱状图及花纹填充；
④ 地层, 岩体, 断层, 褶皱, 破碎带等地质体
的界线与产状, 以及地质符号；
⑤ 不同地质专业有不同的特殊要求, 例如工程
地质勘探线剖面图的下部为标注栏, 需要标明钻孔
间距, 桩号, 钻孔编号, 孔口高程, 地质结构分段
等参数；
⑥ 采样位置标注, 特殊曲线表达以及其它附表
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勘探线剖面图的主要内容包括：
① 图名, 比例尺, 图廓, 坐标网, 责任表, 图例；
② 地形线, 方位角, 勘探线上的工程位置及编号,
地物标志等；
③ 钻孔岩性柱状图及花纹填充；
④ 地层, 岩体, 断层, 褶皱, 破碎带等地质体的界
线与产状, 以及地质符号；
⑤ 不同地质专业有不同的特殊要求, 例如工程地质
勘探线剖面图的下部为标注栏, 需要标明钻孔间距, 桩
号, 钻孔编号, 孔口高程, 地质结构分段等参数；
⑥ 采样位置标注, 特殊曲线表达以及其它附表
。
1,图件内容分析
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地质剖面图内容丰富, 数据量大而且繁杂 。 钻孔地
层数据在其中仍占主要地位, 所以利用数据库对勘探区
基础数据进行统一管理具有重大意义 。 编绘勘探剖面图
涉及多个钻孔的岩层数据, 所需要的数据文件可通过数
据库的相应检索专题来生成 。
勘探线剖面图的专题数据检索与一般的数据检索相比
较, 差别是明显的 。 一般数据检索的结果是无序的, 因
为其先后顺序并不重要；而勘探线剖面图的专题检索结
果是有序的, 因为钻孔的地层数据必须由浅至深排列,
地层时代的给出要有先后, 而且钻孔在勘探线上的定位
也是有方向性和次序的 。 目前, 系统在数据库专题检索
中已做到钻孔在勘探线上的自动搜索定位, 即给出勘探
线方位以及起始点坐标, 终点坐标后, 计算机可对各钻
孔进行自动投影定位 。
2,数据准备
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下面是南水北调工程地质勘察信息系统中勘探线剖
面图程序所用的专题数据示例, 包含有 5个数据文件,
含盖了剖面绘制的各种主要信息：
1) 钻孔数据文件 （,DAT）
按钻孔分别建立, 便于查询及修改 。 格式如下 (注
意,① 岩层由浅至深顺序排列； ② 后缀名定为
,.DAT”)：钻孔孔号, 桩号, 孔口高程, 钻孔深度,
覆盖层厚度, 地下水位, 基岩顶面高程, 弱风化带底板
高程 。
岩层层数 N
岩层深度 1,标准代码 1,岩性名 1
岩层深度 2,标准代码 2,岩性名 2
… … …
岩层深度 n,标准代码 n,岩性名 n
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2) 地形线数据文件 (.DX)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1
桩号 2,高程值 2
…, …
桩号 m,高程值 m
$$$,$$$ (多条地形线可放于同一文件 )
3)地物说明文件 (.DW)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1,文字说明 1
桩号 2,高程值 2,文字说明 2
… … …
桩号 m,高程值 m,文字说明 m
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4)方位角说明文件 (.FW)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1,方位角 1
桩号 2,高程值 2,方位角 2
… … …
桩号 m,高程值 m,方位角 m
5) 钻孔名汇总文件 （,NAM）
钻孔个数 n
钻孔数据文件名 1(不加后缀 ),钻孔类型 1,桩号 1
钻孔数据文件名 2(不加后缀 ),钻孔类型 2,桩号 2
…, …, …
钻孔数据文件名 m(不加后缀 ),钻孔类型 m,桩号 m
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勘探剖面图机助编绘原理与常规手工编绘类似, 但
将工程师, 专家的经验与智慧融于计算机的判断之中, 不
但工作效率高, 而且所绘制的图件精度也高 。
1)基本规则
(1)图框按照地质专业规范绘制；
(2)坐标网按测绘要求绘制, 并标注有关参数；
(3)曲线的拟合可采用实用三次样条函数插值, 兼顾
美观与精度；
(4)岩性符号的充填采用事先建库, 然后由计算机自
动调用的方法快速充填 。
3,程序设计与处理
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2) 处理功能
本程序要求能按所要求的比例尺, 自动生成各钻
孔外形和岩层界线, 填充岩性花纹, 自动标注孔口标
高, 孔号及方位角等参数, 自动生成地形线, 等深线
及边框标尺, 而且能绘制多种线型 。
(1)孔斜校正和钻孔地质点投影计算 。 该子模块能
够面对孔深较大, 孔斜也较大的钻孔, 从而扩大了程
序的适用范围 。
(2)图形编辑 。 考虑到剖面钻孔间的岩层对比必须
