CN111583400B - 一种三维地质模型建模方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维地质模型建模方法、系统、装置及存储介质,所述方法包括以下步骤:根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,利用地质分层面模型生成第一三维地质模型模型;将第一三维地质模型模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型模型。本发明通过在勘探数据的数据量较少的情况下根据获取的勘探数据采用幂函数加权算法生成地质分界面模型,生成的地质分层面模型表面光顺,地层起伏自然,无尖锐棱角,因而由地质分层面模型得到的三维地质模型能够反映真实的地层分层情况,而且地质分层面模型生成速度快。本发明可以广泛应用于三维建模技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及三维建模技术领域,特别是涉及一种三维地质模型建模方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
三维地质模型能够直观地显示地质构造情形,最大程度地集成多种地质信息资料。传统的由地质分层面模型得到三维地质模型的建模方法,在所用原始数据点少的情况下,生成的地质分层面模型的网格间距较大,分层面起伏处的棱角较为尖锐,导致生成的三维地质模型很难反映真实的地层结构;传统的克里金插值算法根据原始数据点的分布情况进行插值运算以增加数据点密度,进而使得生成的地质分层面模型较为光顺,但针对原始数据点较少的情况,可能无法使用克里金插值算法或者使用克里金算法生成的地质分层面模型的精确度下降,例如部分原始数据点上并未落在地质分层面模型上,这将直接导致生成的三维地质模型与实际地质情况相差甚远。此外,传统的克里金插值算法使得参与生成地质分层面模型的数据点密度变大,因而生成地质分层面模型的速度较慢。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于:提供一种三维地质模型建模方法、系统、装置及存储介质。
本发明一方面所采取的技术方案是:
一种三维地质模型建模方法,包括以下步骤:
根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
本发明另一方面所采取的技术方案是:
一种三维地质模型建模系统,包括:
地质分层面建模单元,用于根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
模型生成单元,用于利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
模型合并单元,用于将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
本发明另一方面所采取的技术方案是:
一种三维地质模型建模装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现所述的一种三维地质模型建模的方法。
本发明另一方面所采取的技术方案是:
一种存储介质,其中存储有可执行的指令,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的一种三维地质模型建模方法。
本发明的有益效果是:本发明通过在勘探数据的数据量较少的情况下根据获取的勘探数据采用幂函数加权算法生成地质分界面模型,生成的地质分层面模型表面光顺,地层起伏自然,无尖锐棱角,因而由地质分层面模型得到的三维地质模型能够反映真实的地层分层情况,而且地质分层面模型生成速度快。
附图说明
图1为本发明具体实施例的一种三维地质模型建模方法步骤流程图;
图2为本发明具体实施例的一种三维地质模型建模系统结构框图;
图3为本发明具体实施例的一种三维地质模型建模装置结构框图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
如图1所示,本发明实施例提供了一种三维地质模型建模方法,包括以下步骤:
S101、根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
S102、利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
具体地,在三维地质建模的过程中,勘探数据是指勘察人员在现场采集的实际地质数据,是建立三维地质模型的原始资料,这些数据多为钻孔、勘探剖面图等数据,由勘察人员录入EXCEL表格或地质数据库,地质数据库存有多张数据表,主要包括各种类型的数据,以及各种类型数据之间的关联关系以及数据的空间结构关系等。原则上录入地质数据库或EXCEL表格的勘探数据不得做任何修改,因为要保障第一手资料的真实性。
