一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地學(xué)信息處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維地質(zhì)建模及其中三維地質(zhì)體構(gòu)模技術(shù)是三維地質(zhì)信息系統(tǒng)的核心技術(shù)，是三維空間信息系統(tǒng)領(lǐng)域研究的熱點問題。目前在地理空間中的三維實體建模方法日趨成熟，但復(fù)雜模型的快速構(gòu)建依然是一個亟待解決的難題。
[0003]目前的三維地質(zhì)建模方法有多種，例如基于鉆孔數(shù)據(jù)的建模方法、基于剖面數(shù)據(jù)的建模方法和基于多種圖件數(shù)據(jù)的混合建模方法。其中，基于鉆孔建模方法自動化程度較高，速度較快，但所建立的模型精度較低，而且鉆孔間地層信息不確定性大；基于剖面建模方法建立的三維地質(zhì)模型的精細(xì)程度相對較高，但是建模速度慢；基于多種圖件數(shù)據(jù)的混合建模方法雖然吸取了各種方法的優(yōu)點，并且可以充分利用數(shù)據(jù)，卻往往同時保留了各種方法的缺點。
[0004]鑒于上述各種已有的建模方法從建模速度和效率上都存在一定的問題，有必要提出一種能兼顧效率和速度的新建模方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法，能夠有效的解決三維地質(zhì)建模速度慢、自動化程度低和精度低的缺點。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法，包括以下步驟:
1)按照所厘定的勘探線提取所需的鉆孔空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)；
2)根據(jù)一維鉆孔空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，生成二維勘探線剖面圖；
3)在剖面上進(jìn)行地層對比連線，并進(jìn)行一致性“協(xié)調(diào)”；
4)將各勘探剖面的地層線導(dǎo)入三維空間中，通過剖面校正器，讀取各剖面中的鉆孔點實際坐標(biāo)，并對各勘探剖面的各地層線進(jìn)行空間位置和形態(tài)校正；
5)選中所有同一屬性的地層線，采用三維普通Kriging插值法對同一屬性的地層線進(jìn)行三維插值，依次生成所有地層面；
6)基于B-Rep數(shù)據(jù)模型，利用所有相鄰兩個地層面的上下表面圍合生成地層體Tl，生成的全部地層體組成三維地質(zhì)體模型T ；
7)連接不同勘探剖面上地層線的對應(yīng)端點，構(gòu)建封閉邊界線圈；
8)根據(jù)封閉邊界線圈生成垂直邊界面；
9)基于BSP剪切算法，用垂直邊界面對三維地質(zhì)體模型T進(jìn)行裁剪，生成最終的研究區(qū)三維地質(zhì)體模型。
[0007]按上述方案，所述步驟5)中插值過程中，為了防止出現(xiàn)地層面穿層現(xiàn)象，需要對地層面的空間位置和形態(tài)進(jìn)行校正。
[0008]按上述方案，所述一致性協(xié)調(diào)為在同一個二維剖面中進(jìn)行地層連線時，使所連接的各層位的地層線在垂向上的投影長度一致。
[0009]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
一、“協(xié)同”處理剖面線，在三維空間中進(jìn)行剖面間地層線插值時，每一個地層面都可以形成一個完整的面，因此能更快的建立地質(zhì)體。
[0010]二、按鉆孔實際坐標(biāo)展布各方向勘探剖面，使剖面上地層線的位置和形態(tài)與實際地層邊界更加符合，從而保證地層層位及其空間關(guān)系的準(zhǔn)確性。
[0011]三、不需要進(jìn)行傳統(tǒng)的基于勘探剖面建模所需的復(fù)雜拓?fù)潢P(guān)系推理，因而能夠顯著提高三維地質(zhì)建模的速度，節(jié)省大量的人力和時間。
[0012]四、加入的鉆孔和勘探線剖面越多，巖心描述資料越詳盡，所建立的三維地質(zhì)模型精細(xì)程度也就越高，而建模工效的提高則使得采用密集鉆孔和勘探線剖面，以及詳盡的巖心描述資料進(jìn)行三維地質(zhì)建模成為可能。
