基于GeoMap的钻孔柱状剖面图的自动绘制

基于GeoMap的钻孔柱状剖面图的自动绘制 【水利水电工程 】 基于 GeoM ap 的钻孔柱状剖面图的自动绘制 1 , 2 2 1 2张渭军 ,王文科 ,孔金玲 ,翁晓鹏 ( )1. 长安大学 地球科学与国土资源学院 ,陕西 西安 710054; 2. 长安大学 环境科学与工程学院 ,陕西 西安 710054 摘 要 :绘制钻孔柱状图是地下水资源管理中地质数据表达的一种重要方法 。在 V isua l B a sic环境下利用 GeoM ap 控件 显示钻孔数据 ,并通过对钻孔数据库的访问而自动绘制出钻孔的柱状图 ,进而 ,将相邻钻孔柱状图的同一岩层连接起来 而成为钻孔柱状剖面图 。结果表明 :利用该方法绘制钻孔柱状剖面图 ,不仅制作容易 、方法简便 ,降低了成本及编程难 度 ,而且能够提高绘图速度和准确度 。 关 键 词 : 钻孔柱状图 ; 数据库 ; V isua l B a sic; GeoM ap 控件 ; 准确度 ( ) 文章编号 : 1000 1379 2005 06 0058 02 中图分类号 : P282; TV211 文献标识码 : A 钻孔柱状图是地下水资源管理中地质数据表示的重要方 ,使几何分类表和编码建立起关系 ,而几何分类表与其他 一性 法 ,但由于各地区地质环境的不同 ,对钻孔数据的分析 、显示和 分类表是通过 O ID 进行链接的 。 GeoM ap 无缝数据库模型如图 处理方式不完全一致 ,因此很难开发一个通用的软件来满足各 1所示 。 地区的要求 。当前 ,多数地下水管理机构还是将采集来的钻孔 数据处理后 ,用手工绘制钻孔柱状图 ,不但耗费大量的人力而 且绘制精度也没有保证 。 近年来 ,随着计算机和组件技术的发展 ,采用组件技术进 [ 1 ] 行软件开发已成为软件开发的 3 种重要方法之一 。这些组 件里面封装有很多属性 、方法等 ,用户根据自己的需要把不同 方法组合起来 ,并通过标准接口就可实现交互 ,如发现某组件 不能满足需要则可对其进行修改或将其换掉 ,而不必像传统方 法那样对整个系统进行重构 。可见 ,组件技术的应用可使软件 图 1 GeoM a p数据库模型 的可维护性和可重复性大大提高 ,显著减少了应用软件开发的 [ 2 ] 复杂度 ,避免了软件资源的浪费 。下面就绘制柱状图的数据 1. 2 空间数据的组织 组织 、数据调用以及柱状图显示等问进行探讨 。 GeoM ap 空间数据管理由 CGeoDB System、CGeoDB P ro jec t以 [ 4 ] 及 CGeoDBW o rk sp ace等相互配合共同来完成 。CGeoDBW o rk sp ace负责工作区内部数据的组织 , CGeoDB P ro jec t负责对工程 数据进行组织 , CGeoDB System 负责空间数据的整体管理和协 调 。用基本的开 发 函 数 A P I进 行 开 发 时 , 首 先 必 须 建 立 一 个 1 系统数据组织 CGeoDB System 的对象才能用 GeoM ap 的空间数据管理功能 ,当 在 V isua l B a sic环境下 ,以 GeoSta r的基础模块 GeoM ap 为 CGeoDB System 对象后 , CGeoDB System 对象根据当前 命令传给 数据显示平台 ,采用 M ic ro soft A cce ss管理属性数据库 。( 状态 ,将 命 令 进 一 步 下 达 给 涉 及 到 的 工 作 区 对 象 CGeoDB )( ) W o rk sp ace和工程对象 CGeoDB P ro jec t,工作区和工程对象经 1. 