三维地质模型建模中最常用的一类勘探数据就是钻孔数据,钻孔数据表示出的地层分层等信息局限于该钻孔范围内,各个钻孔之间是孤立的个体,彼此无联系,一般的三维地质模型建模软件通过钻孔数据获得的三维地质模型,需要通过分析该建好的三维地质模型的剖面来判断该三维地质模型构建得是否准确,勘探剖面图能够整体显示地层的分层现象,钻孔数据能够显示局部地层分层现象。因此,本发明是在钻孔和勘探剖面图等数据的基础上构建三维地质模型,利用多种地质勘探数据构建的三维地质模型,其精确度更高。
三维地质模型的地质分层面模型的分层面信息主要来源于钻孔数据和勘探剖面图等勘探数据,因此可以根据钻孔数据和勘探剖面图等勘探数据,提取地层分层面信息,确定三维地质模型大致的层数以及地层之间的空间关系,从而形成地质分层面模型。由勘探数据形成的地质分层面模型用于形成三维地质模型的空间轮廓,即第一三维地质模型,再将第一三维地质模型与实体模型进行拼接即可得到完整的三维地质模型。
所述第一算法包括克里金算法和幂函数加权算法的一种,其中,幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,利用第一算法参与分层面模型计算,能够使得生成的分层面模型更加光顺自然。
S103、将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
具体地,将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,对实际的施工建设起指导作用。
进一步作为可选的实施方式,所述根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型这一步骤S101,包括以下步骤:
S1011、获取勘探数据;
S1012、根据勘探数据的数据量大小从幂函数加权算法和泛克克里金算法中选择一种算法作为第一算法;
S1013、采用第一算法确定第一插值数据;
S1014、利用勘探数据和第一插值数据进行曲面建模得到地质分层面模型。
具体地,可利用数据库访问技术调取勘探数据,所述数据库访问技术可为微软ADO数据库访问技术,所述微软ADO数据库访问技术可访问各种类型的数据源,既适合于SQLServer、Oracle、Access等数据库应用程序,也适合于EXCEL表格、文本文件和邮件服务器。
本发明的第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的一种,因此,可根据勘探数据的数据量大小确定具体使用哪种算法参与生成分层面模型,当勘探数据的数据量比较多时,可采用幂函数加权算法和泛克克里金算法一种,当勘探数据的数据量较少时,使用幂函数加权算法。利用第一算法根据已有的勘探数据计算出第一插值,根据勘探数据和第一插值,再利用现有的曲面建模技术即可得到分层面模型。
进一步作为可选的实施方式,所述采用第一算法确定第一插值数据这一步骤S1013,包括以下步骤:
S10131、确定幂函数加权算法的权值;
S10132、确定幂函数加权算法的幂平均阶数;
S10133、利用权值、幂平均阶数和勘探数据得到第一插值数据。
具体地,作为步骤S1013的第一实施例,是采用幂函数加权算法来确定第一插值数据。
在传统的构建分层面模型的过程中,利用勘探数据进行简单的线性拓展,第一插值离勘探数据越近,得到的第一插值的值越接近实际地质情况,如果距离勘探数据较远,则得到的第一插值的值越偏离实际地质情况。因此,采用简单的线性拓展的方法拟合得到的地层界面会与实际情况产生较大误差。幂函数加权算法根据第一插值和勘探数据之间的空间距离来确定权值,提高了分层面模型的准确性和精度。
当采用幂函数加权算法参与生成分层面模型时,所述幂函数加权算法所采用的计算公式如下:
所述yi为第i个勘探数据的值,wi为第i个勘探数据对第一插值的影响,所述影响用权值表示,勘探数据对应的权值越大,则表示该勘探数据对第一插值的影响越大。K为幂平均阶数,幂平均阶数k则可以根据实际需要预先设置。M(k)称为k阶幂函数加权平均值,即第一插值的值。当权值全部相等时,即w1=w2=…=wn时,M(k)称为幂函数简单平均加权平均值,否则,为幂函数加权平均值。
在三维地质建模过程中,需要根据已知的勘探数据来拟合出整个分层面的空间位置,而整个分层面是由多个数据点模拟出来的。在生成第一插值的过程中需用到上述幂函数加权算法,其中权值wi是根据第一插值和勘探数据的空间距离来决定的,权值大小和距离成正比。而幂平均阶数k则可以根据实际建模需要预先设置,幂平均阶数越高,拟合的曲面越光滑平顺,计算时间越长。反之,曲面越粗糙,计算时间越短。
进一步作为可选的实施方式,所述采用第一算法确定第一插值数据这一步骤S1013,其包括以下步骤:
