CN108984919A - 一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质学三维建模构面领域，尤其涉及一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统，其不同之处在于：所述方法包括如下步骤：步骤A：导入质量合格的断层面数据；步骤B：基于断层约束构建地层面模型；步骤C：人工检查地层面生成质量；若质量合格，则执行步骤D；反之，若质量不合格，通过人工交互重新编辑断层面数据后，更新地层面并重新检查地层面生成质量；步骤D：判断地层面是否出现侵蚀、尖灭的异常情况；若出现异常情况，则处理地层出现的侵蚀、尖灭的异常情况；反之，若未出现异常情况，则地层面模型构建结束；所述系统包括数据导入层、自动化构面层、异常情况处理层。本发明支持逆断层构面，建模效率高。

Description

一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统

技术领域

本发明涉及地质学三维建模构面领域，尤其涉及一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统。

背景技术

岩层或岩体破裂错开，沿两盘发生相对移动的面，称断层面；断层面有的较规则平整，有的破碎曲折；断层是岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造，正断层是地质构造中断层的一种，是根据断层的两盘相对位移划分的；断层形成后，上盘相对下降，下盘相对上升的断层称为正断层；逆断层是地质构造中断层的一种，为上盘上升，下盘相对下降的断层，主要由水平挤压与重力作用而形成；地层是地质历史上某一时代形成的成层的岩石和堆积物，在本发明中特指根据原始数据生成的一个三角网格面；层面是指岩层的上、下界面叫层面；上层面又称顶面，下层面又称底面；两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下伏岩层的顶面；

固液混合的悬浮液经过澄清分离而形成的固体部分，悬浮在液体中的固体颗粒经过连续沉降而与液体分离开来，上部的液体为澄清液，下部的固体即为沉积层；“尖灭”指具有一定体积的物体其逐渐缩小直至消失的现象；地层尖灭是一个地理词汇，指的是沉积层向着沉积盆地边缘，其厚度逐渐变薄直至没有沉积；侵蚀作用或水土流失是自然界的一种现象，是自然环境恶化的重要原因，由于水的流动，带走了地球表面的土壤，使得土地变得贫瘠，岩石裸露，植被破坏，生态恶化；侵蚀作用可分为风化、溶解、磨蚀、浪蚀、腐蚀和搬运作用；

三维地学建模是将地质、测井、地球物理资料和各种解释结果综合在一起生成的三维定量几何模型；三维地质建模通常包括构面和构体两部分，其中构面包含断层面的构建和地层面的构建，基于断层约束的三维地层面构建则是本发明的关注点所在；

目前的地层面建模技术需要大量的参数设置，这对建模人员的建模能力有很高的要求，不利于建模技术的广泛应用与普及；而且建模过程中过多的人工手动干预导致建模效率低下；除此之外，传统的地层面建模技术不能较好的支持逆断层构面，这使得三维地学建模在解决实际问题时受到了较大的局限；

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于断层约束的三维地层面构建方法及系统，支持逆断层构面，建模效率高。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于断层约束的三维地层面构建方法，其不同之处在于，所述方法包括如下步骤：

步骤A：导入质量合格的断层面数据；

步骤B：基于断层约束构建地层面模型；

步骤C：人工检查地层面生成质量；若质量合格，则执行步骤D；反之，若质量不合格，通过人工交互重新编辑断层面数据后，更新地层面并重新检查地层面生成质量；

步骤D：判断地层面是否出现侵蚀、尖灭的异常情况；若出现异常情况，则处理地层出现的侵蚀、尖灭的异常情况；反之，若未出现异常情况，则地层面模型构建结束。

按以上方案，所述步骤A中的断层面数据包括：地震解译断棱、剖面中断层线。

按以上方案，所述步骤B具体为：

步骤B1：定义地层面的网格规格；

步骤B2：设置并处理地层主辅关系：指定地层主辅关系，关系指定完成后，调用裁剪接口，主地层切割裁剪辅地层；

步骤B3：求地层面和断层面的交线：调用曲面与曲面求交线接口，通过断层面与地层面间的求交切割操作，得到断层面与地层面之间的交线；

步骤B4：根据断层线重构地层面断裂处的网格：根据产生的交线调用相应的重构方法调用重构接口重构地层面交线处的三角网格。

按以上方案，所述步骤B1中，若用户未指定网格规格参数，则使用默认参考的网格规格生成。

按以上方案，所述步骤B2中，地层主辅关系通过上层操作者或地质专家指定。

按以上方案，所述步骤B3中，所述曲面与曲面求交线接口的算法思想为：首先对待求交两曲面碰撞检测，求取两曲面中相交三角形对，利用求取的相交三角形对，分别求解三角形对间的交点与交线，最后得到两曲面间的结果交线。

