CN102074027B

CN102074027B - 二维地质模型成块方法

Info

Publication number: CN102074027B
Application number: CN 201010589098
Authority: CN
Inventors: 李亚林; 何光明; 周阿波; 敬龙江; 胡善政; 杜洪; 耿春; 陈波
Original assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: CN102074027A

Abstract

本发明公开了一种地质模型成块方法，包括如下步骤：(a)调整模型数据的多边形中点间距离以及点线间距离小于预定阈值的数据；(b)将模型的模型框架范围内的模型数据保存为像素图片；(c)根据步骤(b)中形成的图片，按照相邻像素点的颜色是否相同搜索出块及属于该块的像素点；(d)计算模型数据中的线段的交点，将线段组成线段组队列；(e)根据线段组中的像素点及其周围相邻像素点的颜色是否与块的颜色相同以及所述像素点是否属于块来判断块由哪些线段组组成。该方法基于像素的搜索来实现多边形的成块处理，从而高效的实现了二维块状地质模型的建立。

Description

二维地质模型成块方法

技术领域

本发明涉及一种地下地质模型构建方法，确切地说涉及一种用于石油地震勘探中的二维地质模型构建中的关键方法-模型成块方法。

背景技术

现今，以复杂地质模型为基础，通过射线追踪正演和波动方程正演，从波的运动学和动力学两个角度综合模拟分析复杂构造中地震波的传播规律，来指导复杂区地震采集参数合理确定及观测系统的优化设计，是改善地震采集的效果，提高地震采集资料的品质的有效途径。而二维地质模型建立是这一切的基础。

传统层状模型输入法存在如下缺陷：1.描述复杂地质体，需要添加大量虚界面；2.层位需进行复杂编号；3.断层也采用层位线表示，不合习惯；4.难以描述复杂地质结构，限制了正演的应用。

近年来提出的块状模型采用封闭多边形描述地质体，逻辑清晰，操作简单，可方便的构建任意复杂的地质模型。在块状模型构建中，多边形裁剪算法是其核心，它适用于凸的、凹的和带孔的多边形的裁剪。多边形裁剪算法Weiler-Atherton为最为通用的多边形裁剪算法之一，其基本思想如下：

假设被裁剪多边形和裁剪窗口的顶点序列都按顺时针方向排列。当两个多边形相交时，交点必然成对出现，其中一个是从被裁剪多边形进入裁剪窗口的交点，称为“入点”，另一个是从被裁剪多边形离开裁剪窗口的交点，称为“出点”。

算法从被裁剪多边形的一个入点开始，碰到入点，沿着被裁剪多边形按顺时针方向搜集顶点序列；而当遇到出点时，则沿着裁剪窗口按顺时针方向搜集顶点序列。

按上述规则，如此交替地沿着两个多边形的边线行进，直到回到起始点。这时，收集到的全部顶点序列就是裁剪所得的一个多边形。

然而，现有技术处理的结果均为一个多边形，而在地质模型的处理中，多边形相互裁减的结果是多个多边形，即多个块。已有技术中的多边形裁剪算法不能很好地满足地质模型处理中的多边形相互裁减的需要。因此，需要提供一种能够解决多边形相互裁减成块的问题的模型成块方法。

发明内容

在二维地质模型的处理中，需要将人工建立的模型在模型框架范围内进行成块处理，进而对这些块进行后续处理。为了准确高效的完成成块处理，本发明提出了一种地质中的多边形成块方法。通过本发明提供的新颖高效的二维地质模型成块方法，解决了多边形相互裁减成块的问题，提高了复杂构造二维块状地质模型构建的效率。

根据本发明的一方面，根据地质模型框架内点的不同颜色值代表不同纵波速度，地质层间相互裁减成块的颜色不尽相同的原理来搜索地质块。根据本发明的地质模型成块方法，包括如下步骤：(a)调整模型数据的多边形中点间距离以及点线间距离小于预定阈值的数据；(b)将模型的模型框架范围内的模型数据保存为像素图片；(c)根据步骤(b)中形成的图片，按照相邻像素点的颜色是否相同搜索出块及属于该块的像素点；(d)计算模型数据中的线段的交点，将线段组成线段组队列；(e)根据线段组中的像素点及其周围相邻像素点的颜色是否与块的颜色相同以及所述像素点是否属于块来判断块由哪些线段组组成。