体现地质工作者的思维和判断方式, 系统选用了 CAD软
件系统的图形编辑界面, 用户可采取人机对话方式进
行对比和连线操作, 还可对计算机自动生成的图形进
行补充和修改 。
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(3)线型, 符号和属性的分层存放 。 为了方便编辑
操作和图形处理, 系统事先安排一些层位 (Layer)来
存放各种线型, 断层符号等所需图元和各种地质体的
属性, 在需要时可灵活地调用 。
(4)图形的链式生成 。 程序将图形生成过程表达为
一个链式过程, 其优越性在于：若由于外界因素造成
某一钻孔的生成中断, 不必从头开始再生成一遍, 只
需调用该孔相应的生成段即可 。
3) 程序框图
编绘系统的勘探线剖面图编绘流程如下图所示 。
其中反映出了程序的几个功能模块 。
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勘探线剖面图编绘程序框图
Flow chart showing the
activities in constructing
exploration line sections
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返回问题
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?等值线图是在二维平面域内表现三维空间物体特
征的图件, 它能给出客观事物直观的连续的整体概
念 。 任何客观事物, 无论是可见的实物如地形地貌
,还是不可见的地球化学场和地球物理场, 只要有
数值量度如高程值, 分析值和场强参数值, 均可用
二维平面上的等值线图来表示其空间 (三维 )变化曲
面 。
三、平面等值线图编绘程序
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等高线是地面上同高程的相邻各点依次连成的 闭合
曲线,也就是水准面与地表面的交线。
1.等高线的概念
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如图所示,设想有一座高出
水面的小山,它与某一静止的水
面相交成的水岸线为一闭合曲线。
曲线的形状随小山与水面相交的
位置而定,曲线上各点的高程相
等。例如,当水面高程为 5Om时,
曲线上任一点的高程均为 50m；
若水位继续升高至 51m,52m、
53m,则水岸线的高程分别为 51m、
5212,53m。将这些水岸线 (曲线 )
垂直投影到水平面 H上,并按规定
的比例尺缩绘在图纸上,就是地
形图上表示这座小山的等高线。
这些等高线的形状和高程,客观
地显示了小山的空间形态。
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了解等高线的特性,对于用等高线恰当、合理描绘地
貌很重要。同时,它对于根据地形图判定地貌也具有一
定的指导意义。等高线具有以下几个特性,
(1)同一等高线上各点,其高程必定相等 ;
(2)等高线是闭合曲线。闭合的范围有大有小,若不
在本图幅闭合,则必在两相邻的或多幅邻近图内闭合,决
不能在一幅图内无缘无故中断。因为一个无限伸展的水
准面与地面的交线,一定是闭合曲线；
2.等高线的特性
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(3)如图,任一条等高线不能分叉成两根,如（ a）；不同高程
的两条等高线不能相交或合并,只有在悬崖处才能相交,但交
点必须成双,并按垂直投影的关系将看不见的部分用虚线表
示,如 (b)；等高线遇陡坎或绝壁时才能重叠,如 (c)；
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(4)等高线在过山脊或山谷时,应与山脊线或山谷线成正交。
如图 (d)所示,山谷 (实线 )的等高线应凸向高处,山脊 (虚线）
的等高线应凸向低处,但都与此处的特征线正交 ;
(5)经过河流的等高线,不能直跨而过,应终止于河边,其形状
见（ e）图
(6)等高线越密,表示地面坡度越陡；反之,表示坡度越缓,如
(f)图所示,
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相邻两条等高线之间的高差,称为等高距。用等高线表示地
貌的详细程度,与等高距的大小有关,等高距越小,就越能详
细和准确地反映地貌的细节,对于同一比例尺测图来说,选
择等高距过小时,会成倍地增加测绘工作量；对于山区,有
时会因等高线过密而影响图的清晰度。等高距的选择,应该
根据地形类别和比例尺大小,并按照相应, 规范, 执行。下
表为大比例尺地形图等离距的参考数值。
3.等高距及等高线种类
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根据等高线表示地貌 (高程 )的特点,等高线分为首
曲线、计曲线、间曲线和助曲线 。前表给出的等高距,
称为基本等高距。如图根据规定的基本等高距绘出的等
高线称为 基本等高线,也叫 首曲线 (如图中的 202,204、
206等曲线 )。为了便于用图,一般把五倍 (有的是四倍 )