[0013]總之，本發(fā)明所采用的對同一勘探剖面上的地層連線進(jìn)行“協(xié)同”處理，把二維勘探剖面上的所有地層線按鉆孔實際坐標(biāo)展布在三維空間中，以及對相鄰剖面間的地層線進(jìn)行插值成面的處理方法，有效的解決了三維地質(zhì)建模速度慢，自動化程度低和精度低的問題?？稍诙喾N地質(zhì)、地理三維建模專業(yè)軟件中推廣使用。
[0014]
【附圖說明】
[0015]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實施例的方法流程圖；
圖2是本發(fā)明的二維勘探剖面在三維空間的展布狀況示意圖；
圖3是本發(fā)明的從三維地層線到最終形成地質(zhì)體模型的過程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供的上述方法是采用網(wǎng)格模型與B-Rep面模型混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲管理，具體采用以下六個步驟:
1.二維勘探線剖面生成
連接數(shù)據(jù)庫，按照所厘定的勘探線提取所需的鉆孔空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，快速自動生成二維勘探線鉆孔排列圖；在剖面上進(jìn)行地層對比連線，并進(jìn)行一致性“協(xié)調(diào)”。
[0018]2.二維勘探線剖面的三維校正
在三維空間中利用剖面校正器，通過讀入實際的鉆孔點坐標(biāo)，對各個勘探剖面的地層線進(jìn)行空間位置和形態(tài)的三維校正。
[0019]3.地層連線插值成面
在三維空間中對相鄰剖面間同一層位、同一屬性的地層線進(jìn)行插值，生成各個地層的三維地層面模型，并對所生成的各個地層面進(jìn)行空間位置和形態(tài)校正。
[0020]4.頂?shù)酌鎳铣审w
采用B-Rep數(shù)據(jù)模型，將步驟2插值得到的各個地層的上、下表面進(jìn)行圍合造體。
[0021]5.研究區(qū)邊界面生成
在三維空間中分別連接各勘探剖面兩端的頂、底地層線端點，生成圍限研究區(qū)的頂、底邊界線，再連接各剖面兩端的頂、底邊界線，生成研究區(qū)邊界面。
[0022]6.邊界裁剪
用步驟5中的研究區(qū)邊界面對圍合而成的體進(jìn)行邊界裁剪。
[0023]由上述步驟，最終得到研究區(qū)三維地質(zhì)體模型。
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
[0025]實施實例
如圖2所示，圖2中KPtjP KPt i+1為相鄰鉆孔號，KPL KPL i+1為相鄰勘探剖面，L i(l和L’ i(l為相鄰剖面的同一層位地層線。
[0026]一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法，包括以下步驟:
1)連接數(shù)據(jù)庫，讀入所有鉆孔數(shù)據(jù)，并投影到二維平面上；確定勘探線KL^KL i+1，設(shè)定勘探線投影距離，將符合投影距離的鉆孔點投影到勘探線上，生成勘探線剖面鉆孔圖排列 KPLjP KPL i+1；
2)地質(zhì)技術(shù)人員在勘探線剖面鉆孔排列圖上對KPLjPKPL i+1進(jìn)行地層連線，并對地層連線的垂向投影一致性進(jìn)行“協(xié)調(diào)”處理；
3)將各勘探剖面的地層線導(dǎo)入三維空間中，通過剖面校正器，讀取各剖面中的鉆孔點實際坐標(biāo)，并對各勘探剖面的各地層線進(jìn)行空間位置和形態(tài)校正；
實施例中第4步?第7步的過程描述見圖3 ；
4)選中KPLi面中校正后的地層線LiQ和KPL i+1面中校正后的地層線L ’i(l (Litl和L ’i(l的地層層位和屬性相同)，采用三維普通Kriging插值法對這兩條線進(jìn)行三維插值，生成地層面S1;同理選中KPL i面中校正后的地層線L ?和KPL i+1面中校正后的地層線L ’ η，插值生成地層面S2，并插值生成其它地層面。在插值過程中，為了防止出現(xiàn)地層面穿層現(xiàn)象，需要對地層面的空間位置和形態(tài)進(jìn)行校正；
