專利名稱：一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于地球物理場數據的地質體三維可視化技術領域，尤其涉及一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法。
背景技術：
隨著地質勘探的深入和各種地球物理探測技術不斷發(fā)展和完善，采用地球物理方法探測地質體，從而取得地質體結構參數已經是比較普遍的手段。由此，地球物理數據的計算可視化需求也日益增多。如何把大量甚至海量的枯燥的地球物理數據轉化或模擬成為地質科學家能夠看的到、摸得著的地質體三維模型成為目前研究的熱點。
在地質體三維模擬領域，前人提出了30余種地質空間構模方法，可以將其歸納為基于面模型、基于體模型和混合模型三大類構模體系。
其中，基于面模型的構模方法側重于三維空間實體的表面表示，如地形表面、地質層位、建筑物以及地下采礦工程的輪廓和空間框架。通過表面表示3D空間目標輪廓，缺點是由于缺少3D幾何描述和內部屬性記錄而難以進行3D空間查詢和分析。
體模型是基于3D空間的體元分割和真3D實體表達，體元的屬性可以獨立描述和存儲，因而可以進行3D空間操作和分析。
混合模型，雖然可以解決地質體重斷層或結構面等復雜情況的構模問題，但是空間實體的拓撲關系不容易建立。
傳統的地球物理信息的表達主要有兩種，其一是采用平面圖和剖面圖進行表達，例如電測深剖面圖、電測深平面圖等；其二是采用透視和軸測投影原理，將三維地球物理信息進行透視制圖，或投影到兩個以上的平面上進行組合表達，以增強三維視覺效果，提高人們的三維理解和認知水平。
縱觀上述兩種方式，有如下缺點第一，平面圖和剖面圖以及他們的組合表達是二維信息，而地質體結構具有三維空間特征，這種傳統的表達方式必然導致地質信息的不完整。
第二，通過二維的地球物理信息挖掘具有三維空間特征的地質信息非常困難。
在過去幾十年里，研究提出了30余種地質空間構模方法，可以將其歸納為基于面模型(facial model)、基于體模型(volumetric model)和混合模型(mixed model)3大類構模體系。其中，基于體模型的四面體建模被認為是表達和重構地質體的最佳結構。
國外，Lattuada(1997)等人對3DDT(3 Dimensional DelaunayTriangulation)在地質領域內的應用進行了研究，研究工作表明四面體格網能很好地用于地質體的3維建模但對具體的建模工作，特別是關于地質體屬性的處理沒有作深入的探討。
另外，法國Nancy大學的J.L.Mallet教授推出了GOCAD軟件，在建模過程中采用了適應能力很強的三角剖分和四面體剖分技術，達到了半智能化建模的世界最高水平(孫敏，2002)。
國內，中國地質大學的楊三女(2003)做過四面體網格剖分的研究，但未見其實際應用。同濟大學趙勇(2005)研究了三維Delaunay四面體剖分方法并將它應用到基于地震數據的地質建模中。
北京大學孫敏(2002)等做過基于四面體格網的3維復雜地質體重構的基礎研究，指出四面體格網是目前表達和重構地質體的最佳結構，同時提出了以簡化的面約束條件重構各類復雜地質體的方法及表達具有屬性漸變和屬性突變特性的地質體的方法。但是，他采用的原始數據是隨意生成空間任意點的原始數據，數據量較小，而且是單純的基于數學方法生成三維地質模型，主要浪費了計算時間和計算機存儲空間，導致模型的生成效率不高，實用性不強。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，以實現基于地球物理場數據的地質體三維可視化。
(二)技術方案為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，該方法包括A、讀取采集并整理好的地球物理場數據，將讀取的數據存儲為對象數組，并對讀取的數據進行統計分析，獲取數據的空間分布特征；B、根據數據的空間分布特征將對象數組中的數據點組合構建成具體的空間多面體模型；C、繪制并顯示構建的空間多面體模型，對繪制的空間多面體模型進行可視化操作。
上述方案中，步驟A中所述地球物理場數據包括高密度電法數據和大地電磁測深數據兩種類型，所述地球物理場數據構成數據文件，該數據文件具有的字段包括三維坐標x、y、z和數據測試空間點位的點號、線號、層號，該數據文件的格式為Access、Excel或SQL Server。
