CN104574511B - 一种快速递进的三维地质建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于钻孔的快速递进的三维地质建模方法。该方法由一维钻孔数据生成二维勘探线剖面钻孔排列图，并直接进行多向剖面地层连线及协同处理。其要领是按照实际位置在三维空间中把多个方向的过钻孔的剖面展布出来，再使用插值算法对同一属性的地层线进行剖面间插值，生成三维地层面，最后用顶底面成体算法建立整个三维地质体模型。本发明通过对地层连线协同处理，并在三维空间中进行坐标校正，使地层线和面位置更精确；同时利用插值算法生成地层面，显著提高了三维地质建模的速度和效率。使用本发明方法进行建模，钻孔和勘探线数据越多、岩层划分越细致，建立的三维地质模型精细度也越高。该法可在多种三维地质建模专业软件中推广使用。

Description

一种快速递进的三维地质建模方法
技术领域
本发明涉及地学信息处理技术领域，尤其涉及一种快速递进的三维地质建模方法。
背景技术
三维地质建模及其中三维地质体构模技术是三维地质信息系统的核心技术，是三维空间信息系统领域研究的热点问题。目前在地理空间中的三维实体建模方法日趋成熟，但复杂模型的快速构建依然是一个亟待解决的难题。
目前的三维地质建模方法有多种，例如基于钻孔数据的建模方法、基于剖面数据的建模方法和基于多种图件数据的混合建模方法。其中，基于钻孔建模方法自动化程度较高，速度较快，但所建立的模型精度较低，而且钻孔间地层信息不确定性大；基于剖面建模方法建立的三维地质模型的精细程度相对较高，但是建模速度慢；基于多种图件数据的混合建模方法虽然吸取了各种方法的优点，并且可以充分利用数据，却往往同时保留了各种方法的缺点。
鉴于上述各种已有的建模方法从建模速度和效率上都存在一定的问题，有必要提出一种能兼顾效率和速度的新建模方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种快速递进的三维地质建模方法, 能够有效的解决三维地质建模速度慢、自动化程度低和精度低的缺点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速递进的三维地质建模方法,包括以下步骤：
1)按照所厘定的勘探线提取所需的钻孔空间数据和属性数据；
2)根据一维钻孔空间数据和属性数据，生成二维勘探线剖面图；
3）在剖面上进行地层对比连线，并进行一致性“协调”；
4）将各勘探剖面的地层线导入三维空间中，通过剖面校正器，读取各剖面中的钻孔点实际坐标，并对各勘探剖面的各地层线进行空间位置和形态校正；
5）选中所有同一属性的地层线，采用三维普通Kriging插值法对同一属性的地层线进行三维插值，依次生成所有地层面；
6）基于B-Rep数据模型，利用所有相邻两个地层面的上下表面围合生成地层体T1，生成的全部地层体组成三维地质体模型T；
7）连接不同勘探剖面上地层线的对应端点，构建封闭边界线圈；
8）根据封闭边界线圈生成垂直边界面；
9）基于BSP剪切算法，用垂直边界面对三维地质体模型T进行裁剪，生成最终的研究区三维地质体模型。
按上述方案，所述步骤5）中插值过程中，为了防止出现地层面穿层现象，需要对地层面的空间位置和形态进行校正。
按上述方案，所述一致性协调为在同一个二维剖面中进行地层连线时，使所连接的各层位的地层线在垂向上的投影长度一致。
本发明产生的有益效果是：
一、“协同”处理剖面线，在三维空间中进行剖面间地层线插值时，每一个地层面都可以形成一个完整的面，因此能更快的建立地质体。
二、按钻孔实际坐标展布各方向勘探剖面，使剖面上地层线的位置和形态与实际地层边界更加符合，从而保证地层层位及其空间关系的准确性。
三、不需要进行传统的基于勘探剖面建模所需的复杂拓扑关系推理，因而能够显著提高三维地质建模的速度，节省大量的人力和时间。
四、加入的钻孔和勘探线剖面越多，岩心描述资料越详尽，所建立的三维地质模型精细程度也就越高，而建模工效的提高则使得采用密集钻孔和勘探线剖面，以及详尽的岩心描述资料进行三维地质建模成为可能。
总之，本发明所采用的对同一勘探剖面上的地层连线进行“协同”处理，把二维勘探剖面上的所有地层线按钻孔实际坐标展布在三维空间中，以及对相邻剖面间的地层线进行插值成面的处理方法，有效的解决了三维地质建模速度慢，自动化程度低和精度低的问题。可在多种地质、地理三维建模专业软件中推广使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明的二维勘探剖面在三维空间的展布状况示意图；