于基本等高距的首曲线加粗,这种加粗的等高线称为 计
曲线 (如图中 200,210两条曲线 〉 。在地势较平坦的地
方,为了更精确地显示局部微小地貌的变化,可在两相邻
首曲线之间,用虚线按二分之一基本等高距加绘等高线,
这种加绘的等高线称为 半距等高线,也叫 间曲线 (如图中
的 205,211两条曲线 〉 。有时根据需要,还要按四分之
一基本等高距加绘等高线,这种进一步加绘的等高线称
为 辅助等高线 或 助曲线 (如图中的 205.5曲线 )。
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地面上地貌的形态多种多样,对于某些特殊地貌,仅用
等高线还不能确切反映其真实情况。如图分别为用等高线
表示的山头和洼地,其外形是相似的,粗略看时,较难分清。
实际上,如果等高线的闭合圈随着高程的增大而逐渐缩小,
那就是山头；反之,如果高程减小而等高线的闭合圈也在缩
小,那就是洼地,绘制地形图时,为了更明显地区别高山和洼
地两种地貌,在某些等高线上按坡降方向绘一垂直短线,这
种短线称为 示坡线 。对于有些地貌,如陡崖、冲沟、雨裂、
滑坡、回坎、露岩等,除了用等高线表示外,还需要用专门
符号、高程或比高注记,和等高线相配合,才能如实表示,如
图所示。在表示时,特别要注意它们与等高线的关系,不要
发生矛盾。
4.特殊地貌的表示
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特殊地貌
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等值线图的编绘过程, 实际上可看成是一种由数
据点数值到图形符号 (等值线 )的变换过程, 这种变换
不可避免地包含数据点之间的内插与外推 。 由于各种
内插和外推方法都有其各自的假设成分, 因而等值线
图 也 就 具 有 它 所 采 用 的 插 值 法 所 强 加 的 特 性
(Harbaugh et al.,1968)。 显见, 为了能充分反映数
据点原始数据所包含的信息, 选择合理的插值与作图
方法是编程时所必须考虑的 。
5 等值线图计算机辅助编绘
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等值线的自动绘制, 按其所使用的网格形状, 可
分为 规则方格网法 与 不规则三角形网法 两种 。 前者是
将现成的规则方形网格点数据, 或者将随机分布数据
经网格化处理所得的规则方形网格点数据, 作为原始
作图数据, 然后在网格边上内插等值点, 并追踪连结
这些等值点而成光滑的曲线 。 后者是直接根据随机分
布的数据点来建立不规则形状的三角形网, 然后在三
角形边上内插等值点并追踪, 最后连结成光滑曲线 。
可以看出, 无论是哪种方法, 绘制等值线都有如下的
处理过程,① 离散数据点的网格化 （ Grid） ； ② 依网
格内插等值点 (Interpolation)； ③ 追踪等值点并形
成光滑等值曲线 （ Contour smoothing） ； ④ 在曲线
上注记等值线值, 进行图件整饰 (Contour label)。
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矩形网格法
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由于三角网法能直接利用随机数据点的数据进行
等值点的内插计算，而无需象规则方格网法那样进行
二次插值，因而等值点的定位精度较高，能充分保留
原数据点的信息。这正是三角网法的优点之一。资源
勘查工作的实际观测点 (如露头，钻孔等 )，往往带有
随机分布的特征，而有些图件 (如矿层和岩层底板等高
线图、等厚度图等等 )又需要较高的精度，以便突出局
部区域的实际变化，更好地指导钻探、储量计算、工
程施工和矿产开采。三角网法优于规则方格网法绘图
程序的另一特点，就是能相对容易地处理构造线、断
层线等附加信息 (Petrie et al.,1987)。这对于资
源勘查工作无疑是很有意义的。
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平面随机点集的 Voronoi图及其 Delaunay三角剖分
虚线 — Voronoi图；实线 — Delaunay剖分；,,”— 数
据点
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四个观测点的两种构网方式
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最大边长的限制
及角度限制
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本程序可以处理随机分布的原始数据, 适用于不同勘
探网密度, 线距和孔距 。 图形计算子模块有：
① 三角网的自动联结；
② 内插等值点并追踪等值线；
③ 曲线圆滑 (抹角法和多项式拟合法 )；
④ 等值线注记子程序 。 程序可以按用户要求在提供
数据的区域内自动追踪和圆滑等值线, 并对等值线进
行数字标注 。
针对某些地质平面图需要分块绘制等值线的要求