上述方案中，所述地球物理場數據為高密度電法數據，步驟B中所述構建的空間多面體模型為空間四面體和空間五面體兩種空間多面體模型；所述地球物理場數據為大地電磁測深數據，步驟B中所述構建的空間多面體模型為空間四面體一種空間多面體模型。
上述方案中，步驟A中所述對讀取的數據進行統計分析后，進一步顯示統計分析的結果。
上述方案中，所述顯示統計分析的結果具體包括以下顯示方式折線圖、柱狀圖、曲線圖、點圖、餅圖、面積圖或散點圖，且所述圖形以二維或三維方式顯示。
上述方案中，步驟C中所述對繪制的空間多面體模型進行可視化操作包括對構建的空間多面體模型進行顯示、透明度、燈光、反走樣、消隱、著色、融合、紋理貼圖和邊界處理，為三維地質模型的顯示增添逼真的效果；和/或對構建的空間多面體模型進行切割、透明處理、顏色設置和屬性查詢操作，以多種可視化的形式展現三維地質模型；和/或對構建的空間多面體模型進行放大、縮小、平移、旋轉操作，實現以不同的角度、大小、方向、方式來展示地質體模型。
上述方案中，所述對構建的空間多面體模型進行顯示處理包括數據點、線框和填充三種顯示模式；所述對構建的空間多面體模型進行透明度處理用于控制模型的透明性，顯示地球物理參數的空間分布特征；所述對構建的空間多面體模型進行燈光處理是用燈光來增強模型的真實感；所述對構建的空間多面體模型進行反走樣處理用于消除模型中點、線、面顯示中的鋸齒線；所述對構建的空間多面體模型進行消隱用于使距離視點近的物體遮擋距離視點遠的物體；所述對構建的空間多面體模型進行著色用于控制模型的著色方式，包括單一著色方式與光滑著色方式；所述對構建的空間多面體模型進行切割操作用于對模型進行剖切以展示模型內部的結構；所述對構建的空間多面體模型進行透明化處理操作用于對任意地球物理參數范圍內的區(qū)間進行設置，顯示某一地球物理屬性值區(qū)間的地質體；所述對構建的空間多面體模型進行顏色設置操作用于對模型按照地球物理屬性值進行分段設色；所述對構建的空間多面體模型進行屬性查詢操作用于通過鼠標直接點擊地質模型，顯示地質模型的屬性信息；所述對構建的空間多面體模型進行放大和縮小操作是以等倍率改變模型的大??；所述對構建的空間多面體模型進行平移操作是利用鼠標改變模型在屏幕上的位置；所述對構建的空間多面體模型進行旋轉操作是利用鼠標直接控制模型的旋轉角度。
上述方案中，所述數據點顯示模式顯示數據點，其中包括插值的數據點
所述線框顯示模式顯示模型數據點之間的聯結，即模型的骨架；所述填充顯示模式顯示經過著色與平滑處理后顯示的模型所述單一著色方式利用一種顏色區(qū)填充一個多邊形；所述光滑著色方式根據不同頂點對多邊形顏色進行填充。
上述方案中，步驟C中所述對繪制的空間多面體模型進行可視化操作進一步包括在構建空間多面體模型時對數據進行插值。
上述方案中，對于不同的數據類型，所述數據插值采用不同的插值方式進行。
(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，將高密度電法數據、大地電磁測深數據兩種地球物理方法的勘探結果做成三維地質體模型，為地質人員提供形象、直觀、動態(tài)的地球物理反演資料。同時，本發(fā)明也將推動這兩種地球物理勘探方法的廣泛應用和發(fā)展。
2、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，首次利用Microsoft公司最新推出的C#語言，并且基于Microsoft.NET平臺開發(fā)了地質體三維可視化應用程序，實現了在快速開發(fā)的同時又可以調用底層平臺所有功能的完美結合。
3、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，提出了多種地質模型可視化處理方案，可以直接三維交互的方式對模型進行平移、放縮、旋轉、切割；對地球物理數據進行統計分析、自定義顏色區(qū)間、實現了空間數據的插值等功能。另外，還實現了透明、消隱、光照、多種顯示模式等可視化功能。
4、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，將地質學、地球物理學等傳統學科與現代信息技術相結合，綜合多學科優(yōu)勢，充分利用地質原理、地球物理方法、鉆探技術、3S技術，建立了從數據采集、分析和處理到三維模型構建的信息鏈。
