CN101762263A - 复杂褶皱真三维建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质测绘领域，尤其涉及一种复杂褶皱真三维建模方法。其特征在于：运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有复杂褶皱构造的检测，如果有复杂褶皱则进行自动交互构建复杂褶皱轴面界限三角形，如没有褶皱则按照多尺度构模的方法构建三维地质模型，如含有复杂褶皱构造需要首选构建褶皱轴面界限三角形后，按照多尺度构模的方法构建三维地质模型。通过本发明很好解决了复杂褶皱真三维建模的问题。

Description

复杂褶皱真三维建模方法

技术领域

本发明属于地质测绘领域，尤其涉及一种复杂褶皱真三维建模方法。

背景技术

褶皱的结构复杂，类型多样，对于直立褶曲和倾斜褶曲，由于不存在多值面的现象，只是简单的背斜与向斜，在三维地质建模中，可以不需单独处理，而对复杂的褶皱易出现岩性序列倒转及岩性重复的现象，如不考虑褶皱因素，由于数据局部重复和冲突，可能引起三维地质建模过程的混乱而使地质建模失败。因此对含褶皱地质的三维建模的研究仍然处于初级阶段，目前对于含褶皱地质体三维建模总结起来，主要有断面法、多层TIN法、三维栅格法三种方法。但是，这三种方法还存在以下不足：(1)断面法，虽然可以实现对含褶皱地质体构模，但构模过程很繁琐，构模的结果具有不确定性，并没有指出断面之间交互过程；(2)多层TIN法，没有指出轮廓线控制点如何确定，还有相邻层之间拓扑关系统一维护存在很大的难度；(3)栅格法，一个显著的问题就是所占用的内存较大，尤其是用不同的颜色来表示不同的成分变化时，更为突出，这是制约栅格方法运用的重要原因之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种岩柱体分区建模法(RPBP)，其相关定义如下：

定义1：广义三棱柱(GTP)：是一种三维地质构模的数据模型，它由上、下不一定平行的两个三角形和3个侧面空间四边形围成，几何要素包含结点、边、顶底面三角形、侧面三角形、GTP。

定义2：岩柱体(rock pillar body，RPB)，设钻孔口形成的地表面CD-TIN中的任一三角形为T_i，由构成T_i的3个钻孔点沿着钻孔迹线向下扩展到钻孔的末端而形成一个柱体空间R_i，称为岩柱体。岩柱体包含所有内含在柱体空间范围内的地层、断层、褶皱、工程体等自然或人工实体。

定义3：界限三角形，根据断层三维建模的需要，岩柱体被钻孔孔口形成的地表面CD-TIN中的三角形、相应钻孔的末端点所构成的三角形、断层面上三角形、褶皱轴面三角形等分成多个封闭区域，这些三角形在三维地质建模中起到界限的作用，称作界限三角形。

定义4：岩柱体分区建模法(RPBP)，岩体按照一定的规则被界限三角形分区成多个封闭的区域，然后对这些区域进行建模，进而完成整个建模区的建模，这种建模的方法称为岩柱体分区建模法。

基于上述方法，本发明的技术方案为：

运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有复杂褶皱构造的检测，如果有复杂褶皱则进行自动交互构建复杂褶皱轴面界限三角形，如没有褶皱则按照多尺度构模的方法构建三维地质模型，如含有复杂褶皱构造需要首选构建褶皱轴面界限三角形后，按照多尺度构模的方法构建三维地质模型。这个过程中含复杂褶皱构造的检测及复杂褶皱轴面界限三角形的构建是关键。

其主要步骤如下：

1.地质体含复杂褶皱构造的检测

Step1：在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtin_tiangle的存贮界限三角形的动态数组adjTriangle顺序取两个界限三角形，存贮的是以组为尺度的界限三角形，设一个布尔型变量bfolds＝fals；

Step2：在三角形cdtin_tiangle的动态数组adjTriangle中顺序取两个三角形设为uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，从uplimit_tiangle到downlimit_tiangle表示的是一个组，uplimit_tiangle的三维顶点设为up_n0、uo_n1、up_n2，dwonlimit_tiangle的三维顶点设为dowm_n0、downn_1、dow_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点dowm_n0，其它两个点也是如此；

Step3：由点up_n0沿钻孔到点dowm_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds＝true。转到Step5，否则继续检测点up_nl到点dowm_n1和up_n2到点dowm_n2；

Step4：如果bflds仍为false，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，按照上文所述的岩性为尺度的构模方法构建地质模型。转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束；

Step5：如果bflds为true，则，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，需要交互插入界限三角形，一般是插入的界限三角形在褶曲的轴面上，转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束；

2.构建复杂褶皱的轴面界限三角形

其主要步骤如下：

Step1：运用下文介绍的三维空间交互技术的方法构建交互操作集，交互操作集包含要操作的岩柱体的钻孔与已构建好的全部界限三角形；

Step2：运用三维交互操作各种观察方式，如放大、平移、旋转、线框、关闭显示等，来观察需要交互构建界限三角形的三个孔，一般来说，要从上向下逐步构建，经过观察分析，依次选取钻孔上的相应节点，构建界限三角形按扭，构建出界限三角形，该界限三角形搜寻到相应岩柱体内的界限三角形内，将上面相应区域的被新建的界限三角形一分为二；