,特开发了程序的, 批处理, 功能, 实现了将一张图
中的各小分块等值线, 按同一坐标系进行绘制, 可让
用户按要求进行选择与组合 。
6,程序功能与程序框图
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三角剖分法绘等值线主框图
Flow chart showing the activities in constructing contour by
Triangular Irregular Net analysis method (TIN)
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等值线追踪子程序框图
Flow chart showing the activities in tracing contours
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欢迎有志之士加入我们资源信息系统探索的行程
—— 研究生招生专业“地学信息工程”
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?4、勘探线剖面图包含哪些图件内容？
?5、举例说明等值线在地质上的应用。
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① 图件模型建立 (包括专业模型和几何模型 )：
依行业规范和专家经验, 确定图件格式, 详细指明
图件的各部分组成和要求, 以及相互关系 。
② 图形计算模型建立,在地质图件中, 数据按
其来源和性质可分为两类：一类为详实数据, 可依
此类数据直接进行空间点的定位输出, 如地理坐标
,高程等；另一类数据为逻辑数据或推测数据, 需
要在处理过程中进行逻辑判断与计算 。 因此在图形
数据可视化的过程中, 应当针对不同数据特点建立
相应的计算模型 。
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⑥ 利用系统提供的设备驱动程序, 对图形进
行打印输出 。
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?钻孔柱状图编绘程序
?勘探线剖面图编绘程序
?平面等值线图编绘程序
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一、钻孔柱状图编绘程序
?钻探是地质勘探工程最主要的手段 。 因此
,作为钻探成果的钻孔柱状图是地质勘探报
告中最基本的, 数量最多的图件 。 钻孔柱状
图编绘便也成为地质队投入技术力量最多的
,最经常的一项基础性工作 。
?为提高效率, 迫切要求这项工作能够实现
计算机化 。
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钻孔柱状图可划分为如下几个基本单元：表名
(图名 ),表眉 (图眉 ),表头 (图头 ),岩层表, 物性
参数表, 样品表, 责任表及其它附表, 如图所示 。
有些钻孔综合柱状图的图式比较复杂, 例如岩层表
和物性参数表部分都含有多项栏目, 但总体结构是
一致的 。
钻孔柱状图结构分割图
Structure of borehole log
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计算机辅助作业有利于提高编绘图件的速度和质量,
是目前取代地质人员手工作业的首选方式 。
关于花纹与线型的机助编绘, 已在前面叙及, 这
里不再赘述 。 而这些子程序在柱状图的编绘中有重要
作用, 例如钻孔柱状岩石花纹的充填和各类物性曲线
的绘制 。
图头文字部分可按规范规定格式, 将其框架作为一
个整体进行单独处理, 预先形成构件, 在生成图形时
作为图块插入, 然后填入可变的数据部分 。 这样不仅
减少了许多重复工作, 同时提高了成图速度 。
2,机助编绘原理
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钻孔柱状图的长度由钻孔深度和比例尺大小决定 。
岩芯柱状, 分层界线, 测井曲线和深度标尺, 只需按用
户给出的比例尺要求换算长度并定位即可生成 。 在柱状
图图面上, 每一岩层的厚度为：
层厚＝ (本层底板深度－上层底板深度 )×
当分层厚度太薄或其它原因导致岩性描述栏容纳不下
所有文字时, 分层底线可自动下移至合适位置；而当底
线下移仍不能解决问题时, 可使分层顶线自动上移, 或
者使分层顶线和底线同时上移和下移 。
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数据是程序处理的核心 。 数据格式是依据图
件内容和专家分析结果制定的 。 在系统实现中,
数据文件可直接从点源数据库中按钻孔检索生成
。 一个钻孔对应一个数据文件 。
下面是南水北调工程地质勘察信息系统中的有
关数据文件格式实例：
(1)勘测单位全称；
(2)工程名称；
(3)钻孔编号；
(4)钻孔位置；
3,数据准备
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(5)地面高程, 单位：米 （ m） ；