5、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，人工干預工作少，自動化程度高，完全能夠適應野外快速勘探測量需求，應用前景非常好。
6、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，不規(guī)則四面體模型利于拓撲關系的建立，是進行地質空間分析和模型信息可視化挖掘的基礎，為地質問題提供決策支持。
7、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，不規(guī)則四面體模型是二維TIN在三維空間的延伸。四面體本身是面最少的體元結構，可以表達任意復雜的地質體。因此，非常便于表達各種規(guī)則體及其不規(guī)則體，四面體模型是體元模型的發(fā)展趨勢。
8、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，能夠把大量甚至海量的枯燥的地球物理數據轉化或模擬成為地質科學家能夠看的到、摸得著的地質體三維模型。
9、本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，在三維建模中建模算法的實現通常與其使用的數據模型有很大的關系，數據模型建立的好，對于算法的效率有很大的促進作用，而且算法的實現過程中也應該最大限度的利用數據中的一些默認的規(guī)則順序等，以提供算法執(zhí)行的效率，這就是本發(fā)明提出的基于知識的地質體建模。


圖1為四面體的結構示意圖；圖2為本發(fā)明提供的基于地球物理場數據的地質體三維可視化的方法流程圖；圖3為高密度電法數據點空間位置示意圖；圖4為空間六面體剖分示意圖；圖5為空間五面體剖分示意圖；圖6為依照本發(fā)明第一個實施例某工作區(qū)第六區(qū)塊整體效果圖；圖7為依照本發(fā)明第一個實施例某工作區(qū)第六區(qū)塊切割效果圖；圖8為依照本發(fā)明第一個實施例透明效果圖；圖9為依照本發(fā)明第二個實施例某工作區(qū)MT數據測量結果整體效果圖；圖10為依照本發(fā)明第二個實施例某工作區(qū)MT數據測量結果切割效果圖；圖11為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的統計分析曲線圖與柱狀圖；圖12為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的統計分析餅圖與面積圖；圖13為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的正面透視圖；圖14為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的背面透視圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
下面首先介紹本發(fā)明的實現原理本發(fā)明提供的這種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，采用四面體建模方法，基于地球物理數據建立三維地質模型，同時也提供了多種對模型進行觀測剖析的工具，使得用戶可以對模型進行更深入的了解。
四面體法是多面體法的一種，屬于體建模方法。四面體是體元素的最小單元，任何復雜變形地質體總是可以劃分為一定數量的不規(guī)則四面體，四面體法的數據結構描述各四面體的空間形態(tài)及其相互之間的拓撲關系。因此，四面體法不僅可以描述地質體的表面形態(tài)，通過體函數插值，還可以描述地質體內部的結構、構造特征。
不規(guī)則四面體模型是在3D Delauny三角化研究的基礎上提出的，是基于空間離散點數據的3D矢量數據模型。四面體是以空間離散數據點為頂點的，且每個四面體內不包含點集中任何一點，四面體內的屬性可以通過插值函數得到，其中插值函數的參數由四個頂點的屬性決定。因此，經過四面體剖分插值后，可以得到空間的3D數據信息。