其中，步骤(a)可包括：(a1)调整相邻地质层的点之间的位置；(a2)调整地质层的点与其相邻地质层的线之间的位置。其中，在步骤(a1)中，如果第一地质层中的点P与其相邻的第二地质层的点P′之间的距离小于预定值D1，则将两点坐标重合到一起，在步骤(a2)中，如果第一地质层中的点P到相邻的第二地质层的线L的距离小于预定值D2，则将点P合并到线L上。

其中，步骤(b)可包括如下步骤：(b1)生成大小与模型框架相同的图片；(b2)根据模型的颜色填充图片的颜色。

其中，步骤(c)可包括如下步骤：(c1)选取一像素点P，并寻找出像素点P周围预定距离内的像素点集合S；(c2)将像素点集合S中的任一像素点tp的

颜色与像素点P的颜色相比，如果颜色相同，则将像素点tp放入像素点P放入同一队列中；(c3)确定同一队列中的所有像素点属于同一个块。

其中，步骤(d)可包括如下步骤：(d1)统计模型线队列和点队列；(d2)计算线段相交点；(d3)删除模型框架外的线段和重复的线段；(d4)将段组成线段组。

其中，步骤(e)可包括如下步骤：(e1)选取一个线段L和一个块B；(e2)从线段L中选取一点P，并选取点P周围的邻近点；(e3)如果点P及其周围邻近点的颜色与块B的颜色相同，则确定为线段组L属于块B；(e4)如果点P及其周围邻近点的颜色均与块B相同，且点P与其周围邻近点属于块B，也确定为线段组L不属于块B；(e5)如果均不符合步骤(e3)和(e4)中的条件，则确定线段组L属于块B。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的二维地质模型成块方法的流程图；

图2是示出图1中的步骤S100的详细操作的流程图；

图3是示出图1中的步骤S200的详细操作的流程图；

图4是示出图1中的步骤S300的详细操作的流程图；

图5是示出图1中的步骤S400的详细操作的流程图；

图6是示出图1中的步骤S500的详细操作的流程图；

图7是根据本发明实施例的二维地质模型成块方法构建的二维地质模型。

具体实施方式

在对本发明的实施例进行描述之前，首先对本发明的描述中使用的相关术语进行相应的解释。

地质层：填充有颜色的多边形，该多边形通常由用户手工绘制生成。

纵波速度：地质层的物理参数之一，纵波速度不同，地质层填充的颜色也不同。

块：地质层相互裁减形成的多边形，该多边形内填充的颜色只有一种。

模型框架：一种特殊的地质层，该地质层的形状为矩形，该矩形的边界范围由用户设定。

地质模型：由若干个纵波速度不尽相同的地质层组成，包含且仅包含一个模型框架。

下面，参照附图对根据本发明实施例的二维地质模型成块方法进行详细描述。

图1是根据本发明实施例的二维地质模型成块方法的流程图。图2-6是对图1中的各个步骤的进一步详细描述的流程图。

参考图1，在步骤S100中，调整模型数据中由于人工输入而造成的多边形中不准确的数据。

由于模型的地质层是由用户手工绘制的，因此不可避免的造成某些数据的实际数值与用户的预期有偏差(例如，用户希望地质层A的点P与地质层B的点P′重合，但是由于点的坐标是浮点数的，很难通过手动的绘制使点P和点P′完全重合)，为了避免手工输入造成的偏差不对成块造成影响，在本发明的模型成块方法中，对模型中的点与点间的距离以及点与线间的距离小于预定阈值的数据进行调整。但是，调整的时候不调整模型框架的矩形的四个顶点。

具体的调整方法：预先设定点近距离合并参数D₁和线段近距离合并参数D₂。若属于不同地质层两个点距离小于D₁，则将此两点的坐标重合到一起。若某个地质层的点到其他地质层的某条线段的距离小于D₂，则将此点移到该线段上。

可以按照绘制的顺序对所有点进行调整，包含属于不同地质层的两点间的调整和地质层的点与其他地质层的线间的调整。

在属于不同地质层的两点间的调整中，首先选取第一点，计算第一点与其周围的点(称为第二点)之间的距离，如果两点间距离小于D1，则将第二点合并到第一点上。如果在相邻地质层中不存在与当前地质层中的第一点之间的距离小于D1的点，则在当前地质层中选取下一个点进行处理，直到对所有点处理完毕。虽然在本发明的实施例中，将第二点移到第一点上，但是，也可以将第一点合并到第二点上。