(6)孔口坐标, Ｘ值, Ｙ值 （ 地理坐标 ） ；
(7)钻探目的；
(8)钻孔深度, 单位：米 （ m） ；
(9)覆盖层厚度, 单位：米 （ m） ；
(10)地下水位, 单位：米 （ m） ；
(11)钻孔角度, 单位：度 (° )；
(12)岩芯平均获得率；
(13)风化带厚度, 单位：米 （ m） ；
(14)开孔日期；
(15)终孔日期；
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(16)钻探单位；
(17)机长姓名；
(18)制图者姓名；
(19)校核者姓名；
(20)记录者姓名；
(21)图号；
(22)地层时代：
a,起始符号 $１
ｂ, 划分时代的个数ｍ
ｃ, 下面顺序排列ｍ个数据,
底深度, 时代名 (由浅至深 )
(23)钻孔结构：
ａ, 起始符号 $2
ｂ, 钻孔变径数ｍ
ｃ, 由浅至深排列ｍ个数据组：
底深, 钻孔直径
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(24)柱状图钻孔数据：
ａ, 起始符号 $3
ｂ, 钻孔分层数ｍ
ｃ, 顺序由浅至深排列ｍ个数据组：
底深度, 岩性,
(25)岩性描述：ａ, 起始符号 $4
ｂ, 描述内容总行数ｍ
ｃ, 顺序排列ｍ行文字说明
(26)单位吸水量：ａ, 起始符号 $5
ｂ, 给出数据点个数ｍ
ｃ, 顺序给出各点数据：
深度, 数据 (字符型 )
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(27)风化程度：ａ, 起始符号 $6
ｂ, 给出数据点个数ｍ
ｃ, 顺序给出各点数据：
深度, 数据 (字符型 )
(28)岩芯获得率：
ａ, 起始符号 $7
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出ｍ个数据组
：
起始深, 底深, 百分数值 (％ )
(29)ＲＱＤ值：ａ, 起始符号 $8
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出数据组：
起始深, 底深, 百分数值 (％
)
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(30)声波波速：ａ, 起始符号 $9
ｂ, 给出数据个数ｍ
ｃ, 由浅至深顺序给出ｍ个数据组：
深度, 波速值 (km／ S)
(31)点荷载：ａ, 起始符号 $10
ｂ,
ｃ,
深度,
(32)采样位置及编号：ａ, 起始符号 $11
ｂ,
ｃ, 依次给出各采样点的数据：
深度, 编号
(33)钻孔小结：ａ, 起始符号 $12
ｂ,
ｃ,
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本程序所要求的原始数据可由数据库检索生成,
也可由用户自行建立 。 根据柱状图格式要求, 程序可
以自动地完成柱状图的绝大部分绘制工作, 能自动充
填花纹, 标注文字说明, 能按比例尺要求自动形成各
岩层界限及边框标尺等 。 在一般情况下, 使用喷墨绘
图仪等绘图设备就能满足用户的精度要求 。
目前, 钻孔柱状图的计算机辅助编绘自动化程
度在这几类图件中是最高的 。
4,程序功能与程序设计框图
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Flow chart showing the
activities in processing
borehole log
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?勘探线剖面图是地质勘探中的另一类基本图
件 。
?它 可直观地显示出勘探区的某一方向上 (勘
探线 )地层, 构造和矿体的变化情况, 由多条
勘探线剖面图组成的网络, 还可以揭示各种地
质体在三度空间中的分布特征 。 因此, 勘探线
剖面图具有指导地质勘探与生产决策的作用 。
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勘探线剖面图的主要内容包括：
① 图名, 比例尺, 图廓, 坐标网, 责任表, 图
例；
② 地形线, 方位角, 勘探线上的工程位置及编
号, 地物标志等；
③ 钻孔岩性柱状图及花纹填充；
④ 地层, 岩体, 断层, 褶皱, 破碎带等地质体
的界线与产状, 以及地质符号；
⑤ 不同地质专业有不同的特殊要求, 例如工程
地质勘探线剖面图的下部为标注栏, 需要标明钻孔
间距, 桩号, 钻孔编号, 孔口高程, 地质结构分段
等参数；
⑥ 采样位置标注, 特殊曲线表达以及其它附表
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勘探线剖面图的主要内容包括：
① 图名, 比例尺, 图廓, 坐标网, 责任表, 图例；
② 地形线, 方位角, 勘探线上的工程位置及编号,
地物标志等；
③ 钻孔岩性柱状图及花纹填充；
④ 地层, 岩体, 断层, 褶皱, 破碎带等地质体的界
线与产状, 以及地质符号；
⑤ 不同地质专业有不同的特殊要求, 例如工程地质
勘探线剖面图的下部为标注栏, 需要标明钻孔间距, 桩
