何 亮，陳 玲，陳鎖忠，何潤知

(1.南京曉莊學(xué)院 環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211171；2.南京師范大學(xué) 虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023)

0 引言

水文地質(zhì)剖面圖作為呈現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)和巖土體內(nèi)部屬性的重要圖件，生動(dòng)地展示了地下水含水層、隔水層的結(jié)構(gòu)和地層的內(nèi)部沉積規(guī)律[1-2].水文地質(zhì)剖面圖指在平面水文地質(zhì)圖上按某一方向剖面線選擇若干水文地質(zhì)鉆孔，根據(jù)所選鉆孔對應(yīng)的地層信息，按一定比例尺，運(yùn)用投影方式生成的水文地質(zhì)剖面圖[3-4].

目前水文地質(zhì)剖面圖的自動(dòng)繪制方法有兩種：一種是基于CAD二次開發(fā)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)繪制[5-6]；第二種是基于組件式地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)繪制[7-8].基于CAD二次開發(fā)技術(shù)進(jìn)行繪制的方式，雖然使自動(dòng)化程度得到一定提高，但空間分析功能模塊不足，難以建立空間對象間的拓?fù)潢P(guān)系并且無法實(shí)現(xiàn)對空間對象的屬性信息查詢.基于組件式GIS技術(shù)繪制水文地質(zhì)剖面圖的方式，雖然可以實(shí)現(xiàn)空間分析、建立數(shù)據(jù)間拓?fù)潢P(guān)系，但水文地質(zhì)自動(dòng)繪制系統(tǒng)是基于客戶端/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)[9-10]，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新及查詢，與用戶的實(shí)時(shí)交互功能較弱，且兼容性不強(qiáng)，開發(fā)、維護(hù)成本相對較高.

此外，目前市場上推出的水文地質(zhì)剖面自動(dòng)繪制系統(tǒng)[11]，沒有考慮含水層富水性空間分布特點(diǎn)，僅在含水層的屬性信息表中記錄富水性信息，且每個(gè)含水層只有一個(gè)富水性值，這與自然界含水層富水性的區(qū)域分異性不相符，不能真實(shí)地展示含水層富水性在水文地質(zhì)剖面圖空間的分布情況，不利于地下水資源開發(fā)與管理者對含水層富水性空間認(rèn)知[12].鑒此，迫切需要對現(xiàn)有的水文地質(zhì)剖面自動(dòng)繪制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將富水性分區(qū)作為一個(gè)對象參與水文地質(zhì)剖面的構(gòu)建.

含水層富水性是指含水層的儲水能力[13-14].含水層富水性分區(qū)圖和水文地質(zhì)剖面圖相耦合，并結(jié)合水文地質(zhì)專家的工作經(jīng)驗(yàn)，一定程度上，可以使人類了解含水層結(jié)構(gòu)在空間中的分布規(guī)律.本研究基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地圖學(xué)與地理信息科學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)理論，提出了一種顧及富水性分區(qū)的水文地質(zhì)剖面圖自動(dòng)繪制方法.以瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)為基礎(chǔ)獲取前端數(shù)據(jù)，通過水文地質(zhì)剖面的空間數(shù)據(jù)模型，剖面線與含水層富水性分區(qū)多邊形的空間拓?fù)潢P(guān)系，含水層富水性自動(dòng)提取與可視化方法的研究，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)剖面的自動(dòng)繪制.該水文地質(zhì)剖面圖自生成方法，在水文地質(zhì)剖面圖上增加了富水性分區(qū)要素，有助于增強(qiáng)水文地質(zhì)從業(yè)人員對地下水資源空間分布規(guī)律的認(rèn)知，為地下水資源的合理開發(fā)提供相應(yīng)空間輔助決策.

1 水文地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)模型構(gòu)建

水文地質(zhì)剖面圖的自動(dòng)繪制依賴底層的數(shù)據(jù)模型，只有明確構(gòu)建水文地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)模型，才能準(zhǔn)確分析剖面圖里面的各個(gè)對象、對象內(nèi)部屬性以及彼此之間的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)圖形屬性數(shù)據(jù)互查和剖面圖的自動(dòng)生成[15-18].

