一種基于重力場或磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法技術

本發明專利技術提供了一種基于重力場或磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，利用三維正演擬合方法和交互可視化技術，完成地質體的空間特征和屬性分析；提出了多種異常體模型、重力場或磁場數據曲面、場軸截面的可視化處理方案，采用三維交互的方式對模型整體及局部進行平移、縮放、旋轉和細分等操作，實現了對航空物探數據進行整體和局部對比分析、自定義多方式顯示等功能。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于重力場或磁場數據的地質體三維可視化建模領域，尤其涉及一種基于重力場或磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法。
技術介紹
地球物理勘探是地質找礦的重要手段。通過對地球物理勘探數據(重力場、磁場數據是其中兩種主要的地球物理勘探數據)進行處理、分析、解釋，能夠圈定礦體的位置，判斷礦體的賦存形態與貯量。地球物理數據分析結果一般都以圖像的形式來反映。隨著近期三維可視化技術硬件與軟件的快速發展，三維可視化技術滲透到地球物理數據處理解釋的各個環節當中，為地球物理勘探工作提供了新的數據分析與成果表達的 有效手段。傳統的重力場、磁場數據建模的方式一般為構建規則三維地質體(球體、長方體等)或二度半體(三維模型在一個方向上同屬性延伸)。因為規則三維地質體和二度半體模型的重力場、磁場計算方法和建模方法比較簡易，并且代表了自然界中一些礦體的賦存形態，能夠對勘探數據做一定的解釋工作。傳統的三維建模存在如下缺點第一，自然界中大多數礦體的賦存形式是真正的三維地質體，規則三維地質體模型和二度半體模型不能夠解釋復雜構造的礦體。第二，傳統方法雖然有一定的三維操作功能，但不夠精細和深入。離地質體模型立體分析解釋、三維模型完全受控的仿真模擬有相當差距。現在主流的三維地質體建模方法主要基于面模型(facial model)、體模型(volumetric model)和混合模型(mixed model)這三種建模體系。由于單個礦體的物理屬性(密度、磁化率等)在大多數情況下可以認為是相同的，所以基于面模型的三角面建模是最適合于礦體解釋的三維可視化建模方式。并且，基于面模型的三角面建模可以將地質體模型的重力場、磁場正演計算從體積分計算方式轉化為面積分計算方式，這樣大大優化了計算效率，使大而積計算、大數據量計算、人機交互建模即時計算成為可能。國外，Geosoft 公司的 Oasis montaj 軟件,Encom 公司的 Model Vision 軟件，開發了針對重力場、磁場數據進行三維地質體可視化建模的功能。但其具有局限性，不能通過模型的實時正演計算對模型進行擬合工作。而且，模型的空間編輯交互操作方式比較繁瑣，大大降低了其實用性。國內，廊坊物化探研究所吳文鸝做過基于三角面的重力場、磁場三維可視化建模研究，但是其方法基于OpenGL底層開發，模型交互操作困難，并且不適合于大數據量計算解釋，實用性不強
技術實現思路
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本專利技術主要目的在于提供一種基于重力場或磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，為提高重、磁等航空物探數據的三維推斷解釋結果的可靠性，促進重力場或磁場數據解釋工作由二維向三維發展提供技術支持。(二)技術方案為達到上述目的，本方明的技術方案是這樣實現的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括(I)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、重力場強度、地面高程、航測軌跡、測區基底控制點，繪制出重力場三維位場，即實測場，并自動設定測區的范圍； (2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型；(3)計算當前異常體模型對測區內所有采樣點產生的重力場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下P 二 ^:,式中/ = [Λ, /乂·為計算場重力場強度fV」均值，Nf為計算場采樣點數；g = Σ υ 為實測場重力場強度gi,」均值，Ng為實測場采樣點數；當P < 80時，對當前異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，所述交互式編輯每進行一次，重力場正演模塊就重新計算一次相似度P，以不斷提高相似度P ;當P >80時，停止上述交互式編輯，此時得到與實測場逼近的計算場，此時完成所述交互式編輯，當前異常體模型即為最終的異常體模型，此時計算重力場正演結果；(4)分析測區內任意方向的截面數據，分析其重力場結果，對最終的異常體模型在所述截面內進行平移操作，以輔助重力場正演分析。進一步地,所述方法還包括對測區內當前異常體模型、地面高程、基底、實測場、計算場的透明度、紋理、燈光進行設置，以增添逼近真實的效果。進一步地，所述原始異常體模型為球面體、或多棱體、或圓柱體。進一步地，步驟(2)中所述交互式編輯包括原始異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括原始異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉操作，以及原始異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及原始異常體模型線段的平移、角度旋轉操作，以及原始異常體模型三角面的平移、角度旋轉操作；對原始異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括原始異常體模型整體一次或多次細分，或原始異常體模型指定三角面的面內、體外、體內細分操作。進一步地，步驟(3)中所述交互式編輯包括當前異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括當前異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉操作，以及當前異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及當前異常體模型線段的平移、角度旋轉操作，以及當前異常體模型三角面的平移、角度旋轉操作；對當前異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括當前異常體模型整體一次或多次細分，或當前異常體模型指定三角面的面內、體外、體內細分操作。進一步地，所述步驟(4)具體包括分析測區內任意方向的截面上的重力場計算結果，并與實測結果進行比較；計算測區內任意方向的截面上的最終的異常體模型的截面圖形；選擇最終的異常體模型的截面圖形，并對最終的異常體模型進行截面內的平移操作。進一步地，所述重力場正演模塊采用基于三角形面元的重力場快速正演計算，SP采用當前異常體模型正演結果單獨保存的方式，當前異常體模型編輯后只需更新變化三角面產生的重力，從而完成重力場快速正演計算。所述步驟(3)進一步包括對顯示在屏幕上的當前異常體模型通過鼠標操作、對話框設置、控制器拖拽操作方式，實現放大或縮小，或平移，或旋轉。所述放大或縮小是以對話框內滑動條和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的大小；所述平移是利用鼠標和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的位置；所述旋轉是利用鼠標或控制器拖拽控制的方式改變當前異常體模型的旋轉角度。