号, 钻孔编号, 孔口高程, 地质结构分段等参数；
⑥ 采样位置标注, 特殊曲线表达以及其它附表
。
1,图件内容分析
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地质剖面图内容丰富, 数据量大而且繁杂 。 钻孔地
层数据在其中仍占主要地位, 所以利用数据库对勘探区
基础数据进行统一管理具有重大意义 。 编绘勘探剖面图
涉及多个钻孔的岩层数据, 所需要的数据文件可通过数
据库的相应检索专题来生成 。
勘探线剖面图的专题数据检索与一般的数据检索相比
较, 差别是明显的 。 一般数据检索的结果是无序的, 因
为其先后顺序并不重要；而勘探线剖面图的专题检索结
果是有序的, 因为钻孔的地层数据必须由浅至深排列,
地层时代的给出要有先后, 而且钻孔在勘探线上的定位
也是有方向性和次序的 。 目前, 系统在数据库专题检索
中已做到钻孔在勘探线上的自动搜索定位, 即给出勘探
线方位以及起始点坐标, 终点坐标后, 计算机可对各钻
孔进行自动投影定位 。
2,数据准备
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下面是南水北调工程地质勘察信息系统中勘探线剖
面图程序所用的专题数据示例, 包含有 5个数据文件,
含盖了剖面绘制的各种主要信息：
1) 钻孔数据文件 （,DAT）
按钻孔分别建立, 便于查询及修改 。 格式如下 (注
意,① 岩层由浅至深顺序排列； ② 后缀名定为
,.DAT”)：钻孔孔号, 桩号, 孔口高程, 钻孔深度,
覆盖层厚度, 地下水位, 基岩顶面高程, 弱风化带底板
高程 。
岩层层数 N
岩层深度 1,标准代码 1,岩性名 1
岩层深度 2,标准代码 2,岩性名 2
… … …
岩层深度 n,标准代码 n,岩性名 n
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2) 地形线数据文件 (.DX)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1
桩号 2,高程值 2
…, …
桩号 m,高程值 m
$$$,$$$ (多条地形线可放于同一文件 )
3)地物说明文件 (.DW)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1,文字说明 1
桩号 2,高程值 2,文字说明 2
… … …
桩号 m,高程值 m,文字说明 m
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4)方位角说明文件 (.FW)
数据组组数 m
桩号 1,高程值 1,方位角 1
桩号 2,高程值 2,方位角 2
… … …
桩号 m,高程值 m,方位角 m
5) 钻孔名汇总文件 （,NAM）
钻孔个数 n
钻孔数据文件名 1(不加后缀 ),钻孔类型 1,桩号 1
钻孔数据文件名 2(不加后缀 ),钻孔类型 2,桩号 2
…, …, …
钻孔数据文件名 m(不加后缀 ),钻孔类型 m,桩号 m
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勘探剖面图机助编绘原理与常规手工编绘类似, 但
将工程师, 专家的经验与智慧融于计算机的判断之中, 不
但工作效率高, 而且所绘制的图件精度也高 。
1)基本规则
(1)图框按照地质专业规范绘制；
(2)坐标网按测绘要求绘制, 并标注有关参数；
(3)曲线的拟合可采用实用三次样条函数插值, 兼顾
美观与精度；
(4)岩性符号的充填采用事先建库, 然后由计算机自
动调用的方法快速充填 。
3,程序设计与处理
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2) 处理功能
本程序要求能按所要求的比例尺, 自动生成各钻
孔外形和岩层界线, 填充岩性花纹, 自动标注孔口标
高, 孔号及方位角等参数, 自动生成地形线, 等深线
及边框标尺, 而且能绘制多种线型 。
(1)孔斜校正和钻孔地质点投影计算 。 该子模块能
够面对孔深较大, 孔斜也较大的钻孔, 从而扩大了程
序的适用范围 。
(2)图形编辑 。 考虑到剖面钻孔间的岩层对比必须
体现地质工作者的思维和判断方式, 系统选用了 CAD软
件系统的图形编辑界面, 用户可采取人机对话方式进
行对比和连线操作, 还可对计算机自动生成的图形进
行补充和修改 。
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(3)线型, 符号和属性的分层存放 。 为了方便编辑
操作和图形处理, 系统事先安排一些层位 (Layer)来
存放各种线型, 断层符号等所需图元和各种地质体的
属性, 在需要时可灵活地调用 。
(4)图形的链式生成 。 程序将图形生成过程表达为
一个链式过程, 其优越性在于：若由于外界因素造成
某一钻孔的生成中断, 不必从头开始再生成一遍, 只
需调用该孔相应的生成段即可 。
3) 程序框图
编绘系统的勘探线剖面图编绘流程如下图所示 。
其中反映出了程序的几个功能模块 。
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勘探线剖面图编绘程序框图