Step3：重复Step1、Step2，直到处理完所有相邻界限三角形区域。

通过本发明很好解决了复杂褶皱真三维建模的问题。

附图说明

附图为基于RPBP法的含褶皱地质体三维建模的基本流程示意图

具体实施方式

如附图所示：运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有复杂褶皱构造的检测，如果有复杂褶皱则进行自动交互构建复杂褶皱轴面界限三角形，如没有褶皱则按照多尺度构模的方法构建三维地质模型，如含有复杂褶皱构造需要首选构建褶皱轴面界限三角形后，按照多尺度构模的方法构建三维地质模型。这个过程中含复杂褶皱构造的检测及复杂褶皱轴面界限三角形的构建是关键。

其主要步骤如下：

1.地质体含复杂褶皱构造的检测

Step1：在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtin_tiangle的存贮界限三角形的动态数组adjTriangle顺序取两个界限三角形，存贮的是以组为尺度的界限三角形，设一个布尔型变量bfolds＝false，如图4.20(a)所示。

Step2：在三角形cdtin_tiangle的动态数组adjTriangle中顺序取两个三角形设为uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，从uplimit_tiangle到downlimt_tiangle表示的是一个组，uplimit_tiangle的三维顶点设为up_n0、up_n1、up_n2，dwonlimit_tiangle的三维顶点设为dowm_n0、down_n1、down_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点dowm_n0，其它两个点也是如此。

Step3：由点up_n0沿钻孔到点dowm_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds＝true。转到Step5，否则继续检测点up_n1到点dowm_n1和up_n2到点dowm_n2。

Step4：如果bfolds仍为false，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，按照上文所述的岩性为尺度的构模方法构建地质模型。转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束。

Step5：如果bfolds为true，则，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，需要交互插入界限三角形，一般是插入的界限三角形在褶曲的轴面上，具体交互插入界限三角形的方法将在下文介绍。转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束。

2.构建复杂褶皱的轴面界限三角形

其主要步骤如下：

Step1：运用下文介绍的三维空间交互技术的方法构建交互操作集，交互操作集包含要操作的岩柱体的钻孔与已构建好的全部界限三角形。

Step2：运用三维交互操作各种观察方式，如放大、平移、旋转、线框、关闭显示等，来观察需要交互构建界限三角形的三个孔，一般来说，要从上向下逐步构建，经过观察分析，依次选取钻孔上的相应节点，构建界限三角形按扭，构建出界限三角形，该界限三角形搜寻到相应岩柱体内的界限三角形内，将上面相应区域的被新建的界限三角形一分为二。

Step3：重复Step1、Step2，直到处理完所有相邻界限三角形区域。

复杂褶皱轴面界限三角形构建完成后，就可以根据多尺度构模的方法构建三维地质模型。对于构建的地质模型需要进行模型的检验，不符合要求模型需要重新删除相关的GTP体元，重新返回复杂褶皱构建的检测，再构建褶皱轴面三角形构建地质模型，或利用三维空间交互技术通过选取、删除、修改的方法编辑构建的GTP体元。按照上述步骤多次循环直到建立的地质模型符合要求为止。

Claims (1)

1.一种复杂褶皱真三维建模方法，其特征在于：运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有复杂褶皱构造的检测，如果有复杂褶皱则进行自动交互构建复杂褶皱轴面界限三角形，如没有褶皱则按照多尺度构模的方法构建三维地质模型，如含有复杂褶皱构造需要首选构建褶皱轴面界限三角形后，按照多尺度构模的方法构建三维地质模型，这个过程中含复杂褶皱构造的检测及复杂褶皱轴面界限三角形的构建是关键，其主要步骤包括：

(1)地质体含复杂褶皱构造的检测

Step1：在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtin_tiangle的存贮界限三角形的动态数组adjTriangle顺序取两个界限三角形，存贮的是以组为尺度的界限三角形，设一个布尔型变量bfolds＝false；

Step2：在三角形cdtin_tiangle的动态数组adjTriangle中顺序取两个三角形设为uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，从uplimit_tiangle到downlimit_tiangle表示的是一个组，uplimit_tiangle的三维顶点设为up_n0、up_n1、up_n2，dwonlimit_tiangle的三维顶点设为dowm_n0、down_n1、down_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点dowm_n0，其它两个点也是如此；

Step3：由点up_n0沿钻孔到点dowm_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds＝true。转到Step5，否则继续检测点up_n1到点dowm_n1和up_n2到点dowm_n2；

Step4：如果bfolds仍为false，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，按照上文所述的岩性为尺度的构模方法构建地质模型。转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束；

Step5：如果bfolds为true，则，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象，需要交互插入界限三角形，一般是插入的界限三角形在褶曲的轴面上，转入Step2继续检测，直到所有的界限三角形都检测结束；

(2)构建复杂褶皱的轴面界限三角形

其主要步骤如下：

Step1：运用下文介绍的三维空间交互技术的方法构建交互操作集，交互操作集包含要操作的岩柱体的钻孔与已构建好的全部界限三角形；

Step2：运用三维交互操作各种观察方式，如放大、平移、旋转、线框、关闭显示等，来观察需要交互构建界限三角形的三个孔，一般来说，要从上向下逐步构建，经过观察分析，依次选取钻孔上的相应节点，构建界限三角形按扭，构建出界限三角形，该界限三角形搜寻到相应岩柱体内的界限三角形内，将上面相应区域的被新建的界限三角形一分为二；

Step3：重复Step1、Step2，直到处理完所有相邻界限三角形区域。