水文地質(zhì)剖面圖主要由圖名、比例尺、標(biāo)尺、鉆孔、地層、富水性分區(qū)及圖例等對象構(gòu)成[19-20].如圖1所示，其中，比例尺對象包括比例尺橫線、比例尺短豎線、比例尺標(biāo)注；標(biāo)尺對象包括標(biāo)尺豎線、標(biāo)尺刻度線、刻度文本；鉆孔對象包括鉆孔豎線、鉆孔上下端短橫線，以及鉆孔原始編號、孔口高程、鉆孔深度3個(gè)標(biāo)注；地層對象包括地層線、地層面、地層時(shí)代代號、承壓含水層代號與地層巖性標(biāo)注；圖例所含對象有圖元符號和圖例文本標(biāo)注.

為提高剖面圖自動(dòng)繪制效率，對圖中各對象進(jìn)行分類合并、統(tǒng)一處理.將剖面圖中所有標(biāo)注文本對象存入文本圖層，設(shè)置屬性有坐標(biāo)值、顏色、字體、文本和偏移值等.將所有比例尺、標(biāo)尺、鉆孔、地層的線對象分別存入比例尺圖層、標(biāo)尺圖層、鉆孔線圖層以及地層線圖層，設(shè)置其共同屬性有坐標(biāo)值、偏移值、渲染符號、顏色、線寬等；將所有地層、富水性分區(qū)、圖例的面對象分別存入地層面圖層、富水性分區(qū)圖層及圖例圖層，設(shè)置地層面圖層中的對象屬性為坐標(biāo)序列、地層時(shí)代、地層巖性、圖元符號，富水性分區(qū)圖層中對象屬性為坐標(biāo)值、含水層代號、單井涌水量、顏色，圖例圖層中對象屬性為坐標(biāo)值、偏移值、圖元符號及顏色等.

明確水文地質(zhì)剖面圖中輔助要素的各對象間拓?fù)潢P(guān)系，即比例尺短豎線下端與比例尺橫線連接，比例尺標(biāo)注參照點(diǎn)的縱軸坐標(biāo)與短豎線上端坐標(biāo)一致；左邊標(biāo)尺刻度線的右端與標(biāo)尺豎線連接，刻度文本位置參照點(diǎn)與刻度線左端點(diǎn)重合；右邊標(biāo)尺刻度線的左端與標(biāo)尺豎線連接，刻度文本參照點(diǎn)與刻度線右端點(diǎn)重合.

圖1 水文地質(zhì)剖面圖對象構(gòu)成Fig.1 Object composition of hydrogeological profile

構(gòu)建水文地質(zhì)剖面圖中點(diǎn)對象、線對象和面對象的數(shù)據(jù)模型.將剖面圖主圖中各要素抽象為點(diǎn)、線、面，繪制矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下的水文地質(zhì)剖面圖，其基本幾何對象為鉆孔線和地層線.鉆孔線和地層線相交產(chǎn)生地層點(diǎn)；地層線與另一地層線相交產(chǎn)生地層線交點(diǎn)；多條地層線閉合生成地層面、透鏡體和地層尖滅；地層面包含鉆孔底端標(biāo)注、地層巖性標(biāo)注、地層時(shí)代標(biāo)注及含水層代號標(biāo)注的參照點(diǎn)；地層線和富水性分區(qū)相交產(chǎn)生了剖面線與富水性分區(qū)多邊形交點(diǎn)；連接對應(yīng)的各剖面線與富水性分區(qū)多邊形交點(diǎn)，形成閉合區(qū)域?yàn)楹畬痈凰苑謪^(qū)多邊形.地層點(diǎn)、地層線交點(diǎn)以及剖面線和富水性分區(qū)多邊形交點(diǎn)派生于點(diǎn)；地層線、鉆孔線和剖面線派生于線；地層面與富水性分區(qū)派生于面.地層點(diǎn)組成鉆孔線；地層點(diǎn)和地層線的交點(diǎn)構(gòu)成地層線；地層面對象包括透鏡體和地層尖滅；剖面線與富水性分區(qū)多邊形交點(diǎn)在地質(zhì)剖面圖上體現(xiàn)為地層線與富水性分區(qū)的交點(diǎn).水文地質(zhì)剖面圖中點(diǎn)、線、面對象的數(shù)據(jù)模型用UML構(gòu)建如圖2所示.