在地质层的点与其他地质层的线的调整中，首先选取第一点，计算第一点与其他地质层的线之间的距离，如果点到线的距离小于D2，则将所述点移到线上。然后，逐次选取下一个点进行处理。

此外，也可以同时对某一点进行两点间的调整以及点到线的调整。即，选取地质层B中的一点P，判断相邻地质层中是否存在与其距离小于预定值D1的点，如果遍历了相邻地质层中的所有点，不存在与其距离小于预定值D1的点，则选取相邻地质层中的线，判断点到线的距离是否小于预定值D2。根据上述操作，遍历当前地质层中的所有点。

图2示出了根据本发明的实施例的调整方法的流程图。下面参照图2进行详细描述。

在步骤S101中，选取某地质层中的点P。

在步骤S102中，选取相邻地质层中的点P′。

在步骤S103中，判断点P与点P′之间的距离是否小于D1。如果在步骤S103中判断的结果为否，则进行步骤S105。

如果在步骤S103中判断的结果是两点间距离小于D1，则在步骤S104中，将两点位置重合，例如，取消点P′，用点P代替。

然后，在步骤S105中判断是否已经遍历了所有相邻地质层的点。如果为否，则返回步骤S102，继续选取相邻地质层中的其他点。如果已经遍历了相邻地质层的所有点，则在步骤S106中则判断是否已经对当前地质层的所有点进行了上述处理。如果还未遍历当前地质层中的所有点，则返回步骤S101，选取当前地质层中的其他点，重复操作S102至S106。

如果在步骤S106中确定已经遍历了当前地质层中的所有点，则进行点与线间的调整。步骤S107至步骤S112是对点与线间的调整的描述。

在步骤S107中，选取某地质层中的点P，然后在步骤S108中选取相邻地质层的线L。在步骤S109判断点P到线L的垂直距离是否小于D2。如果点P到线L的垂直距离不小于D2，则进行步骤S111。如果点P到线L的垂直距离小于D2，则进行步骤S110，将点P移到点P在线L上的垂直投影点上。然后，在步骤S111中判断是否已经遍历了所有相邻地质层的线。如果还存在未遍历的线，则返回步骤S108，选取另一条线。如果已经遍历了所有相邻地质层的线，则在步骤S112中判断是否已经遍历了当前地质层中的所有点。如果当前地质层中还存在未遍历的点，则返回步骤S107。如果已经遍历了当前地质层中的所有点，则结束对当前地质层中的点的位置的调整。

返回参照图1，在步骤S200中，将模型的模型框架范围内的模型数据保存为像素图片。

在输入的模型数据中，模型框架范围外可能也存在数据。该操作步骤在于排除模型框架范围外的数据，仅将模型框架范围内的模型数据保存为像素图片。

由于地质层填充的颜色可能为半透明，为了后续处理的需要，保存的图片中忽略地质层填充的颜色的alpha通道值，即该颜色不透明。步骤S200的更详细的描述见图3。参考图3，在步骤S210中，生成和模型框架像素大小相同的空白图片，然后在步骤S220中，根据模型框架区域内的颜色填充图片对应位置的颜色，颜色为原模型颜色消除透明度后的颜色。

返回参照图1，在步骤S300中，根据步骤S200中形成的图片，搜索出块及属于该块的像素点。

搜索方法为：选取一像素点P，找出其周围预定距离内的相邻像素点，判断相邻像素点tp的颜色是否与像素点P的颜色相同，如果相同，则将像素点tp与像素点P放入同一像素点队列。循环处理图片中的像素点，由此，属于同一像素点队列的像素点属于同一块。

具体搜索方法为：假设图片的宽和高分别为w和h像素，w和h为自然数。不妨设待处理的像素点为p(i，j)(i为0，1，2，...，w-1，j为0，1，2，...，h-1)，栈s用于存放未处理的像素点，则处理方法为：