S10134、确定勘探数据的权值;
S10135、利用权值和勘探数据得到第一插值数据。
具体地,作为步骤S1013的第二实施例,是采用泛克克里金算法来确定第一插值数据。
传统的构建分层面模型的过程中,利用勘探数据进行简单的线性拓展,得到的分层面模型比较粗糙,而且准确性差,根据泛克克里金算法可以提升网格面的准确性和光滑度。
当采用泛克克里金算法参与生成分层面模型时,所述泛克克里金算法所采用的计算公式如下:
其中,Z*(x0)是第一插值的值,Z(xi)是第i个勘探数据的值,λi是第i个勘探数据对第一插值的影响,所述影响用权值表示。
在三维地质建模过程中,由于钻井位置和地质构造的不确定性,使得地质数据中的某些变量在空间分布时呈现随机性和结构性特征,这种变量就称为区域化变量。区域化随机变量之间的差异,可以用空间协方差来表示。在x和x+h处的两个空间随机变量(h为两个样本点之间的距离),对区域化变量Z(x)=Z(xu,xv,xw)的协方差函数可以表示为:
Cov[Z(x),Z(x+h)]=E[Z(x)Z(x+h)]-E[Z(x)]E[Z(x+h)]
在地质学领域中,变异函数是处理区域化变量的一个有效方法。在一维空间中,区域化变量Z(x)在x轴方向上根据其坐标位置发生改变,Z(x)在点x和x+h处的变异函数记为γ(x,h),则γ(x,h)的表达式如下:
进一步作为可选的实施方式,所述将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型这一步骤S103,包括以下步骤:
S1031、确定第一三维地质模型在第一文件中的第一坐标;
S1032、确定建筑信息模型在第二文件中的第二坐标;
S1033、通过坐标换算确定第一坐标和第二坐标的相对位置关系;
S1034、根据第一坐标和第二坐标之间的相对位置关系,将建筑信息模型整合到第一文件中;
S1035、将第一三维地质模型和建筑信息模型进行拼接得到第二三维地质模型。
具体地,将三维地质模型与建筑信息模型结合应用到施工建设中以降低施工管理的难度。第一三维地质模型保存在第一文件中,文件格式为dgn的文件格式,建筑信息模型保存在第二文件中,文件格式也为dgn的文件格式。确定三维地质模型的坐标即第一坐标和建筑信息模型的坐标即第二坐标,根据第一坐标和第二坐标之间的相对位置关系,将第二文件中的建筑信息模型整合到第一文件中,在模型合并时,利用布尔运算去除第一三维地质模型和建筑信息模型的公共部分得到合并后的模型,将合并后的模型保存在第一文件中。
进一步作为可选的实施方式,还包括以下步骤:
S104、对第一三维地质模型进行修改,得到第三三维地质模型。
具体地,构建完成的三维地质模型,其是否符合实际工程需要,还要经过工程人员的进一步检测与修改,以期得到更贴合实际地质情况的三维地质模型。
进一步作为可选的实施方式,所述对第一三维地质模型进行修改,得到第三三维地质模型这一步骤S104,包括以下步骤:
S1041、修改第一三维地质模型,得到第三三维地质模型;
或
S1042、在地质分层面模型上调整地质点数据,得到第三三维地质模型;
或
S1043、在剖面调整地层分界线数据,将调整后的地层分界线数据保存到地质数据库,更新得到第三三维地质模型;
或
S1044、调整地质数据库中的勘察数据,更新得到第三三维地质模型;
所述调整包括删除、增加和修改中的至少一种。
具体地,构建三维地质模型涉及到的问题比较复杂,要考虑地层的方方面面,创建好的三维地质模型不可能完全符合要求,后期对建好的三维地质模型的修缮主要有以下几种方法:
直接修改第一三维地质模型,具体是指,直接在第一三维地质模型上修改三维地质模型的地层走向;
在地质分层面模型上调整地质数据点,具体是指,在地质分界面模型上调整地质数据点,将调整后的地质数据点保存到地质数据库或EXCEL表格中,利用调整后的数据得到新的三维地质模型;
在剖面调整地层分界线数据,具体是指,通过观察三维地质模型的剖面确定是否需要调整,将调整后的地层分界线数据保存到地质数据库EXCEL表格中,更新得到第三三维地质模型。
以上几种修改三维地质模型的方式可以单独使用,也可以结合使用。
如图2所示,本发明实施例还提供了一种三维地质模型建模系统,包括:
地质分层面建模单元301,用于根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
模型生成单元302,用于利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
模型合并单元303,用于将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中,本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
