CN109658512B - 浅地层剖面三维多体建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浅地层剖面三维多体建模方法，属于浅地层剖面建模技术领域。本发明的浅地层剖面三维多体建模方法步骤如下：输入原始浅地层剖面数据；对剖面数据进行解译和标定地层；地质体界线划分；建立地质体格网模型；构建整体地质三维多体模型。本发明的建模方法是针对浅地层剖面探测的成果，及浅地层剖面图数据进行三维多体建模，可以实现复杂地质结构的建模，例如水下管道，浅断层等等，且构建的模型为多体模型，及相邻地质体间公共界面光滑，既没有缝隙，也没有叠加。
Description
技术领域
本发明属于浅地层剖面建模技术领域，具体涉及一种浅地层剖面三维多体建模方法。
背景技术
浅地层剖面调查已经广泛应用于海洋浅层地质调查和海洋工程调查，其主要调查成果是浅地层剖面图，但是浅地层剖面图难以直观的描述浅地层的地质情况。为了丰富浅地层剖面的测量成果，本文利用Rhinoceros软件针对浅地层剖面数据构建三维多体模型，得到浅地层三维模型可以准确的反映浅地层的沉积层界面和浅地层构造情况，还可以反映出该剖面图所包含的特殊信息，例如海底管道、基岩等。
目前并没有关于浅地层剖面数据的三维建模方法。浅地层剖面三维多体建模属于地质建模，但是一般的建模方法过于复杂，且无法快速掌握。与本申请方法相似的快速地质三维建模，例如基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的建模方法（以下简称基于GIS建模方法）。
基于GIS建模方法是对简单地质条件( 不包括断层) 的层状地质体进行三维建模，主要操作步骤如下：
（1）绘制地层剖面轮廓线，如图1所示；
（2）绘制地层表面，如图2所示；
（3）绘制地层体模型，如图3所示；该方法的成果图，如图4所示。
但是，该方法存在以下不足：第一：只针对简单地层建模；第二：三维显示效果一般；第三：不是针对浅地层剖面的三维建模。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种浅地层剖面三维多体建模方法，该方法是针对浅地层剖面探测的成果，及浅地层剖面图数据进行三维多体建模，可以实现复杂地质结构的建模，例如水下管道，浅断层等等，且构建的模型为多体模型，及相邻地质体间公共界面光滑，既没有缝隙，也没有叠加。
本发明采用如下技术方案：
浅地层剖面三维多体建模方法，步骤如下：
输入原始浅地层剖面数据；
对剖面数据进行解译和标定地层；
地质体界线划分；
建立地质体格网模型；
构建整体地质三维多体模型。
更进一步地，所述输入原始浅地层剖面数据具体为：在Rhinoceros建模软件中输入原始浅地层剖面数据。
更进一步地，所述对剖面数据进行解译和标定地层具体为：对剖面数据进行解译和标定地层，并利用Rhinoceros软件的曲线构造功能对浅地层的地质层面进行划分。
更进一步地，所述地质体界线划分具体为：在剖面图中含有拓扑关系，每一个地质体都由一个多边形来表示，其边界是由剖面中弧线拼接所得，所述弧线记录了界面上下两层的地质属性，并对弧线进行地层界线划分和公共界线划分。
更进一步地，所述地层界线划分具体为：在完成地层标定图中地层弧线属性定义的基础之上，将其中相交的弧线打断，然后将属性相同的弧线放入同一个集合中，每一个集合中的弧线只代表一个地质体的界线。
更进一步地，所述公共界线划分具体为：对已经区分出的上下界面进行公共界线划分，以保证相邻地层之间公共层面的完整性和数据的一致性。
更进一步地，所述建立地质体格网模型具体为：首先将划分完成的弧线进行拼接，将代表同一个地质体的上下两层界面的弧线拼接起，然后再对每一个闭合的地质体面进行格网建立。
更进一步地，所述构建整体地质三维多体模型具体为：首先将所有的地质体格网模型进行拼接，形成一个完整的地质模型，并将整个区域的模型联系在一起，保证模型结构的完整性和共有界面数据的一致性，同时每个地质体是可以独立的。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本申请的建模方法可以实现浅地层剖面三维多体模型快速精准的构建，而且对浅地层的构造关系和沉积分层现象的表达更直观、更形象，视觉效果更好，同时还能突出调查区域的特殊地质情况与重点调查对象，例如海底管道、浅层气、浅断层等，可以大大提高非专业用户对浅地层地质情况的认知与理解能力，也可以促进浅层剖面探测及其成果在地学研究、生产实践、工程应用等领域的发展与推广。
