CN104166158B - 一种地震数据非均匀间距等值线交互追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明是地震解释非均匀间距等值线交互追踪方法。用逐点比较法求出层位数据的三维数据包围盒，在大地坐标平面上构建层位数据TIN网，逐点比较三角网中点的值，自动计算等值线起始值和步长，任意连续点选在层位数据生成并显示在图上不规则三角网上，求取曲线与不规则三角网的交点系列，计算每个交点的值，针对种子点，以三角形为起点，采用优化传播法生成一条等值线。本发明可以针对地震数据的坡度属性生成更准确的疏密不同的等值线，降低等值线标注对其他信息的覆盖，提高了制图效率和图件的美观程度，还可以最大限度避免等值线信息对其他有效信息的覆盖。

Description

一种地震数据非均匀间距等值线交互追踪方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探数据等值线成图技术，属于地球物理勘探数据处理中数据成图范畴，具体是一种地震数据非均匀间距等值线交互追踪方法。

背景技术

地球物理勘探数据处理时，需要将数据生成各种图形，在地质层位数据成图中，等值线成图是一个重要的组成部分，其中的等值线追踪又在等值线成图中起到举足轻重的作用。常规等值线追踪都是采取的自动追踪方法，这类方法针对给定的离散数据，采用四角网格或者三角网将整个数据划分为一个个四边形或三角形。然后，从数据边界出发，按照线性插值等方式逐个四边形或三角形进行插值，并在插值基础上追踪，一次性生成所有的等值线，这种全局性等值线追踪的速度慢，等值线显示疏密难以控制，在数据变化复杂的地方很难完全满足用户的需求。

采用全局追踪方法，算法要求等值线间距、标注的设定全都全局统一。在此前提下极易发生在数据变化平滑地区等值线过于稀疏，而在数据变化剧烈地区等值线过于密集，甚至发生不同值等值线重叠等现象。而且，由于等值线标注信息位置是自动计算生成的，常常发生等值线信息覆盖其他有效信息的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种高效便捷的地震数据非均匀间距等值线交互追踪方法。

本发明的具体实施步骤如下：

1）在工区采集任意一层地质解释层位数据；

所述的层位数据由一系列点d(x,y,z)构成的，其中x,y,z表示地质解释层位数据的空间三维坐标。

所述的x,y为大地坐标，z为高程坐标，对于任意两个数据点，其x,y不完全相等。

2）采用逐点比较法求出层位数据的三维数据包围盒，并以此作为数据的有效范围；

所述的三维数据包围盒是(x_min,x_max)、(y_min,y_max)、(z_min,z_max)，其中(x_min,x_max)分别是所有数据点x坐标的最小值、最大值，(y_min,y_max)分别是所有数据点y坐标的最小值、最大值，(z_min,z_max)分别是所有数据点z坐标的最小值、最大值；

3）在大地坐标x,y平面上，采用带约束条件的Delaunay(狄洛尼)不规则三角网（TIN）生成算法构建层位数据TIN网；

4）采用逐点比较法统计不规则三角网中所有点的z值范围，采用尾数截断法自动计算等值线起始值z_start和步长z_step；

5）根据数据范围确定等值线追踪的起始值z_start和步长z_step；

6）任意连续点选在层位数据生成并显示在图上的不规则三角网上，并根据二次曲线法依据这些点定义一条曲线L；

7）采用两段直线求焦法求取曲线L与不规则三角网的交点系列SP_cross，并根据双线性法计算交点系列SP_cross中每个交点p_cross的z值；

8）连接交点系列SP_cross，针对交点系列SP_cross中的任意两两相邻点p_i、p_i+1采用线性平均插值方法获得满足定义的等值线点系列DP_cross；

9）以等值线点系列DP_cross为种子点系列，针对种子点系列中的每个种子点dp_cross进行如下处理：

采用最小面积法计算出种子点dp_cross在不规则三角网中所在的三角形tri_cur，以三角形tri_cur为起点，采用优化传播法生成一条等值线L_contour；

