CN105388524A - 一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法。该方法是以几何造型得到的块体几何表面三角网格为限定条件，采用变网格描述，即对于介质属性空间变化小的区域，采用较大网格进行描述，对于介质属性空间变化大的区域，采用相对较小的网格进行描述，将块体三角形表面网格与四面体相结合，实现了复杂构造地质模型的精确描述。

Description

一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法

技术领域

本发明涉及地震资料处理应用技术领域，具体是一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法。

背景技术

发展现状：叠前深度偏移是复杂地质构造成像的有效方法，但其成像质量好坏取决于速度-深度模型的可靠性和精确度，因此建立可靠的速度模型，是反射地震叠前深度偏移成像至关重要和不可避免的环节。但是，在复杂地质构造地区，速度深度模型的建立一直是叠前深度偏移技术应用的瓶颈。目前，自主研发的叠前深度偏移技术由于速度深度模型建立是基于层状模型假设的，难以满足复杂地表、复杂断块、陡坡带以及山前带等复杂地质构造的成像要求。而且只有偏移速度分析技术，缺少高效的深度速度模型建立方法与工具，也成为叠前深度偏移技术推广应用的瓶颈。

发明内容

本发明的目的：鉴于层状建模不能满足复杂构造高精度叠前成像需求，因此开展研究利用块体建模描述三维空间对象，精细刻画地下的复杂地质构造具有重要意义。本发明提出的一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法，采用变网格描述技术，将块体三角形表面网格与四面体相结合，实现了复杂构造地质模型的精确描述。是国内外首次提出并实现，具有重要使用价值。

以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法的技术路线：

首先以几何造型得到的块体几何表面三角网格作为限定条件，对限定条件进行规则化处理，得到规则的限定点、限定线段和限定面片。然后，对限定条件三角网的顶点进行三维Delaunay四面体剖分，然后检查限定条件三角网中每条边的存在性，将不在剖分结果中存在的边与四面体的交点应用Delaunay空洞法，分别加入到当前三角网和四面体网中，再检查限定条件三角网中每个三角形的存在性，将不在剖分结果中存在的三角形与四面体的交点应用Delaunay空洞法分别加入到当前三角网和四面体网中，最后检查限定条件与剖分结果在几何与拓扑上的一致性，在限定条件与剖分结果达到几何与拓扑上一致之后，将剖分结果分割为限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网，输出新的限定条件三角网、限定条件内部四面体网、限定条件外部四面体网。

本发明的具体技术方案是：

一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法，包括下列步骤：

1）输入块体模型三角形表面网格数据和原始数据点集；

2）根据原始数据坐标范围建立包含所有数据点的轮廓四面体，然后采用Bowyer-Watson算法将数据点逐个加入到四面体网中，最后将所有与轮廓四面体顶点相连的四面体删除，得到数据点的三维Delaunay四面体剖分结果并进行输出；

3）以几何造型得到的块体几何表面三角网格数据作为限定条件，对限定条件进行规则化，得到规则的限定点、限定线段和限定面片；

4）限定条件规则化之后，通过增加辅助点实现三维任意域的三角化；

5）检查限定条件三角网中每条边和每个三角面的存在性，将不在剖分结果中存在的边和面与四面体的交点应用Delaunay空洞法，分别加入到当前三角网和四面体网中，并检查限定条件与剖分结果在几何与拓扑上的一致性；

6）在限定条件与剖分结果达到几何与拓扑上一致之后，将剖分结果分割为限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网；

7）输出限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网，实现复杂构造地质模型的变网格几何模型精确描述；

8）基于复杂构造地质模型的精确描述网格，利用插值算法得到复杂地质体的变网格速度模型数据。

上述方案进一步包括：在步骤4）增加辅助点实现三维任意域的三角化过程中，根据地质体构造的复杂程度，采用变网格的技术，即在构造复杂的地方通过增加更多的辅助点来精细刻画地质体复杂构造，而在构造比较简单的地方增加少量的辅助点来描述地质构造。

在步骤4）中追踪恢复数据域边界时，为避免边界面片与四面体相交情形的复杂性，采用“先恢复边界边，再恢复边界面”的方式。

该方法的优点是：以几何造型得到的块体几何表面三角网格为限定条件，采用变网格描述，即对于介质属性空间变化小的区域，采用较大网格进行描述，对于介质属性空间变化大的区域，采用相对较小的网格进行描述，将块体三角形表面网格与四面体相结合，实现了复杂构造地质模型的精确描述。

