[發明專利]一種基于地質圖切剖面的三維地層建模方法

有效

• 申請號: 202010819474.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111968231B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 簡興祥;王麗坤;鐘紅梅;李宏濤;羅海金;袁宏;馬嬋華;姚華龍;葉嬌瓏
• 申請（專利權）人: 成都理工大學;四川省核工業地質調查院(核工業西南地質調查院);四川金核礦業有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20;G06T3/40
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種基于地質圖切剖面的三維地層建模方法，包括：S1、對圖切剖面進行編輯，完成建模所需要的基本參數的設定；S2、對地層邊界及內外區域進行離散采樣，獲得地層屬性在空間的離散分布；S3、對地層三維空間離散點進行插值計算，生成三維空間地層屬性數據場；S4、從三維空間地層屬性數據場中進行等值面提取，獲得地層的三維輪廓表面；S5、重復步驟S2～S4，獲得所有地層的三維輪廓表面；S6、將所有地層三維輪廓表面進行空間拼接，完成三維地層建模。本發明既避免了二維輪廓重建方法中存在的復雜輪廓匹配、分叉及對應三角網連接等問題，又可以得到較高精度的三維矢量地質模型；本發明適用于任意復雜情況下的地層建模，建模效率高、適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及地質、礦產及工程領域，具體涉及的是一種基于地質圖切剖面的三維地層建模方法。

背景技術

三維地質建模一直是工程、地質、礦產行業研究的技術熱點和難點問題。通過有限的地質數據還原地下的地質構造形態和巖石物性參數，對于工程地質分析、油氣及礦產勘探與開發具有非常重要的作用。由于地質數據的多元性、多解性及數據獲取手段的有限性，使得三維地質建模難度大、實現過程復雜。其中，采用地質圖切剖面進行三維地質建模是一種常見的建模方式。

圖切剖面建模即是在地質圖上繪制一系列的平行(或近似平行)剖線，采用地質分析的方法，將三維地質目標分割成一系列的二維地質剖面，然后采用三維重建手段構建三維目標地質體模型。利用圖切剖面建模的技術主要有兩種方式，一種是基于二維輪廓的三維重建技術；一種是對二維剖面進行柵格化的三維網格建模技術。

基于二維輪廓的三維表面重建技術基本實現思路是從三維物體中截取一系列的二維平行截面，然后針對特定的目標提取出每個截面的邊界輪廓線，在三維空間中對相鄰的輪廓線進行匹配和對應的三角連接，從而完成三維物體表面的建模。基于二維剖面的網格化建模是根據地質體的屬性分類對二維剖面進行柵格化，然后再映射到三維空間中，生成三維網格化地質模型。相比較網格化的三維地質模型，基于二維輪廓的三維表面重建方法生成是一種三維矢量數據模型，模型精度高，可視化效果好，是最常用的三維建模技術。

在基于平行輪廓線重建三維表面的研究中,一般只考慮兩個相鄰的平行面上的輪廓線重建問題。因為多層輪廓線的重建問題可以簡化為多個相鄰平行輪廓線重構表面的疊加，所以相鄰截面的輪廓線的連接是完成建模的關鍵。輪廓線的連接主要包含三個問題:輪廓對應、輪廓拼接和分叉問題,其中輪廓對應和分叉問題是難點問題。現有的這類算法對相鄰的輪廓線有諸多限制，如要求相鄰切平面之間的間距小、對應輪廓線之間的覆蓋程度高、形狀相似等，而有關分支問題的算法則側重于解決一條輪廓線與多條輪廓線間正確連接的問題。

如果同一層上的輪廓線數超過一個，則必須決定輪廓線的對應問題(不同層上的哪些輪廓線是屬于同一表面的)。如果層與層之間的距離特別小，對應問題可以通過輪廓線的重合程度來解決^[1]；然而，當距離較大而重合程度不能得到正確結果時，對應問題就成了一個很難解決的問題。即使解決了對應問題，剖分時還需要解決分支問題(通過輪廓線對應問題的檢查和分析，來判定一層上的一條輪廓線和另外一層上的多條輪廓線是否屬于同一表面，要通過分支結構將一條輪廓線與多條輪廓線通過三角面片連接成物體表面)。許多文獻都對分支問題和對應問題進行了探討，但是至今還沒有十分令人滿意的解決方法^[2][3][4]。Barequet提出一個基于動態規劃算法的最優化三角剖分策略，即BPLI(Barequetps?Piecewise?Linear?Interpolation)方法^[5][6]。對于輸入的兩層輪廓線，該方法不直接致力于解決分支問題和對應問題，而是設法將它們連接成一個不出現自相交的三維表面。這一方法對于復雜的表面能夠得到拓撲結構正確的剖分結果，從而可以巧妙地繞開對應問題和分支問題。