所述的优化传播法如下：

Step1将采用最小面积法计算所得到的三角形1tri_cur设为当前三角形tri _cur ；

采用下列公式求取等值点c(x,y,z)： $\left\{\begin{array}{c}x=x_a+(x_b-x_a)\frac{z-z_a}{z_b-z_a}\\ y=y_a+(y_b-y_a)\frac{z-z_a}{z_b-z_b}\end{array}\right.$

式中：给定的高程值z，

三角形tri_cur的三条边两个顶点为a(x_a,y_a,z_a)和b(x_b,y_b,z_b)，

每个三角形在三边上有2个等值点p₁、p₂；

将与三角形1tri _cur 以点p₁所在的边为相邻边的三角形2tri _ncur 设为当前三角形tri_cur，点p₁所在的边为进入边；

Step2 在三角形2tri_cur中搜索等值线的离去边，即找到进入相邻三角形6tri _ecur 的边，假设该边为e_next，找到后内插该等值点的平面坐标，内插的方法和Step1中方法相同，只是当前边不参与计算；

Step3 当内插等值点不是边的两个顶点之一，则找到e_next的相邻三角形6tri _ecur ，设该三角形6为tri_cur，当前离去边为进入边。

当内插等值点是边的两个顶点之一时，需要遍历所有包含该等值点的三角形，逐个三角形进行Step2操作，找到当前点距离最短的等值点所在的离去边，设该三角形11为tri_cur，当前离去边为进入边；

Step4重复Step2-Step3，直到离去边为边界边，此时等值线为开曲线L₁

Step5追踪另一半等值线，设与Step1中的三角形1以点p₁所在的边为相邻边的三角形3为当前三角形tri_cur，以点p₂所在的边为进入边，重复Step2-Step4操作，获得另一段开曲线L₂；

Step6合并开曲线L₁和L₂，即得到一条等值线L_contour。

10）在种子点dp_cross处进行高程值标注，完成追踪一条等值线；

将所述的等值线和追踪完的所有等值线进行合并，以避免重复的等值线。

11）重复步骤6）-10），追踪生成一系列等间距等值线。

12）重复步骤5）-11），追踪生成一系列非等间距等值线。

本发明在生成过程中边全局追踪为局部追踪，并引入了交互控制，可以根据操作者的意愿生成全部或部分等值线；

本发明可以在交互控制过程中，实现等值线间距的调整，达成在不同数据坡度条件下追踪不同间距等值线的目的；

本发明可以根据交互控制生成等值线标注，因此可以最大限度避免等值线信息对其他有效信息的覆盖。与传统的方法相比，首先，本发明在生成过程中边全局追踪为局部追踪，并引入了交互控制，可以根据操作者的意愿生成全部或部分等值线；其次，本发明可以在交互控制过程中，实现等值线间距的调整，达成在不同数据坡度条件下追踪不同间距等值线的目的；再次，本发明可以根据交互控制生成等值线标注，因此可以最大限度避免等值线信息对其他有效信息的覆盖。

附图说明

图1优化传播法示意图；

图2交互控制曲线定义；

图3基于控制曲线追踪生成的局部等值线；

图4变间距后交互控制曲线定义；

图5非均匀间距交互追踪等值线结果。

具体实施方式

本发明在等值线自动追踪的基础上，抛弃了等值线全局生成算法，取而代之以局部生成算法，采用交互控制的方法，实现了非均匀间距地震解释层位等值线的交互追踪。

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方案：

1）在工区采集任意一层地质解释层位数据；

所述的层位数据由一系列点d(x,y,z)构成的，其中x,y,z表示地质解释层位数据的空间三维坐标。

所述的x,y为大地坐标，z为高程坐标，对于任意两个数据点，其x,y不完全相等。

2）采用逐点比较法求出层位数据的三维数据包围盒，并以此作为数据的有效范围；

所述的三维数据包围盒是(x_min,x_max)、(y_min,y_max)、(z_min,z_max)，其中(x_min,x_max)分别是所有数据点x坐标的最小值、最大值，(y_min,y_max)分别是所有数据点y坐标的最小值、最大值，(z_min,z_max)分别是所有数据点z坐标的最小值、最大值；