一種基于磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括(I)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、磁場強度、地面高程、航測軌跡、測區基底控制點，繪制出磁場三維位場，即實測場，并自動設定測區的范圍；(2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型；(3)計算當前異常體模型對測區內所有采樣點產生的磁場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括：(1)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、重力場強度、地面高程、航測軌跡、測區基底控制點，繪制出重力場三維位場，即實測場，并自動設定測區的范圍；(2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型；(3)計算當前異常體模型對測區內所有采樣點產生的重力場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度ρ，計算公式如下：ρ=100Σ(fi,j-f‾)(gi,j-g‾)Σ(fi,j-f‾)2Σ(gi,j-g‾)2式中f‾=Σfi,j/Nf為計算場重力場強度fi，j均值，Nf為計算場采樣點數；g‾=Σgi,j/Ng為實測場重力場強度gi，j均值，Ng為實測場采樣點數；當ρ＜80時，對當前異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，所述交互式編輯每進行一次，重力場正演模塊就重新計算一次相似度ρ，以不斷提高相似度ρ；當ρ≥80時，停止上述交互式編輯，此時得到與實測場逼近的計算場，此時完成所述交互式編輯，當前異常體模型即為最終的異常體模型，此時計算重力場正演結果；(4)分析測區內任意方向的截面數據，分析其重力場結果，對最終的異常體模型在所述截面內進行平移操作，以輔助重力場正演分析。...

【技術特征摘要】
1.一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括 (1)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、重力場強度、地面高程、航測軌跡、測區基底控制點，繪制出重力場三維位場，即實測場，并自動設定測區的范圍； (2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型； (3)計算當前異常體模型對測區內所有采樣點產生的重力場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下2.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于所述方法還包括 對測區內當前異常體模型、地面高程、基底、實測場、計算場的透明度、紋理、燈光進行設置，以增添逼近真實的效果。3.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述原始異常體模型為球面體、或多棱體、或圓柱體。4.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(2)中所述交互式編輯包括 原始異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括原始異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉操作，以及原始異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及原始異常體模型線段的平移、角度旋轉操作，以及原始異常體模型三角面的平移、角度旋轉操作； 對原始異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括原始異常體模型整體一次或多次細分，或原始異常體模型指定三角面的面內、體外、體內細分操作。5.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(3)中所述交互式編輯包括 當前異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括當前異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉操作，以及當前異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及當前異常體模型線段的平移、角度旋轉操作，以及當前異常體模型三角面的平移、角度旋轉操作； 對當前異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括當前異常體模型整體一次或多次細分，或當前異常體模型指定三角面的面內、體外、體內細分操作。6.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括 分析測區內任意方向的截面上的重力場計算結果，并與實測結果進行比較； 計算測區內任意方向的截面上的最終的異常體模型的截面圖形； 選擇最終的異常體模型的截面圖形，并對最終的異常體模型進行截面內的平移操作。7.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述重力場正演模塊采用基于三角形面元的重力場快速正演計算，即采用當前異常體模型正演結果單獨保存的方式，當前異常體模型編輯后只需更新變化三角面產生的重力，從而完成重力場快速正演計算。8.根據權利要求I所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(3)進一步包括 對顯示在屏幕上的當前異常體模型通過鼠標操作、對話框設置、控制器拖拽操作方式，實現放大或縮小，或平移，或旋轉。9.根據權利要求8所述的一種基于重力場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述放大或縮小是以對話框內滑動條和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的大小；所述平移是利用鼠標和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的位置；所述旋轉是利用鼠標或控制器拖拽控制的方式改變當前異常體模型的旋轉角度。10.一種基于磁場數據的地質體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括 (1)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、磁場強度、地面高程、航測軌跡、測區基底控制點，繪制出磁場三維位場，即實測場，并自動設定測區的范圍； (2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數或節點位置進行交互式編輯，得到當前異常體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊盛青，薛典軍，王林飛，閆浩飛，駱遙，何輝，田嵩，董華，
申請(專利權)人：中國國土資源航空物探遙感中心，
類型：發明
國別省市：