Flow chart showing the
activities in constructing
exploration line sections
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?等值线图是在二维平面域内表现三维空间物体特
征的图件, 它能给出客观事物直观的连续的整体概
念 。 任何客观事物, 无论是可见的实物如地形地貌
,还是不可见的地球化学场和地球物理场, 只要有
数值量度如高程值, 分析值和场强参数值, 均可用
二维平面上的等值线图来表示其空间 (三维 )变化曲
面 。
三、平面等值线图编绘程序
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等高线是地面上同高程的相邻各点依次连成的 闭合
曲线,也就是水准面与地表面的交线。
1.等高线的概念
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如图所示,设想有一座高出
水面的小山,它与某一静止的水
面相交成的水岸线为一闭合曲线。
曲线的形状随小山与水面相交的
位置而定,曲线上各点的高程相
等。例如,当水面高程为 5Om时,
曲线上任一点的高程均为 50m；
若水位继续升高至 51m,52m、
53m,则水岸线的高程分别为 51m、
5212,53m。将这些水岸线 (曲线 )
垂直投影到水平面 H上,并按规定
的比例尺缩绘在图纸上,就是地
形图上表示这座小山的等高线。
这些等高线的形状和高程,客观
地显示了小山的空间形态。
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了解等高线的特性,对于用等高线恰当、合理描绘地
貌很重要。同时,它对于根据地形图判定地貌也具有一
定的指导意义。等高线具有以下几个特性,
(1)同一等高线上各点,其高程必定相等 ;
(2)等高线是闭合曲线。闭合的范围有大有小,若不
在本图幅闭合,则必在两相邻的或多幅邻近图内闭合,决
不能在一幅图内无缘无故中断。因为一个无限伸展的水
准面与地面的交线,一定是闭合曲线；
2.等高线的特性
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(3)如图,任一条等高线不能分叉成两根,如（ a）；不同高程
的两条等高线不能相交或合并,只有在悬崖处才能相交,但交
点必须成双,并按垂直投影的关系将看不见的部分用虚线表
示,如 (b)；等高线遇陡坎或绝壁时才能重叠,如 (c)；
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(4)等高线在过山脊或山谷时,应与山脊线或山谷线成正交。
如图 (d)所示,山谷 (实线 )的等高线应凸向高处,山脊 (虚线）
的等高线应凸向低处,但都与此处的特征线正交 ;
(5)经过河流的等高线,不能直跨而过,应终止于河边,其形状
见（ e）图
(6)等高线越密,表示地面坡度越陡；反之,表示坡度越缓,如
(f)图所示,
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相邻两条等高线之间的高差,称为等高距。用等高线表示地
貌的详细程度,与等高距的大小有关,等高距越小,就越能详
细和准确地反映地貌的细节,对于同一比例尺测图来说,选
择等高距过小时,会成倍地增加测绘工作量；对于山区,有
时会因等高线过密而影响图的清晰度。等高距的选择,应该
根据地形类别和比例尺大小,并按照相应, 规范, 执行。下
表为大比例尺地形图等离距的参考数值。
3.等高距及等高线种类
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根据等高线表示地貌 (高程 )的特点,等高线分为首
曲线、计曲线、间曲线和助曲线 。前表给出的等高距,
称为基本等高距。如图根据规定的基本等高距绘出的等
高线称为 基本等高线,也叫 首曲线 (如图中的 202,204、
206等曲线 )。为了便于用图,一般把五倍 (有的是四倍 )
于基本等高距的首曲线加粗,这种加粗的等高线称为 计
曲线 (如图中 200,210两条曲线 〉 。在地势较平坦的地
方,为了更精确地显示局部微小地貌的变化,可在两相邻
首曲线之间,用虚线按二分之一基本等高距加绘等高线,
这种加绘的等高线称为 半距等高线,也叫 间曲线 (如图中
的 205,211两条曲线 〉 。有时根据需要,还要按四分之
一基本等高距加绘等高线,这种进一步加绘的等高线称
为 辅助等高线 或 助曲线 (如图中的 205.5曲线 )。
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地面上地貌的形态多种多样,对于某些特殊地貌,仅用
等高线还不能确切反映其真实情况。如图分别为用等高线
表示的山头和洼地,其外形是相似的,粗略看时,较难分清。
实际上,如果等高线的闭合圈随着高程的增大而逐渐缩小,
那就是山头；反之,如果高程减小而等高线的闭合圈也在缩
小,那就是洼地,绘制地形图时,为了更明显地区别高山和洼
地两种地貌,在某些等高线上按坡降方向绘一垂直短线,这