3）在大地坐标x,y平面上，采用带约束条件的Delaunay(狄洛尼)不规则三角网（TIN）生成算法构建层位数据TIN网；

4）采用逐点比较法统计不规则三角网中所有点的z值范围，采用尾数截断法自动计算等值线起始值z_start和步长z_step；

5）根据数据范围确定等值线追踪的起始值z_start和步长z_step；

6）任意连续点选在层位数据生成并显示在图上的不规则三角网上，并根据二次曲线法依据这些点定义一条曲线L；

图2是在离散数据剖面上交互定义的一条控制曲线。

7）采用两段直线求焦法求取曲线L与不规则三角网的交点系列SP_cross，并根据双线性法计算交点系列SP_cross中每个交点p_cross的z值；

8）连接交点系列SP_cross，针对交点系列SP_cross中的任意两两相邻点p_i、p_i+1采用线性平均插值方法获得满足定义的等值线点系列DP_cross；

9）以等值线点系列DP_cross为种子点系列，针对种子点系列中的每个种子点dp_cross进行如下处理：

采用最小面积法计算出种子点dp_cross在不规则三角网中所在的三角形tri_cur，以三角形tri_cur为起点，采用优化传播法生成一条等值线L_contour；

所述的优化传播法如下，如图1：

Step1将采用最小面积法计算所得到的三角形1tri_cur设为当前三角形tri _cur ；

采用下列公式求取等值点c(x,y,z)： $\left\{\begin{array}{c}x=x_a+(x_b-x_a)\frac{z-z_a}{z_b-z_a}\\ y=y_a+(y_b-y_a)\frac{z-z_a}{z_b-z_b}\end{array}\right.$

式中：给定的高程值z，

三角形tri_cur的三条边两个顶点为a(x_a,y_a,z_a)和b(x_b,y_b,z_b)，

每个三角形在三边上有2个等值点p₁、p₂；

将与三角形1tri _cur 以点p₁所在的边为相邻边的三角形2tri _ncur 设为当前三角形tri_cur，点p₁所在的边为进入边；

Step2在三角形2tri_cur中搜索等值线的离去边，即找到进入相邻三角形6tri _ecur 的边，假设该边为e_next，找到后内插该等值点的平面坐标，内插的方法和Step1中方法相同，只是当前边不参与计算；

Step3当内插等值点不是边的两个顶点之一，则找到e_next的相邻三角形6tri _ecur ，设该三角形6为tri_cur，当前离去边为进入边。

当内插等值点是边的两个顶点之一时，需要遍历所有包含该等值点的三角形，逐个三角形进行Step2操作，找到当前点距离最短的等值点所在的离去边，设该三角形11为tri_cur，当前离去边为进入边；

Step4重复Step2-Step3，直到离去边为边界边，此时等值线为开曲线L₁

Step5追踪另一半等值线，设与Step1中的三角形1以点p₁所在的边为相邻边的三角形3为当前三角形tri_cur，以点p₂所在的边为进入边，重复Step2-Step4操作，获得另一段开曲线L₂；

Step6合并开曲线L₁和L₂，即得到一条等值线L_contour。

10）在种子点dp_cross处进行高程值标注，完成追踪一条等值线；

将所述的等值线和追踪完的所有等值线进行合并，以避免重复的等值线。

图3展示的是依据图2的控制曲线生成的等值线，等值线间距为25，每5条线做一标注。

11）重复步骤6-10，可以生成一系列等间距等值线。

12）重复步骤5-11，可以生成一系列非等间距等值线。

图4展示的是在图3基础上，改变了等值线间距和标注间距后定义的一条控制曲线。

图5展示的是依据图4的控制曲线生成的等值线，等值线间距为40，每3条线做一标注。

Claims (4)