按以上方案，所述步骤C中，质量合格的具体标准为：地层面形态是否贴合原始离散点，地层面形态是否符合地质专家的评判标准。

按以上方案，所述步骤C中，需要重新编辑的断层数据包括：地质规则、断层主辅、断层有效层位、地层主辅关系、以及点或线或面的三维编辑。

按以上方案，所述步骤D具体为：

步骤D1：在可视化界面上判断地层是否出现侵蚀、尖灭的异常情况，若未出现，则地层面构建模型结束；反之，执行步骤D2至步骤D7；

步骤D2：根据地层相交数据获取地层侵蚀、尖灭关系；

步骤D3：根据用户设置的切割规则，对地层进行规则格网切割，得到侵蚀地层的交线；

步骤D4：得到交线后，根据用户设置的切割规则，将被切割面分成多个子面片；

步骤D5：判断子面片与切割面的相对位置；

步骤D6：对被侵蚀的地层去掉被侵蚀的部分，对被尖灭的地层去掉被尖灭的部分；

步骤D7：将具有公共边的地层子面片连接起来，得到每一个地层的最终子面片，结束地层面模型构建。

一种基于断层约束的三维地层面构建系统，其不同之处在于，所述系统包括：

用于准备并导入断层面数据的数据导入层；

用于基于断层约束构建地层面模型的自动化构面层，其包括：用于基于质量合格的断层面数据构建地层面模型的地层面构面模块和用于人工检查地层面生成质量的质量复核模块；

用于判断并处理地层面出现的侵蚀、尖灭异常情况的异常情况处理层。

由上述方案，本发明所基于质量合格的断层约束及在少量的参数设置与必要的人工干预的条件下，能够快速、自动的生成地层面；并且本发明在支持正断层构面的同时还支持逆断层构面，不仅能够极大的提高建模人员的工作效率，而且突破了传统构面方法不支持逆断层的局限，地质工作人员只需要具备建模的基本概念就可以通过方便快捷的操作完成三维地学建模任务，利于建模技术的广泛应用与普及。

附图说明

图1为本发明基于断层约束的三维地层面构建方法的流程示意图；

图2本发明中基于断层约束构建地层面模型的具体流程示意图；

图3为本发明基于断层约束的三维地层面构建系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中大小为2000的网格规格示意图；

图5为本发明实施例中大小为6000的网格规格示意图；

图6为本发明实施例中重构网格过程示意图；

图7为本发明实施例中地层面构面模型示意图；

其中：1-数据导入层、2-自动化构面层（201-地层面构面模块、202-质量复核模块）、3-异常情况处理层。

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，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在下文中，将参考附图来更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本发明的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本发明。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的发明有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的发明构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