种短线称为 示坡线 。对于有些地貌,如陡崖、冲沟、雨裂、
滑坡、回坎、露岩等,除了用等高线表示外,还需要用专门
符号、高程或比高注记,和等高线相配合,才能如实表示,如
图所示。在表示时,特别要注意它们与等高线的关系,不要
发生矛盾。
4.特殊地貌的表示
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特殊地貌
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等值线图的编绘过程, 实际上可看成是一种由数
据点数值到图形符号 (等值线 )的变换过程, 这种变换
不可避免地包含数据点之间的内插与外推 。 由于各种
内插和外推方法都有其各自的假设成分, 因而等值线
图 也 就 具 有 它 所 采 用 的 插 值 法 所 强 加 的 特 性
(Harbaugh et al.,1968)。 显见, 为了能充分反映数
据点原始数据所包含的信息, 选择合理的插值与作图
方法是编程时所必须考虑的 。
5 等值线图计算机辅助编绘
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等值线的自动绘制, 按其所使用的网格形状, 可
分为 规则方格网法 与 不规则三角形网法 两种 。 前者是
将现成的规则方形网格点数据, 或者将随机分布数据
经网格化处理所得的规则方形网格点数据, 作为原始
作图数据, 然后在网格边上内插等值点, 并追踪连结
这些等值点而成光滑的曲线 。 后者是直接根据随机分
布的数据点来建立不规则形状的三角形网, 然后在三
角形边上内插等值点并追踪, 最后连结成光滑曲线 。
可以看出, 无论是哪种方法, 绘制等值线都有如下的
处理过程,① 离散数据点的网格化 （ Grid） ； ② 依网
格内插等值点 (Interpolation)； ③ 追踪等值点并形
成光滑等值曲线 （ Contour smoothing） ； ④ 在曲线
上注记等值线值, 进行图件整饰 (Contour label)。
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矩形网格法
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由于三角网法能直接利用随机数据点的数据进行
等值点的内插计算，而无需象规则方格网法那样进行
二次插值，因而等值点的定位精度较高，能充分保留
原数据点的信息。这正是三角网法的优点之一。资源
勘查工作的实际观测点 (如露头，钻孔等 )，往往带有
随机分布的特征，而有些图件 (如矿层和岩层底板等高
线图、等厚度图等等 )又需要较高的精度，以便突出局
部区域的实际变化，更好地指导钻探、储量计算、工
程施工和矿产开采。三角网法优于规则方格网法绘图
程序的另一特点，就是能相对容易地处理构造线、断
层线等附加信息 (Petrie et al.,1987)。这对于资
源勘查工作无疑是很有意义的。
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平面随机点集的 Voronoi图及其 Delaunay三角剖分
虚线 — Voronoi图；实线 — Delaunay剖分；,,”— 数
据点
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四个观测点的两种构网方式
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最大边长的限制
及角度限制
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本程序可以处理随机分布的原始数据, 适用于不同勘
探网密度, 线距和孔距 。 图形计算子模块有：
① 三角网的自动联结；
② 内插等值点并追踪等值线；
③ 曲线圆滑 (抹角法和多项式拟合法 )；
④ 等值线注记子程序 。 程序可以按用户要求在提供
数据的区域内自动追踪和圆滑等值线, 并对等值线进
行数字标注 。
针对某些地质平面图需要分块绘制等值线的要求
,特开发了程序的, 批处理, 功能, 实现了将一张图
中的各小分块等值线, 按同一坐标系进行绘制, 可让
用户按要求进行选择与组合 。
6,程序功能与程序框图
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三角剖分法绘等值线主框图
Flow chart showing the activities in constructing contour by
Triangular Irregular Net analysis method (TIN)
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等值线追踪子程序框图
Flow chart showing the activities in tracing contours
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欢迎有志之士加入我们资源信息系统探索的行程
—— 研究生招生专业“地学信息工程”