步骤1：选取一像素点p(i，j)，判断该像素点是否已被处理，若点p(i，j)已处理，则继续选取下一像素点，否则转步骤2；

步骤2：将像素点p(i，j)压入栈s；

步骤3：将像素点p(i，j)存入块的像素点队列vp并标记为已处理；

步骤4：寻找出像素点p(i，j)周围(例如，上、下、左、右四个方向)像素距离不超过预定值(例如，像素距离1)的像素点集合S，将像素点p(i，j)出栈。对于像素点集合S中的任一像素点tp，若tp未经过处理且tp的颜色与像素点p(i，j)的颜色相同，则将tp压入栈顶，并标记该点为已处理。

步骤5：若栈s不为空，按照步骤3和4递归处理栈s中的点。若栈s为空，且像素点队列vp中有若干个像素点，则搜索到了一个块，记录该块的颜色和像素点队列，vp中的所有点的属于该块。

图4示出了实现上述方法的程序流程图。下面参照图4进行更详细的描述。

在步骤S311中，选取一个像素点p。在步骤S312中判断该像素点是否已经被处理过。如果该像素点已经被处理过，则转到步骤S320。如果该像素点还未被处理，则进行步骤S313。在步骤S313中，将像素点p存入用于存放未处理像素点的栈s中。然后进行步骤S314，选取图中与p点相邻的像素点k。进行步骤S315，判断像素点k与像素点p的颜色是否相同。如果不同，则进行步骤S318。如果像素点k与像素点p的颜色相同，则进行步骤S316，判断该像素点k是否已经被处理过。如果已经被处理过，则返回步骤S314，选取另一相邻像素点。如果像素点k还未被处理过，则进行步骤S317，将像素点k存储栈s中。接着，在步骤S318中，判断p点是否已经与周围相邻的所有像素点的颜色比较完毕。如果为否，则返回步骤S314。如果为是，则进行步骤S319，将像素点p标记为已处理，并存入像素点p所属的块包含的点队列vp中，并从栈s中弹出像素点p。然后在步骤S320中判断栈s是否为空。如果不为空，则进行步骤S321，选取栈s顶部的像素点p进行处理，重复操作S314至S320，直到栈s为空。

返回参照图1，在步骤S400中，计算模型数据的线段相交点，将线段组成线段组。

步骤4计算模型数据中线段的交点，将线段组成线段组。

由于地质层间有重叠，块的边界点可能为地质层间线段的交点，因此，需要计算模型中不同地质层间线段的交点。首先列出通过前面步骤S100、S200和S300中生成的所有点和线段，计算每条线段与其它线段的相交情况，如相交，且交点不为该线段的端点，则用交点将该线段分割成两个线段。计算完所有线段间的交点之后，删除模型框架之外和重复的线段，因为这些线段不是块的组成部分。最后，将所有模型框架范围内原有的和该步骤生成的新线段组成不分叉的线段组。线段组保存在线段组队列G中。

