CN102938163A - 一种正弦状褶皱三维建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正弦状褶皱三维建模方法，运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有正弦状褶皱构造的检测，如果有正弦状褶皱则进行数据修正并进行自动交互构建正弦状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。本发明所公开的正弦状褶皱三维建模方法，构模过程简单，构模结果准确。

Description

一种正弦状褶皱三维建模方法

技术领域

本发明涉及地质测绘领域，尤其涉及一种正弦状褶皱三维建模方法。

背景技术

褶皱的结构复杂，类型多样，在三维地质建模中，考虑到褶皱计算的复杂性，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中的混乱而使地质建模失败。现有的建模方法虽然可以实现对正弦状褶皱地质体构模，但构模过程很繁琐，构模的结果具有不确定性。

因此，提供一种构模过程简单，构模结果准确的正弦状褶皱三维建模方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种构模过程简单，构模结果准确的正弦状褶皱三维建模方法。

定义1：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。

为了实现上述目的，本发明提供一种正弦状褶皱三维建模方法，运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有正弦状褶皱构造的检测，如果有正弦状褶皱则进行数据修正并进行自动交互构建正弦状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，这个过程中含有正弦状褶皱构造的检测、正弦状褶皱数据修正及正弦状褶皱轴面界限三角形的构建是关键，其主要步骤包括：

（1）地质体含正弦状褶皱构造的检测：

a）在地表面任取两个三角形进行检测；

b）若存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

c）若不存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

（2）正弦状褶皱数据修正：

d）判断褶皱一阶波的初始挠度影响情况；

e）将褶皱弧长近似为主波长；

（3）构建正弦状褶皱的轴面界限三角形：

f）在步骤（2）的数据修正结果上，构建交互操作集；

g）运用三维交互操作各种观察方式；

h）重复步骤f）、g），直到处理完所有相邻界限的三角形区域。

优选地，步骤d）中包括判断初始挠度与轴向力是否处于同一平面。

优选地，步骤（1）中对地表面任取两个三角形进行检测的具体步骤为：

在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtion_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；

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，downlimit_tiangle的三维顶点设为down_n0、down_n1、down_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点down_n0，其它两个点也是如此；

由点up_n0沿钻孔到点down_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds=ture,否则继续检测点up_n1到点down_n1和点up_n2到点down_n2；

如果bfolds仍为false或bfolds为ture，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象。

优选地，步骤（2）中将褶皱弧长近似为主波长中弧长计算的具体方式为：根据公式                                                

及计算弧长；所述S是弧长；所述L是波长；所述A是波幅。

优选地，步骤（3）中构建正弦状褶皱的轴面界限三角形的具体方式为：

运用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；

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，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，构建界限三角形按钮，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份为二；

重复上述步骤，直到处理完所有相邻界限三角形区域。

优选地，弧长通过辛普生求积方法进行计算，具体如下：函数在[a,b]积分区间内对积分：

(Ⅰ)先用梯形公式计算

；

(Ⅱ)然后将求积区间[a,b]逐步折半，令区间长度为：

(K=1,2,3,…)；

(Ⅲ)计算；

(Ⅳ)求积公式为

;

(Ⅴ)重复计算上述公式(1)-(4)，直到相邻2次积分近似值

和

满足如下关系式：

，其中

表示精度。

通过本发明很好解决了正弦状褶皱三维建模的问题，正弦状褶皱构造的检测及运用三维交互操作各种观察方式提高了构模结果的准确性，同时，通过对正弦状褶皱数据修正，大大简化了构模过程，并不影响构模结果的准确性。

附图说明

图1是本发明提出的一种正弦状褶皱三维建模方法的一种实施例的基本流程框图。 

具体实施方式

本发明的目的是提供一种构模过程简单，构模结果准确的正弦状褶皱三维建模方法。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1，在一种是实施例中，本发明所提供的一种正弦状褶皱三维建模方法，运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有正弦状褶皱构造的检测，如果有正弦状褶皱则进行数据修正并进行自动交互构建正弦状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，这个过程中含有正弦状褶皱构造的检测、正弦状褶皱数据修正及正弦状褶皱轴面界限三角形的构建是关键，其主要步骤包括：

（1）地质体含正弦状褶皱构造的检测：

a）在地表面任取两个三角形进行检测；

b）若存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

c）若不存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

（2）正弦状褶皱数据修正：

d）判断褶皱一阶波的初始挠度影响情况；

e）将褶皱弧长近似为主波长；

（3）构建正弦状褶皱的轴面界限三角形：

f）在步骤（2）的数据修正结果上，构建交互操作集；

g）运用三维交互操作各种观察方式；

h）重复步骤f）、g），直到处理完所有相邻界限的三角形区域。

进一步地，步骤d）中包括判断初始挠度与轴向力是否处于同一平面。

进一步地，步骤（1）中对地表面任取两个三角形进行检测的具体步骤为：

在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtion_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；

