CN112070892B - 一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，基于预先处理好的等值线集合和等值线关联数据，再通过设置定义构成三维体表面的多边形元，根据多边形元结构定义和关联等值线的连接关系，通过循环遍历和递归遍历方法，依据定义的等值线关联的连线标识完成所有的多边形元构建，利用多边形元结构定义能够快速高效完成三维模型构建，能够减少遍历查找排序计算量，能够快速高效完成计算，提高建模效率。

Description

一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘测技术领域，尤其涉及一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法。

背景技术

针对地球物理勘探的方法主要有磁法勘探、电法勘探、地震勘探等，通过此类物探设备采集的数据在三维空间中都是离散分布的，三维建模时需要利用一些方法将对这些离散分布的数据进行相应的处理。

在数据处理过程中，如果勘探采集的数据总量偏少，建模后的模型精度较差；如果建模时需要处理的数据大，处理时需求的计算能力高，建模后模型更加细致逼真。受地球物理构造和勘探技术和成本限制，勘探采集的数据总量是相对偏少的，处理时会采用插值算法对原始数据进行补充，插值处理后基于图形处理领域中的等值线概念将数据进行关联，然后基于相互关联的等值线再进行三维建模。

在基于相互关联的等值线进行三维建模时，现有技术中没有很好的处理方法，常规的建模方法计算量比较大，采用常规的处理方法时对计算机要求高，计算时间长，需要对计算处理过程进行优化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，基于预先处理好的等值线集合和等值线关联数据，再通过设置定义构成三维体表面的多边形元，将等值线关联数据再进一步进行关联优化，能够减少遍历查找排序计算量，能够快速高效完成计算，提高建模效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，包括如下步骤：

S1、基础定义：根据输入的预处理数据范围，对空间坐标系中三个轴分别进行区间网格平面划分并标序、标记出起始面和结束面；对各个网格平面交叉形成的网格点标序、标记出边界点和非边界点；空间坐标系中每个等值线包含若干个网格点以及非网格点，对每个等值线进行标序、每个等值线中每个连接点再标序、并设置每个等值线中连接线的连线标识；

S2、多边形元结构定义：每个多边形元中不能含有将其再分割成两个以上多边形元的连线，每个多边形元按顺序标号，并按顺序设置每个多边形元中各连接点的序号；每个多边形元中各个带序号的连接点包括对应的坐标和序号、所属等值线序号、所属等值线组成连接点序号和每段连线的连线标识信息；

S3、遍历构建多边形元：根据多边形元结构定义和关联等值线的连接关系，通过循环遍历和递归遍历方法，依据等值线关联的连线标识完成所有多边形元构建。

进一步的，所述步骤S3中遍历构建多边形元时，从任意一条等值线的一个连接点出发，按等值线连接顺序对周边连接点进行关联计算，判断该连接点与周边连接点能否连接构成多边形元，如果能够构成多边形元则对应的等值线连线标识加1，然后继续由周边连接点扩散查找，直至等值线连线标识都累加至2，完成一个关联等值线所属的所有多边形元构建；然后再依序完成所有关联等值线所属的多边形元构建。

进一步的，所述步骤S3中遍历构建多边形时，每个等值线中的每条连线归属于两个多边形元，连线标识包括0、1和2三个累加值，对应的连线标识都累加至2时结束遍历查找。

进一步的，处于起始面和结束面中的等值线中的连线的连线标识赋值为1。

进一步的，每个所述多边形元中各连接点的遍历连线顺序相同，为顺时针或逆时针。

进一步的，所述多边形元中的边至少为三个。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明基于预先处理好的等值线集合和等值线关联数据，再通过设置定义构成三维体表面的多边形元，将等值线关联数据再进一步进行关联优化，能够减少遍历查找排序计算量，能够快速高效完成计算，提高建模遍历效率。