请参考图1至图2，本发明为一种基于断层约束的三维地层面构建方法，所述方法包括如下步骤：

步骤A：导入质量合格的断层面数据；

步骤B：基于断层约束构建地层面模型；

步骤B1：定义地层面的网格规格；

步骤B2：设置并处理地层主辅关系：指定地层主辅关系，关系指定完成后，调用裁剪接口，主地层切割裁剪辅地层；

步骤B3：求地层面和断层面的交线：调用曲面与曲面求交线接口，通过断层面与地层面间的求交切割操作，得到断层面与地层面之间的交线；

步骤B4：根据断层线重构地层面断裂处的网格：根据产生的交线调用相应的重构方法调用重构接口重构地层面交线处的三角网格。

步骤C：人工检查地层面生成质量；若质量合格，则执行步骤D；反之，若质量不合格，通过人工交互重新编辑断层面数据后，更新地层面并重新检查地层面生成质量；

步骤D：判断地层面是否出现侵蚀、尖灭的异常情况；若出现异常情况，则处理地层出现的侵蚀、尖灭的异常情况；反之，若未出现异常情况，则地层面模型构建结束。

相应地，请参考图3，本发明还提供了一种基于断层约束的三维地层面构建系统，该系统包括数据导入层1、自动化构面层2和异常情况处理层3；所述数据导入层1用于准备并导入断层面数据，所述自动化构面层2用于基于断层约束构建地层面，该层包括地层面构面模块201和质量复核模块202，地层面构面模块201用于基于质量合格的断层面数据构建地层面，质量复核模块202用于人工检查地层面生成质量的质量复核模块202；所述异常情况处理层3用于判断并处理地层出现的侵蚀和尖灭的特殊情况。

现结合图1至图7，进一步说明本发明具体实施方式。

步骤A：数据导入层1准备并导入客户提供的质量合格的断层面数据，常用的数据有：地震解译断棱、剖面中断层线；

步骤B：自动化构面层2中的地层面构面模块201，用于在断层面模型质量合格的基础上，继续对地层面构建模型；地层面建模的过程中主要有以下操作：

步骤B1：直接定义网格规格，在插值过程中设定插值网格间距，即为地层面的网格规格；地层面网格规格决定了插值生成地层面面网格的网格间距，网格越密，形态越好，计算速度越慢；请参阅图4和图5，图4是规格为2000的网格，图5是规格为6000的网格，图4相比于图5形态较好，但是计算速度也较慢；若用户未指定网格规格参数，则使用默认参考的网格规格生成，默认网格规格根据工区面积大小，一般取1000或500；

步骤B2：设置并处理地层主辅关系；若在可视化界面上，地层之间存在不整合接触，往往需要用户根据地质认识处理地层形态，得到正确的地层体模型；地层主辅关系一般是通过上层操作者或地质专家指定，进而辅地层被主地层裁剪，达到表达不整合层面的目的；地层主辅关系的设置具体操作步骤为首先通过上层操作者或地质专家指定地层主辅关系，关系指定完成后，调用裁剪接口，主地层切割裁剪辅地层，达到设置并处理地层主辅关系的目的；

步骤B3：求地层面与断层面的交线；通过断层面与地层面间的求交切割操作，得到断层面与地层面之间的交线；具体为调用曲面与曲面求交线接口，该接口算法思想为：首先对待求交两曲面碰撞检测，求取两曲面中相交三角形对，利用求取的相交三角形对，分别求解三角形对间的交点与交线，最后得到两曲面间的结果交线；

步骤B4：根据断层线重构地层面断裂处的网格；当地层面与断层面之间的网格发生部分重叠时，默认设置的网格会被打乱，此时需要重构地层面的网格，如图6所示；根据产生的交线调用相应的重构方法，调用triangle库中的重构接口重构地层面交线处的三角网格；至此，可以实现地层面模型的构建，如图7所示；

步骤C：地层面模型生成后，自动化构面层2中的质量复核模块202进行人工检查地层面生成质量，如果质量合格执行步骤D；反之，通过人工交互重新编辑断层数据或参数后，更新地层面；其中，量合格的具体标准为：地层面形态是否贴合原始离散点、地层面形态是否符合地质专家的评判标准；需要重新编辑的断层数据或参数包含地质规则、断层主辅、断层有效层位、地层主辅关系，以及点或线或面的三维编辑，如增加、删除、修改点数据，如面延展、切割等；

步骤D：异常情况处理层3判断并处理地层出现的侵蚀或尖灭的异常情况，具体操作为：

步骤D1：在可视化界面上判断地层是否出现侵蚀、尖灭的情况；如果没有出现，则地层面构建模型结束；反之，执行步骤D2至步骤D7；

步骤D2：根据地层相交数据获取地层侵蚀、尖灭关系；

步骤D3：根据用户设置的切割规则，对地层进行规则格网切割，得到侵蚀地层的交线；

步骤D4：得到交线后，根据用户设置的切割规则，将被切割面分成多个子面片；

步骤D5：这里需要取每个子面片的lable点来判断子面片与切割面的相对位置；取每个子面片的lable点来判断子面片与切割面的相对位置；lable点指落于某区（或某体），并且可以唯一象征该区（或该体）的一个点，可以理解为某区（或某体）的lable点是该区（或该体）的一个标注；