圖2 點(diǎn)、線、面對象數(shù)據(jù)模型UML圖Fig.2 UML diagram of point，line，surface object data model

2 剖面線與富水性分區(qū)空間拓?fù)潢P(guān)系

剖面線在平面中表現(xiàn)為多條“線段”[21]；剖面線的端點(diǎn)即為水文地質(zhì)鉆孔點(diǎn)，在平面中表現(xiàn)為“點(diǎn)”[22]；含水層富水性分區(qū)在平面中表現(xiàn)為一個(gè)封閉的不規(guī)則“多邊形”.討論剖面線與富水性分區(qū)多邊形空間關(guān)系即是研究在二維空間中線段和多邊形之間的交點(diǎn)問題.

1)點(diǎn)和線段之間的空間關(guān)系包含點(diǎn)在線段上和兩者無聯(lián)系.

判別方法：給定G點(diǎn)的x坐標(biāo)值介于線段MN兩端點(diǎn)的x坐標(biāo)值兩側(cè)，且G點(diǎn)和端點(diǎn)M或端點(diǎn)N斜率和MN線段斜率相同，若滿足相等條件，則G點(diǎn)位于線段MN上.如圖3(a)所示，若y2

2)線段和線段之間的空間關(guān)系包括兩條線段之間相交和兩條線段之間無聯(lián)系.

判別方法：存在兩條線段MN與線段HP，先整體平移兩線段，讓線段MN的左端點(diǎn)M和坐標(biāo)原點(diǎn)重合，再整體旋轉(zhuǎn)線段MN與線段HP，使線段MN和X軸的正方向相一致.如圖3(c)所示，若線段HP的兩個(gè)端點(diǎn)H和端點(diǎn)P的y坐標(biāo)值yh，yp均大于零或者均小于零，即線段MN與線段HP之間不相交；若線段HP的兩個(gè)端點(diǎn)位于X軸異側(cè)，此時(shí)直線MN和直線HP會(huì)存在交點(diǎn)，且交點(diǎn)會(huì)落于X軸，如果交點(diǎn)位于X軸的負(fù)方向上，即線段MN與線段HP之間不相交；若交點(diǎn)落于X軸正方向上，而交點(diǎn)的X坐標(biāo)值大于線段MN的長度值，則線段MN與線段HP之間不相交.其余情況中，線段MN與線段HP之間存在相交關(guān)系.

3)點(diǎn)和多邊形之間的空間關(guān)系分為點(diǎn)位于多邊形內(nèi)、點(diǎn)位于多邊形外、點(diǎn)位于多邊形上(或多邊形的某條邊上).

圖3 點(diǎn)與線、點(diǎn)與多邊形、線與線之間的空間關(guān)系Fig.3 Spatial relationship between points and lines，points and polygons，lines and lines

判別方法：可將判斷點(diǎn)與多邊形的空間關(guān)系轉(zhuǎn)換為判斷點(diǎn)和多邊形某條邊的空間關(guān)系.判斷點(diǎn)在多邊形內(nèi)側(cè)或外側(cè)，只需判斷點(diǎn)位于多邊形每條邊的左側(cè)或右側(cè).如圖3(b)所示，右側(cè)光源照射下，多邊形MNHPW的每條邊(線段)將和Y軸上各自邊(線段)的投影線段構(gòu)成一個(gè)封閉的梯形，如梯形MNN′M′等.此時(shí)，只要計(jì)數(shù)給定G點(diǎn)在這些梯形內(nèi)出現(xiàn)的頻次，如點(diǎn)G1在某條邊對應(yīng)的梯形區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計(jì)次數(shù)N加1，最終判斷N是否為偶數(shù)，若N為偶數(shù)(含0)，則G點(diǎn)在多邊形外(如點(diǎn)G2)；反之，G點(diǎn)位于多邊形內(nèi).