1.一种高效便捷的地震数据非均匀间距等值线交互追踪方法，特点是采用以下步骤实现：

1)在工区采集任意一层地质解释层位数据；

2)采用逐点比较法求出层位数据的三维数据包围盒，并以此作为数据的有效范围；

3)在大地坐标x,y平面上，采用带约束条件的狄洛尼不规则三角网生成算法构建层位数据不规则三角网；

4)采用逐点比较法统计层位数据不规则三角网中所有点的z值范围，采用尾数截断法自动计算等值线起始值z_start和步长z_step；

5)根据数据范围确定等值线追踪的起始值z_start和步长z_step；

6)任意连续点选在层位数据生成并显示在图上的层位数据不规则三角网上，并根据二次曲线法依据这些点定义一条曲线L；

7)采用两段直线求焦法求取曲线L与层位数据不规则三角网的交点系列SP_cross，并根据双线性法计算交点系列SP_cross中每个交点p_cross的z值；

8)连接交点系列SP_cross，针对交点系列SP_cross中的任意两两相邻点p_i、p_i+1采用线性平均插值方法获得满足定义的等值线点系列DP_cross；

9)以等值线点系列DP_cross为种子点系列，针对种子点系列中的每个种子点dp_cross进行如下处理：

采用最小面积法计算出种子点dp_cross在层位数据不规则三角网中所在的三角形tri_cur，以三角形tri_cur为起点，采用优化传播法生成一条等值线L_contour；

10)在种子点dp_cross处进行高程值标注，完成追踪一条等值线；将所述的等值线和追踪完的所有等值线进行合并，以避免重复的等值线；

11)重复步骤6)-10)，追踪生成一系列等间距等值线；

12)重复步骤5)-11)，追踪生成一系列非等间距等值线。

2.根据权利要求1的方法，特点是步骤1)所述的层位数据由一系列点d(x,y,z)构成的，其中x,y,z表示地质解释层位数据的空间三维坐标；所述的x,y为大地坐标，z为高程坐标，对于任意两个数据点，其x,y不完全相等。

3.根据权利要求1的方法，特点是步骤2)所述的三维数据包围盒是(x_min,x_max)、(y_min,y_max)、(z_min,z_max)，其中(x_min,x_max)分别是所有数据点x坐标的最小值、最大值，(y_min,y_max)分别是所有数据点y坐标的最小值、最大值，(z_min,z_max)分别是所有数据点z坐标的最小值、最大值。

4.根据权利要求1的方法，特点是步骤9)所述的优化传播法如下：

Step1将采用最小面积法计算所得到的三角形1tri_cur设为当前三角形tri_cur；

采用下列公式求取等值点c(x,y,z):

式中：给定的高程值z，

三角形tri_cur的三条边两个顶点为a(x_a,y_a,z_a)和b(x_b,y_b,z_b)，

每个三角形在三边上有2个等值点p₁、p₂；

将与三角形1tri_cur以点p₁所在的边为相邻边的三角形2tri_ncur设为当前三角形tri_cur，点p₁所在的边为进入边；

Step2在三角形2tri_ncur中搜索等值线的离去边，即找到进入相邻三角形6tri_ecur的边，假设该边为e_next，找到后内插该等值点的平面坐标，内插的方法和Step1中方法相同，只是当前边不参与计算；

Step3当内插等值点不是边的两个顶点之一，则找到e_next的相邻三角形6tri_ecur，设该三角形6tri_ecur为tri_cur，当前离去边为进入边；

当内插等值点是边的两个顶点之一时，需要遍历所有包含该等值点的三角形，逐个三角形进行Step2操作，找到当前点距离最短的等值点所在的离去边，获取得到三角形11为tri_cur，当前离去边为进入边；

Step4重复Step2-Step3，直到离去边为边界边，此时等值线为开曲线L₁ ；

Step5追踪另一半等值线，设与Step1中的三角形1tri_cur以点p₁所在的边为相邻边的三角形3为当前三角形tri_cur，以点p₂所在的边为进入边，重复Step2-Step4操作，获得另一段开曲线L₂；

Step6合并开曲线L₁和L₂，即得到一条等值线L_contour。