空間任意不共面4個點兩兩相連構成四面體框架，每3點按逆時針方向相連構成一個面，其法線方向按右手系規(guī)則，4個面圍成四面體，該四面體的外部邊界與內部的屬性呈線性變化。在一般情形中為均質體，在我們的研究中四面體是一個線性變化體，其內部任意一點的屬性值均可由4個頂點屬性通過線性插值得來。該四面體類結構定義如圖1所示，圖1為四面體的結構示意圖。在圖1所示的四面體結構中，每個頂點除x，y，z三維坐標以外，還具有一個屬性值r，屬性值也可以是多個，頂點自身也有結構；每個面由3個頂點按逆時針組成，且其頂點組成確定了其次序。
基于上述實現原理可以得知整個可視化方法的過程如下首先需要讀入原始數據并進行相應的處理；然后對數據進行模型的建立；將模型可視化顯示出來；運用各種功能觀察模型；根據所需信息選擇具體功能進行深層次信息挖掘。
原始數據是在野外采集每一個點位的空間信息和地球物理數據；數據采集以后需要回到室內整理為統一格式，建立數據庫(Access、Excel或SQL sever數據庫)；再經過選擇數據插值次數，利用合適的建模方法建立三維地質模型，得到可視化結果。針對可視化結果，可以通過三維交互直接操作模型實現對模型的一系列操作，包括重新生成地質模型。
如圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的基于地球物理場數據的地質體三維可視化的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟201讀取采集并整理好的地球物理場數據，將讀取的數據存儲為對象數組，并對讀取的數據進行統計分析，獲取數據的空間分布特征；步驟202根據數據的空間分布特征將對象數組中的數據點組合構建成具體的空間多面體模型；步驟203繪制并顯示構建的空間多面體模型，對繪制的空間多面體模型進行可視化操作。
上述地球物理場數據包括高密度電法數據和大地電磁測深數據兩種類型，所述地球物理場數據構成數據文件，該數據文件具有的字段包括三維坐標x、y、z和數據測試空間點位的點號、線號、層號，該數據文件的格式為Access、Excel或SQL Server。
當地球物理場數據為高密度電法數據時，步驟202中所述構建的空間多面體模型為空間四面體和空間五面體兩種空間多面體模型；當地球物理場數據為大地電磁測深數據時，步驟202中所述構建的空間多面體模型為空間四面體一種空間多面體模型。
在步驟201中所述對讀取的數據進行統計分析后，還可以進一步顯示統計分析的結果，在顯示統計分析的結果時刻包括以下顯示方式折線圖、柱狀圖、曲線圖、點圖、餅圖、面積圖或散點圖等，且所述圖形以二維或三維方式顯示。
在步驟203中所述對繪制的空間多面體模型進行可視化操作包括對構建的空間多面體模型進行顯示、透明度、燈光、反走樣、消隱、著色、融合、紋理貼圖和邊界處理，為三維地質模型的顯示增添逼真的效果；和/或對構建的空間多面體模型進行切割、透明處理、顏色設置和屬性查詢操作，以多種可視化的形式展現三維地質模型；和/或對構建的空間多面體模型進行放大、縮小、平移、旋轉操作，實現以不同的角度、大小、方向、方式來展示地質體模型。
上述對構建的空間多面體模型進行顯示、透明度、燈光、反走樣、消隱、著色、融合、紋理貼圖和邊界處理，是為了是模型顯示更加逼真而進行的一系列矩陣運算，能夠給三維地質模型的顯示增添各種不同的效果，如增強三維立體感，給人真實的感覺等等。顯示模式控制模型的顯示方式，包括數據點、線框(不填充)與填充三種模式，數據點模式只顯示數據點，其中包括插值的數據點，線框模式只顯示模型數據點之間的聯結，也就是只能看到模型的骨架，填充模式是經過著色與平滑處理后顯示的模型，也是最直觀的顯示方式。
透明度控制模型的透明性，主要用于顯示地球物理參數的空間分布特征；燈光可以增強模型的真實感；反走樣用以消除點、線、面顯示中的鋸齒線；消隱能夠使距離視點近的物體遮擋距離視點遠的物體；著色模式包括單一著色與光滑著色，單一著色是用一種顏色區(qū)填充一個多邊形，光滑著色中多邊形顏色填充與其每個頂點有關。
上述對構建的空間多面體模型進行切割、透明處理、顏色設置和屬性查詢操作，其目的是達到挖掘模型內部各種信息的目的，并將信息以可視化的形式進行展現，滿足客戶的需求。切割是對模型進行剖切以展示模型內部的結構；透明化處理可以對任意地球物理參數范圍內的區(qū)間進行設置，從而只顯示這一地球物理屬性值區(qū)間的地質體，極大方便了地質學家觀察他們關心的地質體；顏色設置可以對模型按照地球物理屬性值進行分段設色；屬性查詢是通過鼠標直接點擊地質模型，而模型則反饋相應的屬性信息，在本系統中提供了關于地層的屬性信息。