4)線段與多邊形的空間位置關(guān)系分為3種，多邊形包含線段、多邊形與線段相交以及多邊形與線段無關(guān)聯(lián).

判別方法：判斷線段與多邊形的各條邊是否相交，若是，則線段與多邊形屬于“相交”關(guān)系.如果線段與多邊形的任何邊都不相交，接著判斷線段的任一個(gè)端點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部，若是，則整條線段肯定在多邊形內(nèi)；若不是，則整條線段都在富水性分區(qū)外部.用步驟2)中的判別方法去判斷線段是否與多邊形的各條邊相交，如果都不相交，可以用步驟3)中的判別方法去判斷線段的某個(gè)端點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部，如果在，那么整個(gè)線段必然在多邊形內(nèi)部；否則，整個(gè)線段必然在多邊形外部.

3 剖面圖自動(dòng)生成步驟

3.1 獲取瀏覽器前端數(shù)據(jù)

獲取的數(shù)據(jù)包括3類：用戶在地圖上選擇的鉆孔基本信息、鉆孔地層信息以及剖面線與各富水性分區(qū)多邊形的交點(diǎn)信息.其中，每一條鉆孔記錄對應(yīng)多個(gè)地層記錄.用post請求選擇鉆孔的基本信息和地層信息對應(yīng)的json對象；將json對象轉(zhuǎn)換為鉆孔集合KZ={kz，i|i=1，2，…，NZ}和鉆孔地層集合CD={cD，il|i=1，2，…，NZ，l=1，2，…，ND，i}，其中，kz，i表示第i個(gè)鉆孔，NZ表示鉆孔數(shù)量，cD，il表示屬于第i個(gè)鉆孔的第l個(gè)地層，ND，i表示屬于第i個(gè)鉆孔的地層數(shù)量.

用post請求獲取鉆孔集合KZ按空間順序連線形成的剖面線LI與各富水性分區(qū)圖層中的多邊形交點(diǎn)的json對象；將各富水性分區(qū)圖層中的含水層在空間上相鄰或嵌套的富水性分區(qū)多邊形看成一個(gè)整體Phydro，若Phydro與剖面線LI相交則產(chǎn)生一個(gè)相交信息，從而將json對象轉(zhuǎn)換為剖面線LI與富水性分區(qū)多邊形的相交信息集合：

FSXFQ={fsxk(a，{bm(ksz，ds，de，lys)|m=0，1，2，…，n})|k=0，1，2，…，h}.

(1)

式中：fsxk為含水層k的整體Phydro與剖面線LI的相交信息；h為h個(gè)含水層的Phydro與剖面線LI相交；a為fsxk含水層屬性，取值為 “潛水含水層”“I承壓含水層”“II承壓含水層”“III承壓含水層”“IV承壓含水層”；bm為剖面線LI與fsxk的Phydro相交形成的第m個(gè)線段；n為線段數(shù)量；ksz為起始鉆孔編號；ds為起始距離，交點(diǎn)與起始鉆孔點(diǎn)之間的距離；de為終止距離，交點(diǎn)與終止鉆孔點(diǎn)之間的距離；lys為該富水性分區(qū)的單井涌水量.

3.2 處理地層信息

3.3 剖面圖整體框架

(2)

KZYj=GK，j.

(3)

式中：(KZXj，KZYj)為第j個(gè)鉆孔在剖面圖上的坐標(biāo)；(RXj，RYj)為第j個(gè)鉆孔(x，y)的坐標(biāo)；(RXj-1，RYj-1)為第j-1個(gè)鉆孔(x，y)的坐標(biāo)；scaleX為縮放系數(shù)；GK，j為第j個(gè)鉆孔的孔口高程值.

以(xmin，ymin)和(xmin，ymax)為兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)生成左邊標(biāo)尺豎線，以(xmax，ymin)和(xmax，ymax)為兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)生成右邊標(biāo)尺豎線，其中，xmin=0，xmax為KZ′最后一個(gè)鉆孔的x坐標(biāo)值加上s，[]表示取整.

ymin=([Gmin/s]-2)s，

(4)

(5)

式中：s為標(biāo)尺每段距離；Gmax為所有鉆孔的孔口高程最大值；Gmin為所有鉆孔的孔口高程減去鉆孔深度的最小值.