1 GeoM ap 数据库模型 过必要的数据处理将结果返回给 CGeoDB System 对象 , CGeoD GeoM ap 是 GeoSta r里面的一个控件 ,它采用的是无缝地理 [ 3 ] B System 对象最终将结果返回给用户 ,见图 2。数据库模型 。该模型基于 C lien t / Se rve r结构 ,对地理数据库 1. 3 属性数据库管理进行纵向和横向设计 ,并设计了一种改良 Mo rton码的“分级四 属性数据是空间数据必要的补充 ,对于不能在空间数据库象限扩散四叉树编码 ”,进行地理数据的无缝管理和空间索引 。 为建立有效的空间索引就必须建立起分层格网与空间关系的 收稿日期 : 2005 03 08 表达 ,即对每个格网进行有效的空间编码 。对于 G IS地理 数据库而言 ,行 、列必须能够向任意方向扩展 ,因此用“扩散四 基金项目 :国家自然科学基金项目“河流与地下水关系演化 [ 4 ] ( ) 的动力学机制与数值仿真模拟 ”40472131。 叉树编码 ”方法 ,同时 ,为了保证各层格网编码的惟一性 ,在 编码中还要 加 入 分 层 信 息 , 因 而 就 形 成“分 级 扩 散 四 叉 树 编 ( ) 作者简介 : 张 渭 军 1975 , 男 , 陕 西 渭 南 人 , 讲 师 , 在 读 博 [ 5 ] Bo re ID 可以找到对象的属性信息 ,同样通过属性值可以得 通过 中反映的数据必须在属性数据库中得以体现 。我们采用 M i2c ro soft A cce ss数据库管理属性数据 : 系统中空间数据的每个工 到相应对象的 Bo re ID ,从而找到该几何对象 。总之 ,对图形数 作区对应一个 A cce ss数据库 ,钻孔柱数据对应于数据库中的一 据和属性数据的调用都是通过标识符进行的 。 个表 ,在表中每一行记录对应某一钻孔的属性数据 ,每一列对 应钻孔的某一个属性 ,见表 1。 2 系统实现方法 为表示不同的岩性 ,在绘制柱状图时需要编程形成很多图 [ 6 ] 库 ,以便绘图时调用 ,其工作量大且有一定难度 。我们用 Se ria lN 表 示 不 同 的 岩 性 , 对 在 GeoM ap 控 件 中 显 示 的 面 对 象 来 说 ,它有不同的填充类型 ,只要在绘图之前确定岩性与填充类 型的对应关系 ,首先利用钻孔的属性数据库获取所选钻孔的属 性信息 ,以钻孔半径为矩形的底边 、以岩层的层厚为高绘制矩 形 ,然后根据编号与填充类型的对应关系对该矩形进行填充 在地层复杂情况下 ,用户可根据自己的需要添加更多的填充类 型 。具体过程如下 : 2 空间数据组织 图 ( )1 输入基本参数 。本系统不但绘制单个钻孔的柱状图而 且还绘制柱状剖面图 , 钻孔在矢量化时是作为点进行的 ,而点 表 1 钻孔属性数据库 ( )查询受查询容差 P ickTo le rance的控制 。进行查询时以给定点 钻孔编号 钻孔层数 编号 层厚 为中心点 ,上下左右分别扩展 P ickTo le rance,在屏幕上构成一个 )(以给定点为中心 ,长和宽均为 2 ×P ickTo le rance 毫米 的正方 Bo re ID Bo reN Se ria lN L aye rTh ick 表 1中 :钻孔编号 Bo re ID 在矢量化中由矢量的先后顺序决 定 ,每一个钻孔都有惟一的钻孔编号 ,它也是空间数据与属性 [ 5 ] 数据链接的桥梁 ;钻孔层数为某一钻孔中附存的岩性种类数 ; 形框 ,所有落入该框内的对象均作为查询结果 , 确定所选钻 编号为某层地层岩性的编号 ,以便调出特定岩层相应的符号 ; 孔的横坐标 ,并对其进行两两比较 ,以确定所选钻孔的最小 、最 层厚表示特定岩层的厚度 。