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，downlimit_tiangle的三维顶点设为down_n0、down_n1、down_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点down_n0，其它两个点也是如此；

由点up_n0沿钻孔到点down_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds=ture,否则继续检测点up_n1到点down_n1和点up_n2到点down_n2；

如果bfolds仍为false或bfolds为ture，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象。

进一步地，步骤（2）中将褶皱弧长近似为主波长中弧长计算的具体方式为：根据公式

及计算弧长；所述S是弧长；所述L是波长；所述A是波幅。

进一步地，步骤（3）中构建正弦状褶皱的轴面界限三角形的具体方式为：

运用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；

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，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，构建界限三角形按钮，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份为二；

重复上述步骤，直到处理完所有相邻界限三角形区域。

进一步地，弧长通过辛普生求积方法进行计算，具体如下：函数

在[a,b]积分区间内对

积分：

(Ⅰ)先用梯形公式计算

；

(Ⅱ)然后将求积区间[a,b]逐步折半，令区间长度为：

(K=1,2,3,…)；

(Ⅲ)计算；

(Ⅳ)求积公式为

;

(Ⅴ)重复计算上述公式(1)-(4)，直到相邻2次积分近似值和

满足如下关系式：

，其中

表示精度。

正弦状褶皱三维模型构建完成后，可以对构建的地质模型进行检验，不符合要求的模型可以重新删除相关的体元，重新返回正弦状褶皱构造的检测，再修正数据并构建正弦状褶皱的地质模型。按照上述步骤多次循环直到建立地质模型符合要求为止。

通过本发明很好解决了正弦状褶皱三维建模的问题，正弦状褶皱构造的检测及运用三维交互操作各种观察方式提高了构模结果的准确性，同时，通过对正弦状褶皱数据修正，大大简化了构模过程，并不影响构模结果的准确性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，运用RPBP法，在岩柱体相邻两个界限三角形内，首先进行是否含有正弦状褶皱构造的检测，如果有正弦状褶皱则进行数据修正并进行自动交互构建正弦状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，这个过程中含有正弦状褶皱构造的检测、正弦状褶皱数据修正及正弦状褶皱轴面界限三角形的构建是关键，其主要步骤包括：

（1）地质体含正弦状褶皱构造的检测：

a）在地表面任取两个三角形进行检测；

b）若存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

c）若不存在褶皱现象，继续转入步骤a），直到所有界限三角形都检测结束；

（2）正弦状褶皱数据修正：

d）判断褶皱一阶波的初始挠度影响情况；

e）将褶皱弧长近似为主波长；

（3）构建正弦状褶皱的轴面界限三角形：

f）在步骤（2）的数据修正结果上，构建交互操作集；

g）运用三维交互操作各种观察方式；

h）重复步骤f）、g），直到处理完所有相邻界限的三角形区域。

2.根据权利要求1所述的正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，步骤d）中包括判断初始挠度与轴向力是否处于同一平面。

3.根据权利要求1所述的正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，步骤（1）中对地表面任取两个三角形进行检测的具体步骤为：

在地表面CD-TIN中任取一个三角形设为cdtin_tiangle，此时在cdtion_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；

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，downlimit_tiangle的三维顶点设为down_n0、down_n1、down_n2，由点up_n0沿钻孔可以追踪到点down_n0，其它两个点也是如此；

由点up_n0沿钻孔到点down_n0，搜索是否存在岩性的重复，如有则bfolds=ture,否则继续检测点up_n1到点down_n1和点up_n2到点down_n2；

如果bfolds仍为false或bfolds为ture，则表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之间不存在褶皱现象。

4.根据权利要求1所述的正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，步骤（2）中将褶皱弧长近似为主波长中弧长计算的具体方式为：根据公式                                                

及计算弧长；所述S是弧长；所述L是波长；所述A是波幅。

5.根据权利要求1所述的正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，步骤（3）中构建正弦状褶皱的轴面界限三角形的具体方式为：

运用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；

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，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，构建界限三角形按钮，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份为二；

重复上述步骤，直到处理完所有相邻界限三角形区域。

6.根据权利要求4所述的正弦状褶皱三维建模方法，其特征在于，弧长通过辛普生求积方法进行计算，具体如下：函数

在[a,b]积分区间内对

积分：

(Ⅰ)先用梯形公式计算

；

(Ⅱ)然后将求积区间[a,b]逐步折半，令区间长度为：

(K=1,2,3,…)；

(Ⅲ)计算

；

(Ⅳ)求积公式为

;

(Ⅴ)重复计算上述公式(1)-(4)，直到相邻2次积分近似值

和

满足如下关系式：

，其中

表示精度。

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