生成剖面圖標(biāo)題及各類標(biāo)注文本.從ymax到y(tǒng)min，循環(huán)生成所有標(biāo)尺刻度線，左側(cè)標(biāo)尺刻度線坐標(biāo)為(xmin-offsetX，ymax-r*s)和(xmin+offsetX，ymax-r*s)，右側(cè)標(biāo)尺刻度線坐標(biāo)為(xmax-offsetX，ymax-r*s)和(xmax+offsetX，ymax-r*s)，其中，r為從0到(ymax-ymin)/s的整數(shù)，offsetX為刻度線左、右端點(diǎn)與中間豎線的x坐標(biāo)的偏移值.根據(jù)標(biāo)尺刻度線的坐標(biāo)，生成左右標(biāo)尺刻度文本，并將所有標(biāo)尺的刻度線和刻度文本加入標(biāo)尺圖層中.以(KZXj，KZYj)和(KZXj，KZYj-hD，j)(KZXj，KZYj-hD，j)為兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)生成每個(gè)鉆孔j對應(yīng)的豎線，其中hD，j為鉆孔j的鉆孔深度值，j=1，2，…，NZ；以(KZXj-offsetX，KZYj)和(KZXj+offsetX，KZYj) 兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)生成鉆孔j上下端點(diǎn)處的短橫線；生成鉆孔標(biāo)注文本，包括鉆孔頂端標(biāo)注和鉆孔底端標(biāo)注，一并存入鉆孔線圖層中.

3.4 繪制含水層與隔水層

圖4 水文地質(zhì)剖面圖地層線的繪制Fig.4 Drawing of stratigraphic line in hydrogeological profile

1)繪制地層線

遍歷所有鉆孔中都存在的地層，并從左邊標(biāo)尺刻度線經(jīng)過所有鉆孔的相同地層點(diǎn)到右邊標(biāo)尺刻度線連接一條地層線，如圖4所示，圖中標(biāo)注為①到⑤的線即為簡單地層線，將該地層線加入地層線圖層中，同時(shí)記錄該地層線對應(yīng)的地層序號，并將所有被連接的地層對應(yīng)的地層點(diǎn)連接標(biāo)識值更新為1.

對于地層點(diǎn)連接標(biāo)識值為0的地層，按照地層序號從小到大的順序排列，并獲取地層序號關(guān)聯(lián)的所有鉆孔和地層，存入集合CUD={(unof，DU，f)|f=0，1，2，…，NF}中，其中，DU，f={(kZ，fj，cD，fjl)|j=1，2，…，NZ，l=1，2，…，JD，j}，unof為排序中第f地層，NF為地層序號數(shù)量，DU，f為unof相關(guān)的鉆孔和地層形成的二元組，kZ，fj代表unof所屬的第j個(gè)鉆孔，cD，fjl表示unof所屬的第j個(gè)鉆孔的第l個(gè)地層；依次按圖5所示流程生成剩余地層線，保存所有地層線.最后采用樣條函數(shù)對生成的地層線進(jìn)行光滑，并保存所有坐標(biāo)序列.

2)處理包含地層并繪制地層面

處理地層中多邊形包含的問題并繪制渲染地層面.透鏡體或存在尖滅的地層與其他從左到右連續(xù)的地層面之間存在包含關(guān)系，根據(jù)各地層在鉆孔上地層點(diǎn)的y坐標(biāo)值可以判斷出地層面之間的包含關(guān)系，按包含關(guān)系從外到內(nèi)依次存儲各地層的上下界線.根據(jù)從上到下的順序先生成從左到右的連續(xù)地層，再對剩下未處理的地層線，按地層多邊形上邊界和下邊界的含水層名稱相同，生成帶尖滅的地層面或透鏡體.根據(jù)生成的地層面坐標(biāo)序列創(chuàng)建面類型的Graphic對象，設(shè)置投影，記錄對應(yīng)的屬性字段值，存入地層面圖層，并根據(jù)地層面對應(yīng)的地層屬性，選擇相應(yīng)圖元符號填充.