5)基于B-R印數(shù)據(jù)模型，利用地層面SjPS 2圍合生成地層體T 1；同理生成其它地層體，組成三維地質(zhì)體模型T ；
6)將地層線Litl的端點Pt^與地層線L ’i(l的端點Pt ^連接起來，同理連接L i(l的端點Pt I與地層線L’i(l的端點Pt \，形成封閉的線圈K1;復(fù)制線圈K i，形成線圈K2,并沿Z軸方向移動KjP !^,使^在Z軸方向上高于最頂層地層頂面,K 2在Z軸方向上低于最底層地層面；根據(jù)KjPK2，生成垂直邊界面M ;
7)基于BSP剪切算法，用垂直邊界面M對三維地質(zhì)體模型T進(jìn)行裁剪，生成最終的研究區(qū)三維地質(zhì)體模型。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法，包括以下步驟: 1)按照所厘定的勘探線提取所需的鉆孔空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)； 2)根據(jù)一維鉆孔空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，生成二維勘探線剖面圖； 3)在剖面上進(jìn)行地層對比連線，并進(jìn)行一致性“協(xié)調(diào)”； 4)將各勘探剖面的地層線導(dǎo)入三維空間中，通過剖面校正器，讀取各剖面中的鉆孔點實際坐標(biāo)，并對各勘探剖面的各地層線進(jìn)行空間位置和形態(tài)校正； 5)選中所有同一屬性的地層線，采用三維普通Kriging插值法對同一屬性的地層線進(jìn)行三維插值，依次生成所有地層面； 6)基于B-Rep數(shù)據(jù)模型，利用所有相鄰兩個地層面的上下表面圍合生成地層體Tl，生成的全部地層體組成三維地質(zhì)體模型T ； 7)連接不同勘探剖面上地層線的對應(yīng)端點，構(gòu)建封閉邊界線圈； 8)根據(jù)封閉邊界線圈生成垂直邊界面； 9)基于BSP剪切算法，用垂直邊界面對三維地質(zhì)體模型T進(jìn)行裁剪，生成最終的研究區(qū)三維地質(zhì)體模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維地質(zhì)建模方法，其特征在于，所述步驟5)中插值過程中，為了防止出現(xiàn)地層面穿層現(xiàn)象，需要對地層面的空間位置和形態(tài)進(jìn)行校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維地質(zhì)建模方法，其特征在于，所述一致性協(xié)調(diào)為在同一個二維剖面中進(jìn)行地層連線時，使所連接的各層位的地層線在垂向上的投影長度一致。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鉆孔的快速遞進(jìn)的三維地質(zhì)建模方法。該方法由一維鉆孔數(shù)據(jù)生成二維勘探線剖面鉆孔排列圖，并直接進(jìn)行多向剖面地層連線及協(xié)同處理。其要領(lǐng)是按照實際位置在三維空間中把多個方向的過鉆孔的剖面展布出來，再使用插值算法對同一屬性的地層線進(jìn)行剖面間插值，生成三維地層面，最后用頂?shù)酌娉审w算法建立整個三維地質(zhì)體模型。本發(fā)明通過對地層連線協(xié)同處理，并在三維空間中進(jìn)行坐標(biāo)校正，使地層線和面位置更精確；同時利用插值算法生成地層面，顯著提高了三維地質(zhì)建模的速度和效率。使用本發(fā)明方法進(jìn)行建模，鉆孔和勘探線數(shù)據(jù)越多、巖層劃分越細(xì)致，建立的三維地質(zhì)模型精細(xì)度也越高。該法可在多種三維地質(zhì)建模專業(yè)軟件中推廣使用。
【IPC分類】G06T17-05
【公開號】CN104574511
【申請?zhí)枴緾N201410788658
【發(fā)明人】李新川, 唐丙寅, 吳沖龍, 何珍文, 翁正平, 張志庭, 田宜平, 李章林, 劉剛, 張夏林, 徐凱
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）, 武漢地大坤迪科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月17日