本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于區(qū)域劃分的空間復(fù)雜層位重構(gòu)方法，通過劃分重疊子區(qū)域，在不需要斷層多邊形的情況下即可解決多重斷層重疊等復(fù)雜地形條件下的三維地質(zhì)建模中的層面重構(gòu)問題；同時通過混合網(wǎng)格的插值方法，實(shí)現(xiàn)了對規(guī)格網(wǎng)格間距的動態(tài)控制，從而可以精細(xì)表達(dá)出地質(zhì)結(jié)構(gòu)，重構(gòu)出的地質(zhì)層位面和斷層是嚴(yán)格封閉的，便于后期地質(zhì)建模中的處理，如成塊處理。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于地質(zhì)建模
，特別涉及一種。
技術(shù)介紹
地質(zhì)建模是在計(jì)算機(jī)上通過一定的技術(shù)手段對有限的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。本質(zhì)是將有限的離散空間樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)、可視的地質(zhì)面或者地質(zhì)體，其中層面的重構(gòu)是關(guān)鍵。層面重構(gòu)的方法中最重要的是插值方法和層面的模型結(jié)構(gòu)。插值是利用曲面擬合的方法，通過離散的輸入采樣點(diǎn)建立一個連續(xù)函數(shù)，用這個重建的函數(shù)求出任意位置的函數(shù)值。而層位重構(gòu)就是利用有限的三維空間離散重構(gòu)曲面的 方法。目前常用的空間插值方法有如下幾種(I)距離倒數(shù)乘方法距離倒數(shù)乘方法是一個加權(quán)平均插值法。它認(rèn)為待插值點(diǎn)距離最近的若干個已知點(diǎn)對待插值點(diǎn)的貢獻(xiàn)最大，其貢獻(xiàn)與距離成反比。方次參數(shù)控制著權(quán)系數(shù)如何隨著離開一個網(wǎng)格點(diǎn)距離的而下降。較近的數(shù)據(jù)點(diǎn)被給定較高的權(quán)重，較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)被給定較小的權(quán)重。如下所示 η I「I _ 會WZ = ----- Σ丄式中，Z是估計(jì)值，Zi是第i個已知點(diǎn)值，Cli是第i個已知點(diǎn)與待插值點(diǎn)的距離，P是加權(quán)系數(shù)，其值越高，表明距離的影響因素越大，插值結(jié)果就越具有平滑效果。距離反比加權(quán)算法具有較快的計(jì)算速度，但是容易受數(shù)據(jù)點(diǎn)集群的影響，實(shí)際應(yīng)用中常出現(xiàn)一種孤立點(diǎn)高于其周圍數(shù)據(jù)點(diǎn)的情況，因此需要根據(jù)不同情況對距離反比加權(quán)法進(jìn)行限制。(2)自然鄰接點(diǎn)插值法自然鄰接點(diǎn)插值法是Surfer7. O才有的網(wǎng)格化新方法。其基本原理是對于一組泰森更多變形，當(dāng)在數(shù)據(jù)集中加入一個新的數(shù)據(jù)點(diǎn)時，就會修改這些泰森多邊形，而使用鄰點(diǎn)的權(quán)重平均值將決定待插值的權(quán)重。它是均質(zhì)和無變化的，對均勻間隔的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值很有用，但是對于不均勻數(shù)據(jù)的插值則有缺陷，而不均勻的原始層位數(shù)據(jù)很常見。(3)克里金(Kriging)算法又稱空間自協(xié)方差最佳插值法，它是以南非礦業(yè)工程師D. G. Krige的名字命名的一種最優(yōu)內(nèi)插法，是一種很有用的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格化方法。此方法建立在變異函數(shù)理論及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)之上，通過引進(jìn)以距離為自變量的變異函數(shù)來計(jì)算權(quán)值，既能反映變量的空間結(jié)構(gòu)特性，又能反應(yīng)變量的隨機(jī)分布特性。從統(tǒng)計(jì)意義上講，它是從變量相關(guān)性和變異性出發(fā)，在有限區(qū)域內(nèi)對區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無偏、最優(yōu)估計(jì)的一種方法；從插值角度來講，它是對空間分布的數(shù)據(jù)求線性最優(yōu)、無偏內(nèi)插估計(jì)的一種方法。由于克里金算法在空間層位插值中具有最佳效果，故本方案以克里金算法為基礎(chǔ)，解決復(fù)雜地形的層位插值問題。以上插值方法都局限于解決二維平面的層面擬合，并不能解決三維空間的層面擬合問題。在實(shí)際的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，地質(zhì)情況異常復(fù)雜，通常的二維平面的層面擬合并不能解決此類地質(zhì)層面的擬合問題。