图3是本发明的从三维地层线到最终形成地质体模型的过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的上述方法是采用网格模型与B-Rep面模型混合数据结构进行数据存储管理，具体采用以下六个步骤：
1．二维勘探线剖面生成
连接数据库，按照所厘定的勘探线提取所需的钻孔空间数据和属性数据，快速自动生成二维勘探线钻孔排列图；在剖面上进行地层对比连线，并进行一致性“协调”。
2．二维勘探线剖面的三维校正
在三维空间中利用剖面校正器，通过读入实际的钻孔点坐标，对各个勘探剖面的地层线进行空间位置和形态的三维校正。
3．地层连线插值成面
在三维空间中对相邻剖面间同一层位、同一属性的地层线进行插值，生成各个地层的三维地层面模型，并对所生成的各个地层面进行空间位置和形态校正。
4．顶底面围合成体
采用B-Rep数据模型，将步骤2插值得到的各个地层的上、下表面进行围合造体。
5．研究区边界面生成
在三维空间中分别连接各勘探剖面两端的顶、底地层线端点，生成围限研究区的顶、底边界线，再连接各剖面两端的顶、底边界线，生成研究区边界面。
6．边界裁剪
用步骤5中的研究区边界面对围合而成的体进行边界裁剪。
由上述步骤，最终得到研究区三维地质体模型。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
实施实例
如图2所示，图2中KPti和KPti+1为相邻钻孔号，KPLi和KPLi+1为相邻勘探剖面，Li0和L’i0为相邻剖面的同一层位地层线。
一种快速递进的三维地质建模方法,包括以下步骤：
1）连接数据库，读入所有钻孔数据，并投影到二维平面上；确定勘探线KLi和KLi+1，设定勘探线投影距离，将符合投影距离的钻孔点投影到勘探线上，生成勘探线剖面钻孔图排列KPLi和KPLi+1；
2）地质技术人员在勘探线剖面钻孔排列图上对KPLi和KPLi+1进行地层连线，并对地层连线的垂向投影一致性进行“协调”处理；
3）将各勘探剖面的地层线导入三维空间中，通过剖面校正器，读取各剖面中的钻孔点实际坐标，并对各勘探剖面的各地层线进行空间位置和形态校正；
实施例中第4步～第7步的过程描述见图3；
4）选中KPLi面中校正后的地层线Li0和KPLi+1面中校正后的地层线L’ i0（Li0和L’ i0的地层层位和属性相同），采用三维普通Kriging插值法对这两条线进行三维插值，生成地层面S1；同理选中KPLi面中校正后的地层线Li1和KPLi+1面中校正后的地层线L’ i1，插值生成地层面S2，并插值生成其它地层面。在插值过程中，为了防止出现地层面穿层现象，需要对地层面的空间位置和形态进行校正；
5）基于B-Rep数据模型，利用地层面S1和S2围合生成地层体T1，同理生成其它地层体，组成三维地质体模型T；
6）将地层线Li0的端点Pt0与地层线L’ i0的端点Pt’ 0连接起来，同理连接Li0的端点Pt1与地层线L’ i0的端点Pt’ 1，形成封闭的线圈K1；复制线圈K1，形成线圈K2，并沿Z轴方向移动K1和K2，使K1在Z轴方向上高于最顶层地层顶面，K2在Z轴方向上低于最底层地层面；根据K1和K2，生成垂直边界面M；
7）基于BSP剪切算法，用垂直边界面M对三维地质体模型T进行裁剪，生成最终的研究区三维地质体模型。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种快速递进的三维地质建模方法,包括以下步骤：
1)按照所厘定的勘探线提取所需的钻孔空间数据和属性数据；
2)根据一维钻孔空间数据和属性数据，生成二维勘探线剖面图；
3）在剖面上进行地层对比连线，并进行一致性协调；所述一致性协调为在同一个二维剖面中进行地层连线时，使所连接的各层位的地层线在垂向上的投影长度一致；
4）将各勘探剖面的地层线导入三维空间中，通过剖面校正器，读取各剖面中的钻孔点实际坐标，并对各勘探剖面的各地层线进行空间位置和形态校正；
5）选中所有同一属性的地层线，采用三维普通Kriging插值法对同一属性的地层线进行三维插值，依次生成所有地层面；
6）基于B-Rep数据模型，利用所有相邻两个地层面的上下表面围合生成地层体T1，生成的全部地层体组成三维地质体模型T；
7）连接不同勘探剖面上地层线的对应端点，构建封闭边界线圈；
8）根据封闭边界线圈生成垂直边界面；
9）基于BSP剪切算法，用垂直边界面对三维地质体模型T进行裁剪，生成最终的研究区三维地质体模型。
2.根据权利要求1所述的三维地质建模方法，其特征在于，所述步骤5）中插值过程中，为了防止出现地层面穿层现象，需要对地层面的空间位置和形态进行校正。
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