2、本发明根据多边形元结构定义和关联等值线的连接关系，通过循环遍历和递归遍历方法，依据定义的等值线关联的连线标识完成所有多边形元构建，利用多边形元结构定义能够快速高效完成三维模型构建，有利于提高地球物理勘探三维建模整体效率。

附图说明

图1为本发明用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法的遍历示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，包括如下步骤：

S1、基础定义：根据输入的预处理数据范围，对空间坐标系中三个轴分别进行区间网格平面划分并标序、标记出起始面和结束面；对各个网格平面交叉形成的网格点标序、标记出边界点和非边界点；空间坐标系中每个等值线包含若干个网格点以及非网格点，对每个等值线进行标序、每个等值线中每个连接点再标序、并设置每个等值线中连接线的连线标识；

S2、多边形元结构定义：每个多边形元中不能含有将其再分割成两个以上多边形元的连线，每个多边形元按顺序标号，并按顺序设置每个多边形元中各连接点的序号；每个多边形元中各个带序号的连接点包括对应的坐标和序号、所属等值线序号、所属等值线组成连接点序号和每段连线的连线标识信息；

S3、遍历构建多边形元：根据多边形元结构定义和关联等值线的连接关系，通过循环遍历和递归遍历方法，依据等值线关联的连线标识完成所有多边形元构建。

所述步骤S3中遍历构建多边形元时，从任意一条等值线的一个连接点出发，按等值线连接顺序对周边连接点进行关联计算，判断该连接点与周边连接点能否连接构成多边形元，如果能够构成多边形元则对应的等值线连线标识加1，然后继续由周边连接点扩散查找，直至等值线连线标识都累加至2，完成一个关联等值线所属的所有多边形元构建；然后再依序完成所有关联等值线所属的多边形元构建。

所述步骤S3中遍历构建多边形时，每个等值线中的每条连线归属于两个多边形元，连线标识包括0、1和2三个累加值，对应的连线标识都累加至2时结束遍历查找。处于起始面和结束面中的等值线中的连线的连线标识赋值为1。

每个所述多边形元中各连接点的遍历连线顺序相同，为顺时针或逆时针。

所述多边形元中的边至少为三个，多边形元为内部不能含有将其再分割成两个以上多边形元的连线，多边形元包括三角形元、四角形元、五角形元等等。

本发明中引用的等值线和等值线关联数据为计算机图形领域的常规技术。

本实施例中多边形生长遍历算法的举例说明如下：

参见附图1所示，用一个简化的多面体表示三维体，多面体表面上的每个顶点都有独立的序号，该多面体中有6条等值线构成，分别为kighfnmj、ebcd、keadn、ibcf、jeabg、mdch等，它们之间存在交点构成关联等值线，等值线及每个连线都设有预先定义的序号和连线标识。

遍历时先选取任意一条边如取ab有向边，如图中箭头所示，与b点相连的连接点有e、i、g、c四个点，首先判断这四个连接点是否能够与a、b点构成三边形元，可找到e与a、b构成三角形，即找到abe三边形元，保持记录，然后ab、be、ea三个连线对应的连线标识都加1；

基于关联等值线中每条连线会参与两个多边形元的构建原则，还需继续寻找以ab边为一条边的另一个多边形元，因此将剩下的i、g、c三个连接点继续扩散连接附近其他连接点，例如c点继续扩散，如图中箭头所示，找到d、f、h三连接点，判断这三个连接点是否和a点连接，图中可以看到d点和a点连接，构成四边形元，并且这个四边形元中不会出现ac、bd这样线将该四边形元分割成更小的三角形，同时如果这个四边形元中每条连线的连线标识都小于2，则这个四边形属于构成三维体的表面多边形元，这样就找到了abcd这个四边形元，此时ab有向边已经被用了两次，即ab线对应的连线标识等于2，结束对ab边所属的多边形构建查找，由ab边找到abe和abcd两个多边形元；

