空間平面與露頭地質圖

空間平面與岩層露頭出露地質圖製作

(空間平面研空間平面與露頭地質圖究系列之十一)

1. 前言

在技師報第XX期刊登的「地質圖V字形法則解說」文中，雖然有介紹過V字形法則，但未曾討論如何利用電腦繪製出露地質圖。本報告主要是探討如何D.I.Y設計電腦程式繪製出露地質圖及如何利用非地質套裝軟體繪製出露地質圖。

2. 露頭出露地質圖製圖原理介紹

如圖2.1左半部所示的兩傾斜平面中，上平面(最高等高線高程為z_1R，最低等高線為z_2R)，與下平面(最高等高線高程為z_2C，最低等高線為z_1C)。兩平面在上平面上高程z_2R與z_1R間必有高程z_R=z_C，即兩平面在高程相等處相交。另觀察右半部為地形圖等高線z=z_C線段PQ與傾斜岩層平面的關係，點

P處高程差Delz1=(z_2R-z_C)>0，Q處高程差Delz2=(z_1R-z_C)<0，即delz1*delz2<0.，故線段PQ間必存在有一點M其等高線高程與岩層高程相等，即z_R=z_C。此點M即為岩層在地形等高線的出露線，P、Q、M點間之距離關係為：

L1=L*abs(Delz2)/(abs(Delz1)+abs(delz2))。

圖2.1傾斜地層構造與地形關係示意圖

利用電腦繪製出露地質圖時，可將地形圖等高線視為由若干折線組成，求高程相同之構造平面及地形等高線交點(出露點)，將所有出露點按x(或y值)依小、大排列，必要時需以人工修正不合理之少數點位次次序，最後再以圓滑曲線連接。

有關電腦繪製露頭等高線作業程序，可歸納為：

(1)載入3D等高線資料後繪製等高線地形圖。

(2)依據岩層傾向/傾角及露頭資料，計算岩層平面方程式 ax+by+cz=d(d≠0)，並在地形圖繪製出露點。

(3)計算每一等高線多重線每一個線段起終點岩層平面與等高線高程差delz1與delz2，如delz1* delz2<=0，計算及記錄出露點座標。

(4)計算相鄰兩等高線起點與起點，終點與終點連線岩層平面與等高線的高程差delz1與delz2，如delz1* delz2<=0，計算及記錄出露點座標。

(5)將所有出露點依x座標值小、大值排列，並繪製出露多重線。

(6)延長出露多重線起點及終點至圖幅邊界外。

圖E9.3.2地層構造出露地質圖(060/30)

3. 如何利用非地質專業軟體製作地質圖

以下所介紹是如何利用現成『合法』之非地質專業軟體製作出露地質圖之觀念。我們在此強調『合法軟體』就是希望讀者合法購買擁有軟體，尊重他(她)人智慧財產權。

如果讀者手上有合法之土石方計算套裝軟體，如早期Ms D os版本之Earthworks(Softdesk Inc.產品，視窗版本之土木工程設計(如Land desktop3……等)，及國人西谷公司開發之道路工程設計Westv軟體等等，利用其計算土石方工具來製作地質圖，亦會有不錯之意外成效。

一般土木工程土石方整地工程，土石方計算法中之方格計算法，多利用整地前之現有地形圖為基準面，將地形數位化(DTM，Digital Terrain Model)做為第一個參考曲面，設計整地後之等高線數位化後做為第二個參考曲面，將兩個曲面疊合，在圖幅範圍內利用方格計算其挖填高及挖填方，並繪製挖填高差等高線。利用土石方之方格法繪製岩石露頭地質圖與一般整地工程相同，多以現況地形圖為第一個參考曲面，而第二個參考曲面(即岩層不連續面)則不像一般整地工程那麼複雜，只要二、三條多重線(Pline)即可搞定。有關製圖之步驟簡述如下：

3.1地形圖數位化

如讀者拿到是測量完成之3D地形圖圖檔，則就不必大費周章，只要依套裝軟體指示直接輸入即可。如不是3D圖檔，是一般無高程之2D圖檔，而讀者使用的市Softdesk或Autodesk系列產品，則可利用該等軟體之等高線指令直接指定等高線高程，使用上相當簡便。否則只有用Cad之『Change』指令，以改變性質之高程選項(Ele.)指派等高線高程，工作比較煩瑣。如連2D之圖檔也沒有，就只好將地形圖分區掃瞄成底圖，先用Cad描繪成2D圖檔，然後再數位化。將已數位化之地形圖輸入電腦軟體，以建立第一個參考曲面，命名為曲面EG1。

3.2 建立第二個參考曲面

通過露頭處先畫一條與露頭走向線垂直之傾向線貫穿全圖幅，然後在傾向線兩端作兩條與露頭走向平行之走向線(線長應使其能涵蓋全圖幅為宜)，量測兩走向線與至露頭處走向線之距離，假定其分別為d(構造不連續面高程較大者，注意不一定是地形圖高程較大者)，d(構造不連續面高程較低者)，如露頭處之高程為z，則距離d處之高程為(z+)，距離d處之高程為(z-)。以此二、三條多重線之等高線建立第二個參考曲面FG1。