线段组的定义：线段组是由一串点p₁，p₂，p₃，...，p_k依次连线组成的折线，其中p₁和p_k至少属于三条线段，p₂，...，p_k-1仅属于两条线段。

本步骤的实施流程见附图5。下面参照图5，对该操作进行详细描述。

在步骤S410中，统计模型线队列和点队列。

在步骤S420中，计算线段相交点。

在步骤S430中，删除模型框架外的线段和重复的线段。

在步骤S440中，将线段组成线段组。

返回参照图1，在步骤S500中，判断线段组所属于的块，即块由哪些线段组组成。

步骤5.判断线段组所属于的块，即块由哪些线段组组成。

判断方法：依次判断各个块由哪些线段组组成，假定B为待处理的块，L为线段组队列G中待处理的某一线段组，则判定B包含线段组l的判断准则如下：

1：若线段组L中存在一个点，该点及其周围(例如，左上，上，右上，左，右，左下，下，右下八个方向)的邻近点都不与块B的颜色相同，则该线段组l不属于该块B。

2：若线段组L内存在一点，该点及其周围的临近点的颜色与块B相同且属于块B，则线段组穿越了块B内部，该线段组L不属于块B。

3：若以上条件均不符合，则块B包含线段组L。

如图6所示，在步骤S510中，选取某块B和线段组L。然后在步骤S520中，判断线段组L中是否存在一个点，该点与周围八个方向的邻近点都不与块B的颜色相同。

如果步骤S520中的判断结果是这九个点都不与块B的颜色相同，则在步骤S540中确定线段L不属于块B。

如果步骤S520中的判断结果为否，即，存在至少一个点与块B的颜色相同，则在步骤S530中进一步判断是否是九个点的颜色均与块B的颜色相同，且这九个点属于块B。

如果在步骤S530中的判断结果为是，则在步骤S540中确定线段L不属于块B。

如果在步骤S530中的判断结果为否，则在步骤S541中确定线段L属于块B。

通过对所有块和所有线段组执行上述步骤，可以确定各个块是由哪些线段组成的。

至此，图1的操作步骤执行完毕。通过执行图1的各个操作，可以构建出根据本发明的二维地质模型。

本发明充分利用了在地质模型中地质层的纵波速度不尽相同的特点，根据模型框架内点的颜色值基于像素来搜索块，从而可以提高了二维地质模型的构建效率。

图7示出了根据本发明的二维地质模型成块方法构建的二维地质模型。

通过采用本发明的二维地质模型成块方法，二维建模速度和准确性大大提高，可以方便快捷地建立包括逆掩推覆构造、火山侵入体等任意复杂的二维地质模型。

尽管已经参照特定实施例描述了根据本发明的电池分类机及其分类方法，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明做出各种变型和修改，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种二维地质模型成块方法，包括如下步骤：

(a)调整模型数据的多边形中点间距离以及点线间距离小于预定阈值的数据；

(b)将模型的模型框架范围内的模型数据保存为像素图片；

(c)根据步骤(b)中形成的图片，按照相邻像素点的颜色是否相同搜索出块及属于该块的像素点；

(d)计算模型数据中的线段的交点，将线段组成线段组队列；

(e)根据线段组中的像素点及其周围相邻像素点的颜色是否与块的颜色相同以及线段组中的所述像素点及其周围相邻像素点是否属于块来判断块由哪些线段组组成，

其中，地质模型由若干个纵波速度不尽相同的地质层组成，仅包含一个模型框架，纵波速度不同，地质层填充的颜色也不同，

模型框架是一种特殊的地质层，该地质层的形状为矩形，该矩形的边界范围由用户设定，

块是地质层相互裁剪形成的多边形，该多边形内填充的颜色只有一种。

2.如权利要求1所述的二维地质模型成块方法，其中，步骤(a)包括：

(a1)调整相邻地质层的点之间的位置；

(a2)调整地质层的点与其相邻地质层的线之间的位置。

3.如权利要求2所述的二维地质模型成块方法，其中，在步骤(a1)中，如果第一地质层中的点P与其相邻的第二地质层的点P′之间的距离小于预定值D1，则将两点坐标重合到一起，

在步骤(a2)中，如果第一地质层中的点P到相邻的第二地质层的线L的距离小于预定值D2，则将点P合并到线L上。

4.如权利要求1所述的二维地质模型成块方法，其中，步骤(b)包括如下步骤：

(b1)生成大小与模型框架相同的图片；

(b2)根据模型的颜色填充图片的颜色。

5.如权利要求1所述的二维地质模型成块方法，其中，步骤(c)包括如下步骤：

(c1)选取一像素点P，并寻找出像素点P周围预定距离内的像素点集合S；

(c2)将像素点集合S中的任一像素点tp的颜色与像素点P的颜色相比，如果颜色相同，则将像素点tp与像素点P放入同一队列中；

(c3)确定同一队列中的所有像素点属于同一个块。

6.如权利要求1所述的二维地质模型成块方法，其中，步骤(d)包括如下步骤：

(d1)统计模型线队列和点队列；

(d2)计算线段相交点；

(d3)删除模型框架外的线段和重复的线段；

(d4)将线段组成线段组。

7.如权利要求1所述的二维地质模型成块方法，其中，步骤(e)包括如下步骤：

(e1)选取一个线段组L和一个块B；

(e2)从线段组L中选取一点P，并选取点P周围的邻近点；

(e3)如果点P及其周围邻近点的颜色都不与块B的颜色相同，则确定为线段组L不属于块B；

(e4)如果点P及其周围邻近点的颜色均与块B相同，且点P与其周围邻近点属于块B，也确定为线段组L不属于块B；

(e5)如果均不符合步骤(e3)和(e4)中的条件，则确定线段组L属于块B。