然后继续沿着后续连接的be、ea、bc、cd、da等边继续遍历查找，例如bc边可以找到新的bchg四边形元，这样继续下去，由一个多边形元连接出更多的多边形元，理想情况下，三维立体网格中的三维体每条边相连的多边形元必然可以找到两个，即每条边对应的连线标识都必须加到2才结束生长；直观的看，这个遍历方法就像多边形元在生长扩散出去一样，所以本发明将该方法命名为多边形元生长遍历法。

记录找到的每个关联等值线对应的所有的多边形元，将这些多边形元分解为三角形单元集合，然后基于三角形单元集合使用OpenGL进行三维模型建模及显示，再通过纹理贴图绘制出三维坐标空间中的仿真三维体；即利用多边形元结构定义就能够快速高效完成三维模型构建，大大提高地球物理勘探三维建模整体效率。

在定义设置时，处于起始面和结束面中的等值线中的连线的连线标识赋值为1。

如果遍历查找到的多边形元中的所有连接点都在同一个起始面或结束面上时，则该多边形元不能算有效；但是如果是整个关联等值线所属的所有连接点都在同一个起始面或结束面上时，则算有效，要取用。

由于OpenGL显示绘制三维体时，根据投影关系三维体有正面跟反面之分，所以在遍历查找多边形元时下一次遍历查找等值线的方向必须与前一次等值线方向相反，才能使多边形元连线方向顺序一致，即需要使每个多边形元中各连接点的连线顺序相同，为顺时针或逆时针。例如图中以ab有向边遍历查找到四边形元abcd时，其连线方向是bc方向，下一次以bc有向边追踪其他多边形元时，就需要以cb方向为有向边来遍历查找，这样遍历查找到的所有多边形元都是同一逆时针方向的面。同理，如果以ba有向边先找到bae多边形元后，ba线需要反向，即以ab方向为有向边，找出abcd多边形元。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、基础定义：根据输入的预处理数据范围，对空间坐标系中三个轴分别进行区间网格平面划分并标序、标记出起始面和结束面；对各个网格平面交叉形成的网格点标序、标记出边界点和非边界点；空间坐标系中每个等值线包含若干个网格点以及非网格点，对每个等值线进行标序、每个等值线中每个连接点再标序、并设置每个等值线中连接线的连线标识；

S2、多边形元结构定义：每个多边形元中不能含有将其再分割成两个以上多边形元的连线，每个多边形元按顺序标号，并按顺序设置每个多边形元中各连接点的序号；每个多边形元中各个带序号的连接点包括对应的坐标和序号、所属等值线序号、所属等值线组成连接点序号和每段连线的连线标识信息；

S3、遍历构建多边形元：根据多边形元结构定义和关联等值线的连接关系，通过循环遍历和递归遍历方法，依据等值线关联的连线标识完成所有多边形元构建；

遍历构建多边形元时，从任意一条等值线的一个连接点出发，按等值线连接顺序对周边连接点进行关联计算，判断该连接点与周边连接点能否连接构成多边形元，如果能够构成多边形元则对应的等值线连线标识加1，然后继续由周边连接点扩散查找，直至等值线连线标识都累加至2，完成一个关联等值线所属的所有多边形元构建；然后再依序完成所有关联等值线所属的多边形元构建，将这些多边形元分解为三角形单元集合，然后基于三角形单元集合使用OpenGL进行三维模型建模及显示，再通过纹理贴图绘制出三维坐标空间中的仿真三维体。

2.根据权利要求1所述的一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，其特征在于：所述步骤S3中遍历构建多边形时，每个等值线中的每条连线归属于两个多边形元，连线标识包括0、1和2三个累加值，对应的连线标识都累加至2时结束遍历查找。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，其特征在于：处于起始面和结束面中的等值线中的连线的连线标识赋值为1。

4.根据权利要求1所述的一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，其特征在于：每个所述多边形元中各连接点的遍历连线顺序相同，为顺时针或逆时针。

5.根据权利要求1所述的一种用于地球物理勘探的等值线遍历构建三维模型的方法，其特征在于：所述多边形元中的边至少为三个。

Images