圖5 剖面地層線生成流程圖Fig.5 Flow chart of profile stratigraphic line generation

3.5 構(gòu)建富水性分區(qū)

圖6 富水性分區(qū)多邊形邊界生成Fig.6 Water abundance partition polygon boundary generation

根據(jù)富水性分區(qū)集合中記錄的起始鉆孔點(diǎn)，以及各含水層富水性分區(qū)線段相對于起始鉆孔點(diǎn)的距離，將該距離除以確立的X方向的縮放系數(shù)，即可得到各含水層富水性分區(qū)相對于起始鉆孔的位置.假設(shè)I承壓含水層存在富水性分區(qū)，則對I承壓含水層的地層面坐標(biāo)序列進(jìn)行遍歷，找出如圖6所示地層線上x坐標(biāo)值為s的點(diǎn)C，以及線上單井涌水量值與點(diǎn)C相同的點(diǎn)D，并根據(jù)點(diǎn)C左側(cè)的點(diǎn)A和右側(cè)的點(diǎn)B的坐標(biāo)值計(jì)算得到點(diǎn)C的y坐標(biāo)值，以及根據(jù)點(diǎn)D左側(cè)的點(diǎn)和右側(cè)的點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算得到點(diǎn)D的y坐標(biāo)值，同理對含水層的地層面下邊界地層線坐標(biāo)進(jìn)行遍歷，計(jì)算得到點(diǎn)E和點(diǎn)F的y坐標(biāo)值；判斷出含水層上邊界地層線位于點(diǎn)C和點(diǎn)D之間，以及含水層下邊界地層線位于點(diǎn)E和點(diǎn)F之間的所有點(diǎn)，所有點(diǎn)按順時(shí)針順序排列生成富水性分區(qū)面CEFD的坐標(biāo)序列，并存入富水性分區(qū)面圖層.按同樣方法生成其他含水層的富水性分區(qū)多邊形，并記錄單井涌水量.根據(jù)已經(jīng)生成的富水性分區(qū)多邊形，設(shè)置投影，并根據(jù)單井涌水量值進(jìn)行分級設(shè)色.

4 實(shí)例應(yīng)用

4.1 研究區(qū)概況

研究樣區(qū)為中國東部沿海南通市地區(qū)，屬于長江三角洲下游，地勢西高東低.涵蓋通州區(qū)、崇川區(qū)、港閘區(qū)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，面積約800 km2.地理坐標(biāo)為31°47′～32°10′N和120°40′～121°7′E.研究區(qū)內(nèi)共布設(shè)36個(gè)水文地質(zhì)鉆孔，鉆孔地層和含水層、隔水層劃分資料詳細(xì)，可利用程度高.南通市地處長江三角洲沉積環(huán)境，350 m淺的沉積物以河床相為主，砂層發(fā)育，厚度大，顆粒粗，有利于孔隙地下水的富集和運(yùn)移.研究區(qū)地下水主要為孔隙地下水，由上至下分為孔隙潛水含水層和孔隙第I、第Ⅱ、第III承壓含水層，各個(gè)含水層之間存在隔水層.

4.2 剖面圖自動(dòng)繪制

從前端獲取在地圖上選擇的鉆孔基本信息和鉆孔地層信息.底圖基于天地圖CGCS2000，選擇以鉆孔TZ3，TZ7，TZ15為例，鉆孔TZ3的地層數(shù)量DJ1為17，鉆孔TZ7的地層數(shù)量DJ2為24，鉆孔DJ3的地層數(shù)量為18.

以鉆孔TZ3為起點(diǎn)，鉆孔TZ15為終點(diǎn)，依次連接3個(gè)鉆孔構(gòu)成一條剖面線段L.加載空間圖層，確定空間投影編號為4554，并進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換.進(jìn)行地層合并處理，將各鉆孔中含水層名稱相同的相鄰地層數(shù)據(jù)進(jìn)行合并.

生成剖面圖整體框架，由于剖面圖兩端有標(biāo)尺，本例中最左側(cè)鉆孔的x坐標(biāo)設(shè)置為50 m，標(biāo)尺的刻度線左、右端點(diǎn)與中間豎線的x坐標(biāo)偏移值設(shè)為2.將所有標(biāo)尺的線對象加入標(biāo)尺圖層設(shè)置渲染方式為簡單線要素，顏色為黑色，寬度為1.

