CN102147933A - 一种在三维场景下展示地层结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在三维场景下展示地层结构的方法包括：步骤1，在三维场景中录入已有的基础地质数据；步骤2，根据用户所选择的需要进行展示的点位置信息，勘探线位置信息或者勘探区域信息和根据步骤1中录入的基础地质数据分别针对各地层使用插值算法进行海拔插值，获取点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据；步骤3，利用三角面构型方法，以三维钻孔、截平面和岩块体模型的形式分别表现步骤3所述的点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据，实时生成地质分层结构的三维模型，并将相关层进行显示。通过本发明可使用户在生产管理、安全管理、地测管理等系统中，随时了解任意范围内的地质结构情况。

Description

一种在三维场景下展示地层结构的方法

技术领域

本发明涉及地质结构的三维重构与交互查看，特别是应用了按照用户交互指定区域，实时进行地质结构表现的方法。

背景技术

基于基础地质数据，重构三维地质结构的方法已被普遍应用，但是都仅仅提供了一种全体展现、不可裁剪的查看方式，而矿山开采过程中巷道等主要地下设施具有区域性，特别要求能够方便地按需查看关心位置的详细地质情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种按照基础地质数据，基于地质统计学算法，按照用户指定的点、线或区域，进行实时插值运算和实时模型构建，灵活高效的进行指定位置详细地质信息的全息展示的在三维场景下展示地层结构的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种在三维场景下展示地层结构的方法，包括：

步骤1，在三维场景中录入已有的基础地质数据；

步骤2，根据用户所选择的需要进行展示的点位置信息，勘探线位置信息或者勘探区域信息和根据步骤1中录入的基础地质数据分别针对各地层使用插值算法进行海拔插值，获取点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据；

步骤3，利用三角面构型方法，以三维钻孔、截平面和岩块体模型的形式分别表现步骤3所述的点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据，实时生成地质分层结构的三维模型，并将相关层进行显示。

优化的，步骤2中所述的插值算法采用kriging算法。

优化的，步骤3中所述将相关层进行显示采用贴图方式。

优化的，步骤1中所述基础地质数据包括钻孔信息、等高线信息、断层、陷落柱和构造纲要图信息。

本发明的有益效果

本发明使用实时三维地质结构重构的方法，对于全息化矿山、油气田等需要详细了解地质结构的应用场合，可以在生产管理、安全管理、地测管理等系统中，使用户随时可视化的了解详细的地质结构情况，并通过进行多次操作组合出任意观察方式和范围，实现直观地、身临其境地了解各种地质资料，观察各种现象，做出更加科学、准确的判断。

具体实施方式

在某矿井中，有钻孔资料、等高线资料、断层、陷落柱和构造纲要图等图纸信息，以及巷道测点信息和各生产子系统信息，其中在巷道掘进中，需要根据地质资料制定掘进计划，在生产和安全管理中，需要根据指定区域的地质资料对可能发生的问题进行估计和预案制定。

结合上述实例，本发明的地层结构三维可视化方法，包含如下步骤：

步骤1，在三维场景中录入已有的基础地质数据，包括钻孔资料、等高线资料、断层、陷落柱和构造纲要图等资料；

步骤2，根据用户所选择的需要进行展示的点位置信息，勘探线位置信息或者勘探区域信息和根据步骤1中录入的基础地质数据分别针对各地层使用Kriging插值算法进行海拔插值，获取点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据；

Kriging插值的实现方法

克里金(Kriging)插值法又称空间自协方差最佳插值法，是针对单个变量的局部线形最优无偏估计方法。首先考虑空间属性在空间位置上的变异分布，确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。具体到地层的拟合，简单的讲可以将各个钻孔对应各个地层的海拔作为样本属性值，首先计算样本的变异分布，并确定最相近的变异模型，然后针对给定的位置求海拔时，使用该变异模型计算样本对于未知点的加权系数，再将各样本点的海拔进行加权相加就得到了未知点的海拔。

步骤3，利用三角面构型方法，以三维钻孔、截平面和岩块体模型的形式分别表现步骤3所述的点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据，实时生成地质分层结构的三维模型，并将相关层进行显示。

具体地，以复杂区域块即岩块体模型的三角构型为例，复杂区域块的三角构型分为顶面构型、侧面构型和底面构型三部分。对于顶面和底面构型，根据用户交互过程提供多边形边界经纬度数据(X，Y)，首先计算其最小外矩形，并按照插值精度等分为均匀网格，然后对于在多边形内的网格，直接分解为两个三角形，对于边界上的网格，如果其内部仅有一个边界点，则与网格边缘交点和网格顶点按照扇形直接构成三角形组，如果其内部多于一个边界点，则在该栅格内按照更高精度进行等分，持续进行直到每个栅格内只有一个点为止，至此可获得顶面和地面的经纬三角构型，此后对于每个三角形顶点，使用kriging算法获取海拔估计值，即得到顶面和地面的三维三角构型；对于侧面构型，直接使用上阶段计算得到的边界点，每对相邻顶面和底面边界点构成的矩形分解为两个三角形，即可直接得到侧面的三维三角构型；以上两个阶段完成后，就计算出了任意多边形块体的三维三角构型。

由此可以看出，本发明对于任意给定形状适用，并且是在三维GIS场景中实时生成、实时查看并可以连续多次操作，组合出任意复杂形状，不受预处理过程限制。

上述2～3步可以重复进行，从而可以通过组合操作获取通常情况下难以直观查看的不同区域、不同方位的地质构造信息，为相应应用提供便捷和形象的信息表现。

Claims (4)

1.一种在三维场景下展示地层结构的方法，其特征在于包括：

步骤1，在三维场景中录入已有的基础地质数据；

步骤2，根据用户所选择的需要进行展示的点位置信息，勘探线位置信息或者勘探区域信息和根据步骤1中录入的基础地质数据分别针对各地层使用插值算法进行海拔插值，获取点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据；

步骤3，利用三角面构型方法，以三维钻孔、截平面和岩块体模型的形式分别表现步骤3所述的点所对应的线柱、线所对应的截面以及区域所对应的块的包络数据，实时生成地质分层结构的三维模型，并将相关层进行显示。

2.根据权利要求1所述的在三维场景下展示地层结构的方法，其特征在于：步骤2中所述的插值算法采用kriging算法。

3.根据权利要求1所述的在三维场景下展示地层结构的方法，其特征在于：步骤3中所述将相关层进行显示采用贴图方式。

4.根据权利要求1所述的在三维场景下展示地层结构的方法，其特征在于：步骤1中所述基础地质数据包括钻孔信息、等高线信息、断层、陷落柱和构造纲要图信息。