附图说明

图1是以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法流程图

图2是原始数据和几何造型块体表面三角网格（限定条件）效果图

图3是限定条件约束前、后变网格模型数据对比效果图。

具体实施方式

以BS6地区块体模型数据为例实现方式如下：

第一步：首先按照详细流程图(如图1)的要求,输入块体模型三角形表面网格数据和原始数据点集（如图2）。

第二步：根据原始数据坐标范围建立包含所有数据点的轮廓四面体，然后采用Bowyer-Watson算法（空洞法）将数据点逐个加入到四面体网中，最后将所有与轮廓四面体顶点相连的四面体删除，得到数据点的三维Delaunay四面体剖分结果并进行输出。

第三步：以几何造型得到的块体几何表面三角网格数据作为限定条件，对限定条件进行规则化，得到规则的限定点、限定线段和限定面片。四面体剖分是基于点集的优化几何构型，它只能保证点在Delaunay四面体中的存在性，不能保证限定边和限定面在Delaunay四面体中的存在性，为此需要增加辅助点。

第四步：限定条件规则化之后，通过增加辅助点实现三维任意域的三角化。而且为精确描述复杂地质体的构造形态，本方法还根据地质体构造的复杂程度，采用了变网格的技术，即在构造复杂的地方通过增加更多的辅助点来精细刻画地质体复杂构造，而在构造比较简单的地方增加少量的辅助点来描述地质构造，从而即保证了网格质量，又提高了建模的速度。特别在追踪恢复数据域边界时，为避免边界面片与四面体相交情形的复杂性，采用“先恢复边界边，再恢复边界面”的思路降低了整个算法的复杂度。

第五步：检查限定条件三角网中每条边和每个三角面的存在性。详细实现流程如图1所示，其中triInd代表限定条件中三角形的索引号，triNum代表限定条件中三角形的个数，triLInd代表三角形中三条边的索引号，lineExistTag是限定条件三角网中每条边是否存在于四面体网中的标志，facExistTag是限定条件三角网中每个面是否存在于四面体网中的标志。如果lineExistTag或facExistTag等于0，说明待判断的边或面不在剖分结果中存在，为此该算法将这些边和面与四面体的交点应用Delaunay空洞法，分别加入到当前三角网和四面体网中，并检查限定条件与剖分结果在几何与拓扑上的一致性。

第六步：在限定条件与剖分结果达到几何与拓扑上一致之后，将剖分结果分割为限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网。

第七步：输出限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网，实现复杂构造地质模型的变网格几何模型精确描述（如图3）。

第八步：基于复杂构造地质模型的精确描述网格，利用插值算法得到复杂地质体的变网格速度模型数据。

Claims (3)

1.一种以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法，其特征在于包括下列步骤：

1）输入块体模型三角形表面网格数据和原始数据点集；

2）根据原始数据坐标范围建立包含所有数据点的轮廓四面体，然后采用Bowyer-Watson算法将数据点逐个加入到四面体网中，最后将所有与轮廓四面体顶点相连的四面体删除，得到数据点的三维Delaunay四面体剖分结果并进行输出；

3）以几何造型得到的块体几何表面三角网格数据作为限定条件，对限定条件进行规则化，得到规则的限定点、限定线段和限定面片；

4）限定条件规则化之后，通过增加辅助点实现三维任意域的三角化；

5）检查限定条件三角网中每条边和每个三角面的存在性，将不在剖分结果中存在的边和面与四面体的交点应用Delaunay空洞法，分别加入到当前三角网和四面体网中，并检查限定条件与剖分结果在几何与拓扑上的一致性；

6）在限定条件与剖分结果达到几何与拓扑上一致之后，将剖分结果分割为限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网；

7）输出限定条件内部四面体网和限定条件外部四面体网，实现复杂构造地质模型的变网格几何模型精确描述；

8）基于复杂构造地质模型的精确描述网格，利用插值算法得到复杂地质体的变网格速度模型数据。

2.根据权利要求1所述的以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法，其特征在于：在步骤4）增加辅助点实现三维任意域的三角化过程中，根据地质体构造的复杂程度，采用变网格的技术，即在构造复杂的地方通过增加更多的辅助点来精细刻画地质体复杂构造，而在构造比较简单的地方增加少量的辅助点来描述地质构造。

3.根据权利要求2所述的以三角形表面网格为限定条件的复杂地质体精细描述方法，其特征在于：在步骤4）中追踪恢复数据域边界时，为避免边界面片与四面体相交情形的复杂性，采用“先恢复边界边，再恢复边界面”的方式。