编号和层厚是成对出现的 ,它们的 大横坐标 。距离最小横坐标钻孔一定距离为坐标原点 ,根据钻 (出现个数由钻孔层数决定 ,因此整个表 1 的列数为 2 + m ax 钻 孔横坐标把每一个钻孔投影到横轴上 ,纵轴表示钻孔的深度 。 ) 孔层数 ×2。编号从钻孔最上面岩层开始 ,即使某一钻孔没有 ( )2 输入钻孔的属性信息 。点击钻孔时可在空间数据库中 某个岩层也要把该层的钻孔编号写上 ,其相应的厚度填写为 0 , 查出该钻孔所对应的 Bo re ID 号 ,在 VB 中通过 ODBC和属性数 因为后面在绘制钻孔柱状剖面图时是根据链接相应的编号实 据链接起来 ,因 Bo re ID 号的惟一性 ,故可在属性数据库中查出 现的 。在 表 1 中 没 有 钻 孔 的 坐 标 , 因 为 在 GeoM ap 中 通 过 对应某一 Bo re ID 号的钻孔记录 。根据该钻孔的属性信息从第 Bo re ID ,表 1和钻孔的空间数据库就可建立联系 ,而空间数据库 一层开始依次往下 ,以钻孔半径为矩形的底边 、以岩层的层厚 里面有钻孔的坐标数据 。 为高绘制矩形 ,该矩形在 GeoM ap 中相当于面对象 ,根据岩性与 填充类型的对应关系对该矩形进行填充 ,直至把一个完整的柱 1. 4 图形数据和属性数据库的关系状图绘制出来 。接着 ,可继续绘制下一个钻孔的柱状图 。 数据库是 G IS的重要组成部分 ,其主要功能是信息检索 ,[ 5 ] ( )3 连剖面 。当所选的几个钻孔绘制完成以后 ,就可把钻 并对专题数据进行覆盖分析和其他统计 、等 ,其设计得 好坏对 G IS的整体性影响很大 。为了增强系统处理的灵活性 , 孔中相应的岩层连接起来 。绘制每层岩石的矩形在 GeoM ap 中 尽量减少机时和内存空间上的支出 ,我们设计的属性数据库和 (的 4个角点坐标 ,把第一个钻孔的第一个矩形 代表第一层岩 图形数据库自成体系 ,为属性数据和图形数据彼此独立地实现 )() 石 右上角与第二个钻孔的第一矩形 代表第一层 岩石 的左 系统优化提供了保证 ,还能进一步适合于不同部门的数据处理 上角通过线对象连接起来 。当某种岩层在某一个钻孔中不存 方法 。在 GeoM ap 二次开发时 ,属性数据有其专用数据库系统 , 在而在该钻孔的相邻钻孔存在时 ,在绘制柱状图时表示该层的 且它能建立属性到图形的反向参照 , GeoM ap 控件中图形数据 矩形高为零 ,实际上是在该层的上一个矩形下边上绘制了一条和其属性数据就是这样建立链接的 ,见图 3。 线段 ,对用户来说这条线段和矩形的底边重合而看不出来 ,但 实际上它是存在的 ,连接时从该线段的右端点连接到相邻后一 个钻孔某层矩形的左上角和左下角 ,或从相邻前一个钻孔某层 矩形的右上角和右下角到该线段的左端点 。采用这种方法直 至把柱状剖面图绘制完为止 。 3 实例演示 选取 5口钻 孔 , 根 据 钻 孔 的 属 性 数 据 库 和 空 间 数 据 库 在 图 3 数据库连接方式 GeoM ap 控件中显示的柱状剖面图 ,见图 4。为了简单起见 ,没 该数据链接方式的图形数据和属性数据中同时存储惟一 有显示出坐标轴 ,而只显示钻孔岩性随深度的变化情况 。 () 的标识符 Bo re ID 相当于 O ID ,它是系统统一分配的标识符 , ()下转第 62页 在数字化过程中形成的 ,是图形数据和属性数据联系的桥梁 , 水孔处 扬 压 力 折 减 系 数 为 0. 25 , 坝 体 内 扬 压 力 折 减 系 数 为 0. 