上述對繪制在屏幕上的地質體模型進行放大、縮小、平移、旋轉操作，是對繪制在屏幕上的地質體模型進行的常規(guī)操作，以便更好的觀察地質體模型，實現以不同的角度、大小、方向、方式來展示模型，使用戶可以更詳細、更清楚地獲取所需的模型信息。放大、縮小是以等倍率改變模型的大?。黄揭剖抢檬髽烁淖兡Ｐ驮谄聊簧系奈恢?；旋轉是利用鼠標直接控制模型的旋轉角度；這些功能均可以由用戶自己選擇控制改變的方向。
另外，由于野外采集的儀器、數據采集方法、采集成本等諸多客觀原因，造成采樣密度不夠、采樣分布不合理、采樣存在空白區(qū)等。為使三維地質模型顯示細膩，并且為了兼顧模型顯示效率問題，本發(fā)明在構建空間多面體模型時還特意對數據進行插值操作，以供用戶選擇更多的插值次數。對于不同的數據類型，所述數據插值采用不同的插值方式進行。
本發(fā)明目前選取高密度電法數據和大地電磁測深數據作為數據源。本實例采用的高密度電法測量數據有一定的規(guī)律性第一，測線與測線基本平行。第二，測區(qū)中每條測線的測量點數一致。
根據高密度電法工作原理，隨著測量深度的增加，測量點數越來越少，每向下增加一層，減少3個數據點。高密度電法的數據點的空間位置示意如圖3所示，圖3為高密度電法數據點空間位置示意圖。假設測區(qū)內只有兩條測線，其中，a，b，c，d，e是第一條測線的第一層的5個數據點，x，y是該線第二層的2個數據點。1，2，3，4，5是第二條測線的第一層的5個數據點，11，12是第二條測線的第二層的兩個數據點。每個數據點都有自己獨立的空間坐標、空間屬性和物理屬性(物理參數)。
然后按照如圖3所示對測區(qū)地質體進行剖分，可以剖分為兩種類型，一種類型是空間六面體，也是在實際應用中剖分出的最多的一種類型。另一種類型是空間五面體，這類模型在測區(qū)的邊緣出現。
由于空間中非共線的任意三個點共面，所以采用把形狀復雜空間六面體和空間五面體剖分為若干個由4個三角形組成的四面體是最科學、最客觀的表示方法。
其中，圖3中示意的空間六面體的剖分方法如圖4所示，圖4為空間六面體剖分示意圖。六面體的上面由頂點A、B、C、D組成，下面由頂點a、b、c、d組成?？臻g六面體剖分后成為五個四面體，分別是DBaA，DBcC，Dacd，DacB，acbB。
如圖5所示，圖5為空間五面體剖分示意圖。按照圖中示意的空間五面體的剖分方法，剖分為三個四面體，分別是BCFD，ACEB，ECFB。
至此，高密度電法數據可按上述兩種類型的剖分方法建立三維地球物理模型，實現了由數據點到三維模型的本質變化。大地電磁測深數據具有每一層都有相同點數的特點，相對高密度電法來說，數據組織結構簡單，構模過程相對比較容易，采用圖4所示的空間六面體的剖分方法即可。
基于圖2所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化的方法流程圖，以下結合具體的實施例對本發(fā)明提供的基于地球物理場數據的地質體三維可視化的方法進一步詳細說明。
實施例一本實施例為高密度電法實例。在本實施例的野外測量中使用了重慶地質儀器廠生產的DUK-2型高密度電法儀測量系統，該儀器由多路電極轉換器DUK-2和多功能直流電法儀DZD-6共同組成，觀測參數為視電阻率ρs，野外測量時將剖面電極一次性布好，設置好儀器的采集參數和裝置參數，則可自動進行斷面視電阻率值的測量和存儲記錄工作；然后將儀器內的數據回收至筆記本電腦。
本次野外布線方式采用的是經典的溫納AMNB裝置(即對稱四極裝置方式，WN)。如圖6和7所示，圖6為依照本發(fā)明第一個實施例某工作區(qū)第六區(qū)塊整體效果圖，圖7為依照本發(fā)明第一個實施例某工作區(qū)第六區(qū)塊切割效果圖。布置側線19條，每條側線63個電極，共測11799個數據點，是該工作去中獲取數據量最大的區(qū)塊，建立三維模型后，明顯看出表達的地質體非常細膩、逼真。
如圖8所示，圖8為依照本發(fā)明第一個實施例透明效果圖。該透明效果圖，可以任意設置透明區(qū)間，便于全方位、多角度觀察地質體。實踐表明，透明效果的使用，非常方便用戶觀察異常體分布特征，比任意切割方法更能表現地質體形態(tài)，尤其對于復雜的地質體。