如图3所示,本发明实施例还提供了一种三维地质模型建模装置,包括:
至少一个处理器401;
至少一个存储器402,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被至少一个处理器401执行,使得所述至少一个处理器401实现所述的地铁区间建筑信息模型的建模方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中,本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
此外,本发明实施例还提供了一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的一种三维地质模型建模方法。
对于上述方法实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种三维地质模型建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
2.根据权利要求1所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,所述根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型这一步骤,包括以下步骤:
获取勘探数据;
根据勘探数据的数据量大小从幂函数加权算法和泛克克里金算法中选择一种算法作为第一算法;
采用第一算法确定第一插值数据;
利用勘探数据和第一插值数据进行曲面建模得到地质分层面模型。
3.根据权利要求2所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,所述采用第一算法确定第一插值数据这一步骤,包括以下步骤:
确定幂函数加权算法的权值;
确定幂函数加权算法的幂平均阶数;
利用权值、幂平均阶数和勘探数据得到第一插值数据。
4.根据权利要求2所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,所述采用第一算法确定第一插值数据这一步骤,包括以下步骤:
确定勘探数据的权值;
利用权值和勘探数据得到第一插值数据。
5.根据权利要求1所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,所述将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型这一步骤,包括以下步骤:
确定第一三维地质模型在第一文件中的第一坐标;
确定建筑信息模型在第二文件中的第二坐标;
通过坐标换算确定第一坐标和第二坐标的相对位置关系;
根据第一坐标和第二坐标之间的相对位置关系,将建筑信息模型整合到第一文件中;
将第一三维地质模型和建筑信息模型进行拼接得到第二三维地质模型。
6.根据权利要求1所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,还包括以下步骤:
对第一三维地质模型进行修改,得到第三三维地质模型。
7.根据权利要求6所述的一种三维地质模型建模方法,其特征在于,所述对第一三维地质模型进行修改,得到第三三维地质模型这一步骤,包括以下步骤:
修改第一三维地质模型,得到第三三维地质模型;
或
在地质分层面模型上调整地质点数据,得到第三三维地质模型;
或
在剖面调整地层分界线数据,将调整后的地层分界线数据保存到地质数据库,更新得到第三三维地质模型;
或
调整地质数据库中的勘察数据,更新得到第三三维地质模型;
所述调整包括删除、增加和修改中的至少一种。
8.一种三维地质模型建模系统,其特征在于,包括:
地质分层面建模单元,用于根据获取的勘探数据采用第一算法生成地质分层面模型,所述第一算法包括幂函数加权算法和泛克克里金算法中的任意一种,其中,所述幂函数加权算法包括权值和幂平均阶数,所述幂函数加权算法根据获取的勘探数据利用权值和幂平均阶数得到第一插值数据;
模型生成单元,用于利用地质分层面模型生成第一三维地质模型;
模型合并单元,用于将第一三维地质模型与建筑信息模型进行合并,得到第二三维地质模型。
9.一种三维地质模型建模装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-7任一项所述的三维地质模型建模方法。
10.一种存储介质,其中存储有可执行的指令,其特征在于,处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1-7任一项所述的一种三维地质模型建模方法。
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