此外基于Rhinoceros软件平台构建浅地层剖面模型操作相对简单，用户可以在短时间内掌握。
附图说明
图1为现有技术中绘制的地层剖面轮廓线的示意图；
图2为现有技术中地层表面的绘制过程示意图；
图3为现有技术中三维地层体模型的构建流程及结果示意图；
图4为现有技术中三维地层模型可视化结果示意图；
图5为本发明的建模流程图；
图6为本发明的导入浅地层剖面数据图；
图7为本发明的剖面解译图；
图8为本发明的地质界线划分图，其中（a）. A上、下为地层A界面；B上、下为地层B界面；（b）.Y为地层A、B公共界面;
图9为本发明的地质体格网模型图；
图10为本发明的地质三维多体模型图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例
本申请主要利用现有建模软件Rhinoceros软件实现，主要的实现步骤为：输入原始浅地层剖面数据、对剖面数据进行解译和标定地层、地质体界线划分、建立地质体格网模型、构建整体地质三维多体模型，流程图如图5。
详细操作如下：
（1）导入浅地层剖面数据，如图6。
（2）对剖面数据进行解译和标定地层，及利用Rhinoceros软件强大的曲线构造功能对浅地层的地质层面进行划分，结果如图7。
（3）地质体界线划分。在剖面图中含有拓扑关系，每一个地质体都由一个多边形来表示，其边界是由剖面中弧线拼接所得。而一条弧线在剖面中有时会代表两个地质体的界面，它同时记录了界面上下两层的地质属性。因此需要对弧线进行地层界线划分和公共界线划分。
a）地层界线划分。这一步是在完成地层标定图中地层弧线属性定义的基础之上，将其中相交的弧线打断，然后将属性相同的弧线放入同一个集合中，这样每一个集合中的弧线只代表一个地质体的界线。
b）公共界线划分。为满足多体建模的要求，保证相邻地层之间公共层面的完整性和数据的一致性，需要对已经区分出的上下界面进行公共界线划分。
（4）建立地质体格网模型。构建地质体格网模型首先将划分完成的弧线进行拼接，将代表同一个地质体的上下两层界面的弧线拼接起。然后再对每一个闭合的地质体面进行格网建立，如图9。
（5）构建整体地质三维多体模型。建立整个区域的三维多体模型首先需要将所有的地质体格网模型拼接起来，形成一个完整的地质模型。将整个区域的模型联系在一起，保证模型结构的完整性和共有界面数据的一致性，同时每个地质体是可以独立的，如图10。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (4)
1.浅地层剖面三维多体建模方法，其特征在于，步骤如下：
输入原始浅地层剖面数据；
对剖面数据进行解译和标定地层；
地质体界线划分；
建立地质体格网模型；
构建整体地质三维多体模型；
所述输入原始浅地层剖面数据具体为：在建模软件中输入原始浅地层剖面数据；
所述对剖面数据进行解译和标定地层具体为：对剖面数据进行解译和标定地层，并利用建模软件的曲线构造功能对浅地层的地质层面进行划分；
所述地质体界线划分具体为：在剖面图中含有拓扑关系，每一个地质体都由一个多边形来表示，其边界是由剖面中弧线拼接所得，所述弧线记录了界面上下两层的地质属性，并对弧线进行地层界线划分和公共界线划分；
所述地层界线划分具体为：在完成地层标定图中地层弧线属性定义的基础之上，将其中相交的弧线打断，然后将属性相同的弧线放入同一个集合中，每一个集合中的弧线只代表一个地质体的界线；
所述公共界线划分具体为：对已经区分出的上下界面进行公共界线划分，以保证相邻地层之间公共层面的完整性和数据的一致性。
2.根据权利要求1所述的浅地层剖面三维多体建模方法，其特征在于，所述建立地质体格网模型具体为：首先将划分完成的弧线进行拼接，将代表同一个地质体的上下两层界面的弧线拼接起，然后再对每一个闭合的地质体面进行格网建立。
3.根据权利要求1所述的浅地层剖面三维多体建模方法，其特征在于，所述构建整体地质三维多体模型具体为：首先将所有的地质体格网模型进行拼接，形成一个完整的地质模型，并将整个区域的模型联系在一起，保证模型结构的完整性和共有界面数据的一致性，同时每个地质体是可以独立的。
4.根据权利要求1至3任一项所述的浅地层剖面三维多体建模方法，其特征在于，所述建模软件为Rhinoceros软件。
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