基于空间推理的构造地貌信息解析与实体建模

At present, researchers can obtain full coverage and multi-scale DEM, remote sensing image, digital geological map, and other geoscience data. Based on these data, Automatic extraction information of geological tectonic geomorphology, and then rapidly mapping and 3D modeling these geomorphologic entities, has great research value for many fields, such as geological disaster prevention, environment planning and management, key project construction, and so on. For geological tectonic geomorphology which are well recorded in geological survey, this project is mainly focus on the following aspects: (1) to make formalized description of the spatial association sets and relevant inference rules of geological tectonic geomorphology based on its geomorphologic forms, tectonic origins, and stratigraphic structures; (2) to study the methods for automatic interpretation of geological tectonic geomorphology based on spatial reasoning, which will mapping geological tectonic geomorphology with high efficiency; (3) to study the 3D modeling of tectonic geomorphology entity using spatial reasoning and feature constraint methods. In this project, the bedrock areas of Mount Lu and Ningzhen Mountains will be used as experimental areas for validation. The study aims to improve the automatic interpretation and mapping of geological tectonic geomorphology, and reduce the excessive dependence on drilling data in 3D modeling of geological tectonic geomorphology. The results of this project can be used for rapidly mapping and 3D modeling of geological tectonic geomorphology.

经过地学工作者的长期努力，全覆盖、多尺度的DEM、遥感影像、数字地质图等数据已基本具备。基于这些数据智能化解析出构造地貌的实体信息并快速制作出相应的专题图和三维模型，对地质灾害防治、环境规划与管理、重大工程建设等领域具有重要的研究价值。本项目拟针对地学调查基础较好的地质构造地貌类型，在进行地形形态、地层结构等特征分析的基础上，形式化描述地质构造地貌实体的空间概念集及相应的推理规则；研究基于空间推理的地质构造地貌实体信息自动解析方法，支持高效的数字地貌制图；研究基于空间推理与地貌形态特征约束的地貌实体三维建模方法；并选择庐山、宁镇山脉两个基岩山地区为试验区，用以验证本研究的有效性。本研究旨在提升地质构造地貌实体信息获取的自动化程度，突破三维建模方法中对钻孔数据等的过度依赖，实现自动化的地质构造地貌的信息解析、数字制图和三维建模，丰富地质构造地貌信息表达手段、实体建模方法和空间推理应用。

基于全覆盖、多尺度的DEM、遥感影像、数字地质图等数据，智能化解析出构造地貌的实体信息并快速制作出相应的专题图和三维模型，对地质灾害防治、环境规划与管理、重大工程建设等领域具有重要的研究价值。本项目针对地学调查基础较好的地质构造地貌类型(褶皱构造地貌、断裂构造地貌、水平构造地貌、单斜构造地貌、穹窿构造地貌、火山地貌等)，在进行地形形态、地层结构、物质组成、时空关系等多元地貌特征分析的基础上，建立了地质构造地貌实体的空间概念集及相应的推理规则集合；基于空间推理方法，研究实现了地貌类型、地貌实体几何特征、实体间拓扑关系、地貌实体边界信息以及地貌要素的自动解析，有效支持了高效的数字地貌自动制图；基于空间推理与地貌形态特征约束方法，研究实现了基于地质图的地貌实体三维建模方法，研发了地质构造地貌实体自动化解析系统和地貌实体三维建模系统。本项目针对庐山、宁镇山脉两个试验区，分别建设了试验区数据库，并实现了大月山褶皱构造地貌、青龙山褶皱构造地貌、紫金山单斜构造地貌、灵岩山穹窿构造地貌、栖霞山断裂构造等各类地貌实体的三维建模应用，有效验证了本研究成果的有效性。本研究有效提升了地质构造地貌实体信息获取的自动化程度，突破了三维建模方法中对钻孔数据等的过度依赖，实现了地质构造地貌的自动化信息解析、数字制图和三维建模。