所以需要將三維空間問題轉(zhuǎn)化為二維空間問題，再利用以上的插值方法進(jìn)行層面擬合。層面模型的結(jié)構(gòu)就是層面數(shù)據(jù)的組織方式，不同的組織方式對于模型建立有不同的特點(diǎn)。現(xiàn)有提出的解決方案中主要的層面結(jié)構(gòu)有等高線、規(guī)則網(wǎng)格(GRID)、不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)。其中規(guī)則網(wǎng)格和TIN是應(yīng)用比較廣泛的層面模型結(jié)構(gòu)(I)規(guī)則網(wǎng)格(GRID)規(guī)則網(wǎng)格是以規(guī)則排列的矩形網(wǎng)格來表示層位模型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于構(gòu)網(wǎng)，數(shù)據(jù)存儲量小，還可以壓縮存儲，各種分析和計(jì)算非常方便有效。但是由于網(wǎng)格間距一定，存在著對于復(fù)雜的地形地貌難以確定合適的網(wǎng)格尺寸逼真表示的缺點(diǎn)。(2)不規(guī)則網(wǎng)格(TIN) 將采集的空間層面采樣點(diǎn)按一定的規(guī)則連接成覆蓋整個區(qū)域且相互不重疊的許多三角形，就構(gòu)成了 TIN。TIN能夠相對精確的表達(dá)地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部，較好的顧及層面特征點(diǎn)、特征線，表示復(fù)雜地形比矩形網(wǎng)格更精確。但是TIN的數(shù)據(jù)存儲與操作復(fù)雜。TIN的三角形點(diǎn)和邊的拓?fù)潢P(guān)系比較復(fù)雜，難以對TIN進(jìn)行地形分析，而且存儲空間較大，一般只適用于小范圍大比例尺的高精度地形建模。與本專利技術(shù)相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括在三維地質(zhì)層面的重構(gòu)問題上，目前國內(nèi)外有比較多的實(shí)現(xiàn)方案。現(xiàn)有的方案根據(jù)是否需要斷層多邊形分為兩種一種是基于斷層多邊形約束的層面重構(gòu)方案，另一種是基于區(qū)域劃分的層面重構(gòu)方案。(I)基于斷層多邊形約束的層面重構(gòu)方案斷層多邊形就是三維斷層面和層位面的交線。層面重構(gòu)工作需要綜合分析多個界面上的斷層多邊形，根據(jù)斷層多邊形的約束來推測三維空間層位的形態(tài)。許多解釋系統(tǒng)算法也是在各個截面圖像的基礎(chǔ)上完成的，而非在三維原始數(shù)據(jù)上直接重構(gòu)的。目前在斷層多邊形組合上普遍采用手動追蹤方式，即采用手工斷點(diǎn)連接方法，這種方式不僅誤差較大，影響構(gòu)造成圖的精度，而且效率極低。王兆湖、劉財?shù)忍岢鲆环N基于層位解釋的斷層多邊形自動組合技術(shù)，但是該技術(shù)僅能在層位很連續(xù)、數(shù)據(jù)比較精細(xì)的情況下自動追蹤出斷層多邊形，對于數(shù)據(jù)要求比較高，不適用普遍情況。(2)基于區(qū)域劃分的層面重構(gòu)方案基于區(qū)域劃分的三維地質(zhì)層面重構(gòu)現(xiàn)有方案較少，目前國內(nèi)只有蔡強(qiáng)和楊欽提出的一種重疊子區(qū)域的網(wǎng)格剖分方法。此算法引入橋邊和相交環(huán)線的概念，通過聯(lián)動剖分算法實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域下的層面重構(gòu)。此方案存在不足之處一、此方案通過在三維空間中求交線來劃分重疊子區(qū)域，三維空間中交線的求解比較復(fù)雜而且速度較慢。二、此方案并未提出解決多重逆斷層以及層位尖滅、層位沖出地表地底等特殊情況下的三維地質(zhì)層面重構(gòu)的方法。現(xiàn)有方案根據(jù)重構(gòu)層面的組織結(jié)構(gòu)，劃分為兩類基于規(guī)格網(wǎng)格(GRID)的層面重構(gòu)和基于三角形網(wǎng)格(TIN)的層面重構(gòu)。規(guī)則網(wǎng)格是以規(guī)則排列的矩形網(wǎng)格來表示層位模型。由于網(wǎng)格間距一定，對于復(fù)雜的地形地貌，難以確定合適的網(wǎng)格尺寸逼真表示。三角形網(wǎng)格的三角形點(diǎn)和邊的拓?fù)潢P(guān)系比較復(fù)雜，難以對TIN進(jìn)行地形分析，而且存儲空間較大，一般只適用于小范圍大比例尺的高精度地形建模。當(dāng)前國內(nèi)外針對地質(zhì)三維層面重構(gòu)和插值的方案有很多，但均存在如下局限性(I)現(xiàn)在大多數(shù)的地質(zhì)三維層面重構(gòu)方案都需要事先獲取斷層多變行。通過人工編輯斷層多邊形工作量巨大，而且準(zhǔn)確性難以保證，效率低下。而自動生成斷層多邊形還沒有很好的解決方案。(2)大多數(shù)地質(zhì)三維層面重構(gòu)方案沒有考慮斷層的情況，有的方案雖然考慮了斷層，但是對于多重逆斷層的情況沒有考慮。