經實際鉆孔驗證，成功勘查了該復雜采空區(qū)的多期古采硐。
實施例二本實施例為大地電磁測深實例。在本實施例的野外工作中使用了既可實時處理，又可記錄、存儲原始時間序列的最先進的德國Metronix公司生產的大地電磁測深儀GMS-06進行數據采集。儀器共計六臺，包括二臺五分量及4臺二分量系統，工作中，六臺儀器同時使用，依靠儀器自帶的精密的GPS系統進行同步記錄。
如圖9和10所示，圖9為依照本發(fā)明第二個實施例某工作區(qū)MT數據測量結果整體效果圖，圖10為依照本發(fā)明第二個實施例某工作區(qū)MT數據測量結果切割效果圖。
如圖11和12所示，圖11為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的統計分析曲線圖與柱狀圖；圖12為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的統計分析餅圖與面積圖。
由上述圖9、10、11和12可見，無論從哪種形式看，該地數據都有如下特點分布比較均勻，極大、極小值出現的概率??；數據分布比較對稱，大部分數據分布于中間值3.0附近。
在測量點325進行鉆探工程驗證，鉆至172m時，已有熱水噴出地表，地溫測量在500m已達到85℃，現在鉆探孔已于655m終孔。在測量點325下方，有一個封閉的低阻地質體，兩側是逐漸增高的高阻地質體，再往下方也是大范圍的低阻區(qū)塊。同時，透明圖也證明了這一點，圖13為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的正面透視圖，即用戶由南向北觀察地質體，左側是西，右側是東。圖14為依照本發(fā)明第二個實施例大地電磁測深數據的背面透視圖，與圖13正好相反，用戶由北向南觀察地質體，左側是東，右側是西。通過設置電阻率在區(qū)間[2，3]，可以清楚地看到綠色低阻體的形態(tài)、規(guī)模，并且推測這一大范圍的低阻體是一個大的高溫熱田，大致分布在2.5～4km的深度范圍內，鉆探也證明了這一點。通過地球物理數據構建的三維地質模型，比較真實的勾畫出了整個熱儲構造的形態(tài)，這是二維資料圖無法做到的。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，該方法包括A、讀取采集并整理好的地球物理場數據，將讀取的數據存儲為對象數組，并對讀取的數據進行統計分析，獲取數據的空間分布特征；B、根據數據的空間分布特征將對象數組中的數據點組合構建成具體的空間多面體模型；C、繪制并顯示構建的空間多面體模型，對繪制的空間多面體模型進行可視化操作。
2.根據權利要求1所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，步驟A中所述地球物理場數據包括高密度電法數據和大地電磁測深數據兩種類型，所述地球物理場數據構成數據文件，該數據文件具有的字段包括三維坐標x、y、z和數據測試空間點位的點號、線號、層號，該數據文件的格式為Access、Excel或SQL Server。
3.根據權利要求2所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，所述地球物理場數據為高密度電法數據，步驟B中所述構建的空間多面體模型為空間四面體和空間五面體兩種空間多面體模型；所述地球物理場數據為大地電磁測深數據，步驟B中所述構建的空間多面體模型為空間四面體一種空間多面體模型。
4.根據權利要求3所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，對于高密度電法數據，按空間四面體和空間五面體兩種類型的剖分方法將高密度電法數據剖分為不規(guī)則四面體模型，建立三維地球物理模型，實現由數據點到三維模型的變化。
5.根據權利要求1所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，步驟A中所述對讀取的數據進行統計分析后，進一步顯示統計分析的結果。