2。 3 结 论 ( )8 作用组合 。在正常蓄水位和设计洪水位时考虑基本组 合 ,在校核洪水位时考虑偶然组合 。 针对坝基深层分布的倾角较缓且倾向上游的软弱结构面 , ( )9 其他系数 。作用分项系数 、材料性能分项系数和结构 本研究建立了单滑动面和双滑动面计算模型及相应的深层抗 系数按新选定 。 滑稳定极限状态设计表达式 。将计算模型和计算公式应用于 表 2 碾压混凝土物理力学参数 石板水电站重力坝坝基深层抗滑稳定复核计算 ,结果表明坝基 深层抗滑稳定是安全的 ,这与对大坝多年运行监测资料的分析 容重 / 抗压强度 / 抗拉强度 / 弹模 / 设计标号 泊松比 3 ( ) M Pa M PaGPa kN /m 得到的重力坝是安全稳定的结论是一致的 ,说明本研究建立的 R100 24 7. 2 1. 2 24 0. 167 90 计算模型和计算结果是合理可靠的 。 表 3 坝基岩体抗剪强度参数 参考文献 : 材料类别 摩擦系数 黏聚力 /M Pa [ 1 ] 岑威钧 . 浅述水工结构设计准则的发展 [ J ]. 人民珠江 , 石英砂岩 1. 0 1. 2 0. 33 0. 03 软弱夹层( ) 2003 , 1. DL 5108—1999,混凝土重力坝设计规范 [ S ]. [ 2 ] 2. 4 计算结果分析 [ 3 ] , 贺采旭 . 水工混凝土结构设计分 项系数的确定 侯建国 石板水电站坝基深层软弱结构面位于基岩面以下 9,17 m( ) [ J ]. 水利学报 , 1996, 7. 处 ,结构面未延展贯通到下游河床地面 ,比较单面滑动和双面 滑动两种情况的计算结果 ,表明坝基更易于沿双滑动面产生滑 [ 4 ] 曹去修 ,柏宝忠 ,王贵明 . 重力坝深层抗滑稳定极限状态 动 。表 4为双滑动面抗滑稳定极限状态的计算结果 。 ( ) 设计式探讨 [ J ]. 人民长江 , 2003 , 34 7 . 计算结果表明 : 总作用效应小于总抗力效应 ,坝基深层抗 [ 5 ] 陈祖煜 ,陈丽宏 . 对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定分 滑稳定极限状态满足规范要求 ,溢流坝坝基深层抗滑稳定是安 ( ) 析公式的讨论意见 [ J ]. 水力发电学报 , 2002 , 2 . 全的 。 [ 6 ] 袁林娟 ,常晓林 . 整体式折线重力坝的深层抗滑稳定及加 表 4 坝基深层抗滑稳定计算结果( ) 固研究 [ J ]. 岩土力学 , 2003, 24 4. [ 7 ] 瞿尔仁 ,徐金 ,束兵 ,等 . 重力坝抗滑稳定的结构可靠度模 总抗力效应 验算结果 总作用效应 () ( ) 1 1 型 [ J ]. 合肥工业大学学报 自然科学版 , 2004 , 27 4 . 特征水位 γψ() ()γψ() () S?< R?S?/ kNR?/ kN 00 γ γ d1 d1 正常蓄水位 53 808. 566 55 916. 730 满足深层抗滑要求 【编辑 张智民 设计洪水位 53 500. 902 57 442. 875 满足深层抗滑要求 校核洪水位 满足深层抗滑要求 47 070. 629 58 264. 965 ()上接第 59页 图的速度和准确度 ,克服了人工绘图的主观性 ,对相关部门的 工作有一定的帮助 。 参考文献 : [ 1 ] 杨旭 ,黄家柱 ,杨梅 . 基于 COM 技术的钻孔卡片和钻孔柱 ( ) 状图的自动生成 [ J ]. 计算机工程 , 2003, 29 18. 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