(3)現(xiàn)有基于規(guī)則網(wǎng)格處理的地質(zhì)三維層面重構(gòu)方案的網(wǎng)格間距是確定的，不能 動態(tài)適用地質(zhì)結(jié)構(gòu)的需要，難以精細(xì)表達(dá)地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提供了一種，通過劃分重疊子區(qū)域，在不需要斷層多邊形的情況下即可解決多重斷層重疊等復(fù)雜地形條件下的三維地質(zhì)建模中的層面重構(gòu)問題；同時通過混合網(wǎng)格的插值方法，實(shí)現(xiàn)了對規(guī)格網(wǎng)格間距的動態(tài)控制，從而可以精細(xì)表達(dá)出地質(zhì)結(jié)構(gòu)，重構(gòu)出的地質(zhì)層位面和斷層是嚴(yán)格封閉的，便于后期地質(zhì)建模中的處理，如成塊處理。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種，包括如下步驟步驟一、混合網(wǎng)格插值方法在大網(wǎng)格內(nèi)部嵌套小網(wǎng)格，插值時先對大網(wǎng)格進(jìn)行插值，然后再利用已有的大網(wǎng)格的種子點(diǎn)以及大網(wǎng)格上的新插值點(diǎn)對小網(wǎng)格進(jìn)行插值；步驟二、定義層位段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；步驟三、斷層面擬合取斷層種子段解釋數(shù)據(jù)在網(wǎng)格平面上的二維包絡(luò)作為斷面擬合的插值包絡(luò)范圍，然后采用混合網(wǎng)格的插值方法對斷層包絡(luò)范圍內(nèi)斷層網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行插值；步驟四、層位原始數(shù)據(jù)編輯刪除錯誤的數(shù)據(jù)；定義層位邊界和斷層為約束邊界，如果在一個二維剖面上，在兩個約束邊界之間有多個層位段，則需要將這些層位段組合成一個層位段；步驟五、初始化原始段數(shù)據(jù)初始化段和本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于區(qū)域劃分的空間復(fù)雜層位重構(gòu)方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、混合網(wǎng)格插值方法：在大網(wǎng)格內(nèi)部嵌套小網(wǎng)格，插值時先對大網(wǎng)格進(jìn)行插值，然后再利用已有的大網(wǎng)格的種子點(diǎn)以及大網(wǎng)格上的新插值點(diǎn)對小網(wǎng)格進(jìn)行插值；步驟二、定義層位段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；步驟三、斷層面擬合：取斷層種子段解釋數(shù)據(jù)在網(wǎng)格平面上的二維包絡(luò)作為斷面擬合的插值包絡(luò)范圍，然后采用混合網(wǎng)格的插值方法對斷層包絡(luò)范圍內(nèi)斷層網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行插值；步驟四、層位原始數(shù)據(jù)編輯：刪除錯誤的數(shù)據(jù)；定義層位邊界和斷層為約束邊界，如果在一個二維剖面上，在兩個約束邊界之間有多個層位段，則需要將這些層位段組合成一個層位段；步驟五、初始化原始段數(shù)據(jù)：初始化段和約束邊界的關(guān)聯(lián)關(guān)系；步驟六、子區(qū)域劃分；步驟七、斷層子區(qū)域?qū)游幻鏀M合：（1）初始化上下盤種子點(diǎn)；（2）斷層上下盤子區(qū)域面插值；（3）斷層上下實(shí)際盤面的截取；步驟八、非斷層子區(qū)域的層位面擬合：（1）初始化種子點(diǎn)：既將非斷層區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為種子點(diǎn)，又將斷層子區(qū)域的邊界區(qū)域數(shù)據(jù)點(diǎn)作為種子點(diǎn)；且對于已經(jīng)插值后的斷層子區(qū)域，將所有在二維平面上沒有重值的數(shù)據(jù)點(diǎn)也作為種子點(diǎn)；（2）非斷層子區(qū)域的插值：對于已經(jīng)生成的種子點(diǎn)，采用混合網(wǎng)格插值方 法對非斷層的子區(qū)域范圍的每一個網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行插值；步驟九、層位尖滅、層位沖出地表地底的處理：去除當(dāng)前層位非法的尖滅部分和沖出地表地底的部分。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯才，李光友，胡光岷，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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