生成鉆孔標(biāo)注文本，包括鉆孔頂端標(biāo)注和鉆孔底端標(biāo)注.鉆孔頂端標(biāo)注為鉆孔原始編號和孔口高程，鉆孔底端標(biāo)注為鉆孔深度.

①鉆孔原始編號Graphic對象，標(biāo)注點(diǎn)坐標(biāo)：(KZXi，KZYi)，X方向上偏移：0，Y方向上偏移：18，文本內(nèi)容：鉆孔原始編號；

②孔口高程Graphic對象，標(biāo)注點(diǎn)坐標(biāo)：(KZXi，KZYi)，X方向上偏移：0，Y方向上偏移：6，文本內(nèi)容：鉆孔的孔口高程值；

③鉆孔底端Graphic對象，標(biāo)注點(diǎn)坐標(biāo)：(KZXi，KZYi-hD，i)，X方向上偏移：0，Y方向上偏移：-12，文本內(nèi)容：鉆孔的深度值.

4.3 富水性分區(qū)生成

連接地層線，標(biāo)記透鏡體和地層點(diǎn).對未處理地層排序并連接，采用樣條函數(shù)對生成的地層線進(jìn)行光滑，并保存所有坐標(biāo)序列.基于剖面線長度和鉆孔深度綜合考慮設(shè)定所需比例尺，根據(jù)從上到下的順序先生成從左到右的連續(xù)地層.對剩下未處理的地層線，按地層多邊形上邊界和下邊界的含水層名稱相同，生成帶尖滅的地層面或透鏡體.最后根據(jù)地層面對應(yīng)的地層屬性，選擇相應(yīng)圖元符號填充生成地層面.

如圖7所示，計(jì)算得到各含水層富水性分區(qū)相對于起始鉆孔的位置，分別對潛水含水層，I承壓、II承壓、III承壓含水層進(jìn)行判斷，判斷是否存在富水性分區(qū).并依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《綜合水文地質(zhì)圖圖例及色標(biāo)(GB/T 14538—93)》，判斷每個(gè)富水性分區(qū)多邊形的單井涌水量值，若單井涌水量值大于3 000 m3/d，則用深灰色半透明填充；若單井涌水量值在1 000 m3/d～3 000 m3/d之間，則用灰色半透明填充；若單井涌水量值在300 m3/d ～1 000 m3/d之間，則用淺灰色半透明填充；若單井涌水量值小于300 m3/d，則用更淺的灰色半透明填充；否則用白色填充.

圖7 基于瀏覽器端的水文地質(zhì)剖面圖自動(dòng)生成Fig.7 Automatic generation of hydrogeological profile based on browser

5 結(jié)語

本研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域知識，分析水文地質(zhì)剖面特征，構(gòu)建水文地質(zhì)剖面的數(shù)據(jù)模型，并結(jié)合GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)剖面圖和富水性分區(qū)的自動(dòng)生成.該自動(dòng)繪制方法快速成圖，具備較高的自動(dòng)化程度，減輕了制圖者的工作量，有助于用戶圖文并茂地獲取所需要的水文地質(zhì)信息.以“B/S”結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，方便數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)維護(hù)以及剖面圖中空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的快速互查.同時(shí)，該方法通過分析水文地質(zhì)剖面特征，總結(jié)地層空間分布的常見類型，解決了地層限制、地層尖滅等計(jì)算機(jī)處理難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)體透鏡體和地層尖滅的自動(dòng)繪制，通過分析剖面線與富水性分區(qū)多邊形的空間拓?fù)潢P(guān)系，增加了對富水性分區(qū)的繪制，將富水性分區(qū)信息與地層信息結(jié)合，有助于人們認(rèn)知地下水含水層的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地層的沉積規(guī)律以及地下水在空間的分布規(guī)律，為水文地質(zhì)工作者更全面認(rèn)識區(qū)域水文地質(zhì)條件、進(jìn)行更準(zhǔn)確的決策分析提供技術(shù)支撐.