步骤D6：对被侵蚀的地层去掉被侵蚀的部分，对被尖灭的地层去掉被尖灭的部分；

步骤D7：将具有公共边的地层子面片连接起来，得到每一个地层的最终子面片，结束地层面模型构建。

本发明所提供的三维地层面构建方法及系统基于质量合格的断层约束及在少量的参数设置与必要的人工干预的条件下，能够快速、自动的生成地层面；并且本发明在支持正断层构面的同时还支持逆断层构面；该系统建成后，不仅能够极大的提高建模人员的工作效率，而且突破了传统构面方法不支持逆断层的局限，地质工作人员只需要具备建模的基本概念就可以通过方便快捷的操作完成三维地学建模任务，对建模人员的建模能力并没有很高的要求，有利于建模技术的广泛应用与普及。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤A：导入质量合格的断层面数据；

步骤B：基于断层约束构建地层面模型；

步骤C：人工检查地层面生成质量；若质量合格，则执行步骤D；反之，若质量不合格，通过人工交互重新编辑断层面数据后，更新地层面并重新检查地层面生成质量；

步骤D：判断地层面是否出现侵蚀、尖灭的异常情况；若出现异常情况，则处理地层出现的侵蚀、尖灭的异常情况；反之，若未出现异常情况，则地层面模型构建结束。

2.根据权利要求1所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤A中的断层面数据包括：地震解译断棱、剖面中断层线。

3.根据权利要求1所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤B具体为：

步骤B1：定义地层面的网格规格；

步骤B2：设置并处理地层主辅关系：指定地层主辅关系，关系指定完成后，调用裁剪接口，主地层切割裁剪辅地层；

步骤B3：求地层面和断层面的交线：调用曲面与曲面求交线接口，通过断层面与地层面间的求交切割操作，得到断层面与地层面之间的交线；

步骤B4：根据断层线重构地层面断裂处的网格：根据产生的交线调用相应的重构方法调用重构接口重构地层面交线处的三角网格。

4.根据权利要求3所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤B1中，若用户未指定网格规格参数，则使用默认参考的网格规格生成。

5.根据权利要求3所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤B2中，地层主辅关系通过上层操作者或地质专家指定。

6.根据权利要求3所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤B3中，所述曲面与曲面求交线接口的算法思想为：首先对待求交两曲面碰撞检测，求取两曲面中相交三角形对，利用求取的相交三角形对，分别求解三角形对间的交点与交线，最后得到两曲面间的结果交线。

7.根据权利要求1所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤C中，质量合格的具体标准为：地层面形态是否贴合原始离散点，地层面形态是否符合地质专家的评判标准。

8.根据权利要求1所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤C中，需要重新编辑的断层数据包括：地质规则、断层主辅、断层有效层位、地层主辅关系、以及点或线或面的三维编辑。

9.根据权利要求1所述的基于断层约束的三维地层面构建方法，其特征在于：所述步骤D具体为：

步骤D1：在可视化界面上判断地层是否出现侵蚀、尖灭的异常情况，若未出现，则地层面构建模型结束；反之，执行步骤D2至步骤D7；

步骤D2：根据地层相交数据获取地层侵蚀、尖灭关系；

步骤D3：根据用户设置的切割规则，对地层进行规则格网切割，得到侵蚀地层的交线；

步骤D4：得到交线后，根据用户设置的切割规则，将被切割面分成多个子面片；

步骤D5：判断子面片与切割面的相对位置；

步骤D6：对被侵蚀的地层去掉被侵蚀的部分，对被尖灭的地层去掉被尖灭的部分；

步骤D7：将具有公共边的地层子面片连接起来，得到每一个地层的最终子面片，结束地层面模型构建。

10.一种基于断层约束的三维地层面构建系统，其特征在于，所述系统包括：

用于准备并导入断层面数据的数据导入层；

用于基于断层约束构建地层面模型的自动化构面层，其包括：用于基于质量合格的断层面数据构建地层面模型的地层面构面模块和用于人工检查地层面生成质量的质量复核模块；

用于判断并处理地层面出现的侵蚀、尖灭异常情况的异常情况处理层。