6.根據權利要求5所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，所述顯示統計分析的結果具體包括以下顯示方式折線圖、柱狀圖、曲線圖、點圖、餅圖、面積圖或散點圖，且所述圖形以二維或三維方式顯示。
7.根據權利要求1所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，步驟C中所述對繪制的空間多面體模型進行可視化操作包括對構建的空間多面體模型進行顯示、透明度、燈光、反走樣、消隱、著色、融合、紋理貼圖和邊界處理，為三維地質模型的顯示增添逼真的效果；和/或對構建的空間多面體模型進行切割、透明處理、顏色設置和屬性查詢操作，以多種可視化的形式展現三維地質模型；和/或對構建的空間多面體模型進行放大、縮小、平移、旋轉操作，實現以不同的角度、大小、方向、方式來展示地質體模型。
8.根據權利要求7所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，所述對構建的空間多面體模型進行顯示處理包括數據點、線框和填充三種顯示模式；所述對構建的空間多面體模型進行透明度處理用于控制模型的透明性，顯示地球物理參數的空間分布特征；所述對構建的空間多面體模型進行燈光處理是用燈光來增強模型的真實感；所述對構建的空間多面體模型進行反走樣處理用于消除模型中點、線、面顯示中的鋸齒線；所述對構建的空間多面體模型進行消隱用于使距離視點近的物體遮擋距離視點遠的物體；所述對構建的空間多面體模型進行著色用于控制模型的著色方式，包括單一著色方式與光滑著色方式；所述對構建的空間多面體模型進行切割操作用于對模型進行剖切以展示模型內部的結構；所述對構建的空間多面體模型進行透明化處理操作用于對任意地球物理參數范圍內的區(qū)間進行設置，顯示某一地球物理屬性值區(qū)間的地質體；所述對構建的空間多面體模型進行顏色設置操作用于對模型按照地球物理屬性值進行分段設色；所述對構建的空間多面體模型進行屬性查詢操作用于通過鼠標直接點擊地質模型，顯示地質模型的屬性信息；所述對構建的空間多面體模型進行放大和縮小操作是以等倍率改變模型的大?。凰鰧嫿ǖ目臻g多面體模型進行平移操作是利用鼠標改變模型在屏幕上的位置；所述對構建的空間多面體模型進行旋轉操作是利用鼠標直接控制模型的旋轉角度。
9.根據權利要求8所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，所述數據點顯示模式顯示數據點，其中包括插值的數據點；所述線框顯示模式顯示模型數據點之間的聯結，即模型的骨架；所述填充顯示模式顯示經過著色與平滑處理后顯示的模型所述單一著色方式利用一種顏色區(qū)填充一個多邊形；所述光滑著色方式根據不同頂點對多邊形顏色進行填充。
10.根據權利要求1或7所述的基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，其特征在于，步驟C中所述對繪制的空間多面體模型進行可視化操作進一步包括在構建空間多面體模型時對數據進行插值，對于不同的數據類型，所述數據插值采用不同的插值方式進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于地球物理場數據的地質體三維可視化方法，包括A.讀取采集并整理好的地球物理場數據，將讀取的數據存儲為對象數組，并對讀取的數據進行統計分析，獲取數據的空間分布特征；B.根據數據的空間分布特征將對象數組中的數據點組合構建成具體的空間多面體模型；C.繪制并顯示構建的空間多面體模型，對繪制的空間多面體模型進行可視化操作。本發(fā)明將高密度電法數據、大地電磁測深數據兩種地球物理方法的勘探結果做成三維地質體模型，為地質人員提供形象、直觀、動態(tài)的地球物理反演資料。該方法人工干預少，自動化程度高，完全適應野外快速勘探測量需求，應用前景好，大大推動這兩種地球物理勘探方法的廣泛應用和發(fā)展。
文檔編號G06T15/00GK101051395SQ20071006533
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權日2007年4月11日
發(fā)明者祁民, 張寶林 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所