CN114332393B - 一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，首先获取多种用于地质建模的数据，并根据表达精度将各种数据对建模的约束进行分级，再根据约束分级进行三维地质建模；三维地质建模包括如下步骤：首先将建模区域划分为多个子区域，通过反映数据驱动的勘查揭露数据和反映知识驱动的辅助线及辅助面数据混合使用，模拟出多个子区域地质模型；再根据多级约束数据确定最合理的子区域地质模型，再将各个子区域模型进行融合，形成最终的三维地质模型；本申请将多源数据根据对建模的约束效力进行分级，在建模的过程中建模约束从低级向高级发展，使模型再越来越多的约束下由概念化向具体化完善，由粗糙的轮廓模型发展到精细的曲面和实体模型。

Description

一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法

技术领域

本发明涉及三维地质建模技术领域，具体而言，涉及一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法。

背景技术

三维地质建模是在各种原始数据的基础上,以适当的数据模型建立地质特征的数据模型,通过对地质体的几何形态、地质体间的关系和物性等计算机模拟,最后形成综合整体性模型的过程。一种常用的建模方式是在建模区域内设计多个图切剖面，完成每个图切剖面的二维地质结构绘制，然后再利用算法和软件补全相邻图切剖面之间的地质结构，完成三维地质建模。

现有的三维地质建模，往往过度依赖勘查工程揭露的信息，采用由点到线再到面和算法补全的方式生成模型，使得各类信息间的约束层级较差，导致最终建立的三维地质模型的表达精度较低，且难以合理的解决不同信息导致的信息冲突。

目前主流的三维地质建模法，绝大部分要求采用以钻孔为主的垂向工程数据，对于以水平坑道为主的水平勘查数据兼容性差，建模效果也欠佳。

基于以上，本申请提出一种基于分级约束的三维地质建模方法，以期在一定程度上解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，其将多源数据根据对建模的约束效力进行分级，在建模的过程中建模约束从低级向高级发展，使模型再越来越多的约束下由概念化向具体化完善，由粗糙的轮廓模型发展到精细的曲面和实体模型。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，首先获取多种用于地质建模的数据，并根据表达精度将各种数据对建模的约束进行分级，再根据约束分级进行三维地质建模；其中，地质界面几何模型的构建方法作为一级约束数据，勘查揭露数据中的非产状数据作为二级约束数据，基于地质建模知识添加的辅助点、线、面作为三级约束数据，地质界面的产状数据作为四级约束数据；

三维地质建模包括如下步骤：

S1.将建模区域划分为多个子区域，通过反映数据驱动的勘查揭露数据和反映知识驱动的辅助线及辅助面数据混合使用，模拟出多个子区域地质模型；

S2.根据多级约束数据确定最合理的子区域地质模型，再将各个子区域模型进行融合，形成最终的三维地质模型。

进一步的，子区域地质模型的建模包括如下步骤：

A.首先确定一级约束数据，根据地质情况选择地质界面几何模型的构建方法，并构建初始子区域地质模型；

B.在初始子区域地质模型中表达二级约束数据和四级约束数据；当二级约束数据和四级约束数据在数据重叠部分发生冲突时，引入三级约束数据实现二级约束数据与四级约束数据间的过渡；

C.在各级约束数据的驱动下对曲面进行重构与优化，完成子区域地质建模。

进一步的，一级约束数据到四级约束数据的模型控制效力逐级下降，一级约束数据到四级约束数据的表达精度逐级下降。

进一步的，各级约束数据之间具有信息冲突权重值，一级约束数据到四级约束数据的信息冲突权重值逐级减小，信息冲突权重值表示出现信息冲突时，信息冲突权重值越高则可靠度越高。

进一步的，所述勘查揭露数据中的非产状数据包括岩体的出露面数据、岩体间的分界面数据和岩体深部的边界面数据。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本申请将多源数据根据对建模的约束效力进行分级，在建模的过程中建模约束从低级向高级发展，使模型再越来越多的约束下由概念化向具体化完善，由粗糙的轮廓模型发展到精细的曲面和实体模型，通过多级约束实现更精确的地址建模。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1提供的建模过程示意图a；

图3为本发明实施例1提供的建模过程示意图b；

图4为本发明实施例1提供的建模过程示意图c；

图5为本发明实施例1提供的建模过程示意图d；

图6为本发明实施例1提供的建模过程示意图e；

图7为本发明实施例1提供的建模过程示意图f。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，首先获取多种用于地质建模的数据，并根据表达精度将各种数据对建模的约束进行分级，再根据约束分级进行三维地质建模；其中，地质界面几何模型的构建方法作为一级约束数据，勘查揭露数据中的非产状数据作为二级约束数据，基于地质建模知识添加的辅助点、线、面作为三级约束数据，地质界面的产状数据作为四级约束数据。

其中，勘查揭露数据中的非产状数据至少包括钻孔获取的数据以及根据勘查进行地质填图获取的数据；比如通过地质填图获取的岩体的出露面数据、岩体间的分界面数据，以及通过钻孔获取的岩体深部的边界面数据。

需要说明的是，一级约束数据到四级约束数据的模型控制效力逐级下降，同时一级约束数据到四级约束数据的表达精度逐级下降。

并且各级约束数据之间具有信息冲突权重值，一级约束数据到四级约束数据的信息冲突权重值逐级减小，信息冲突权重值表示出现信息冲突时，信息冲突权重值越高则可靠度越高；即在建模时，会更多的倾向于信息冲突权重值大的约束数据。

如图1所示，三维地质建模包括如下步骤：

S1.将建模区域划分为多个子区域，通过反映数据驱动的勘查揭露数据和反映知识驱动的辅助线及辅助面数据混合使用，模拟出多个子区域地质模型；

S2.根据多级约束数据确定最合理的子区域地质模型，再将各个子区域模型进行融合，形成最终的三维地质模型。

子区域地质模型的建模包括如下步骤：

A.首先确定一级约束数据，根据地质情况选择地质界面几何模型的构建方法，并构建初始子区域地质模型；

B.在初始子区域地质模型中表达二级约束数据和四级约束数据；当二级约束数据和四级约束数据在数据重叠部分发生冲突时，引入三级约束数据实现二级约束数据与四级约束数据间的过渡；

C.在各级约束数据的驱动下对曲面进行重构与优化，完成子区域地质建模。

实施例1

为方便理解，本申请提出了一种具体的实施方式，参照图2-7，具体如下：

对一热液矿床进行三维地质建模，由于热液矿床的成矿作用与花岗岩体密切相关，花岗岩在地下空间的分布是地质勘探和建模工作的重点，我们通过多源勘查资料揭示花岗岩体不同部位的特征，从而完成对热液矿床的三维地质建模。

首先根据勘查揭露数据对矿区进行地质填图，如图2所示，根据地质填图中的花岗岩露头范围，提取花岗岩的出露面作为二级约束数据1；同时地质填图中的两处坑道揭露了花岗岩和围岩砂岩的分界面，将该分界面数据作为二级约束数据2；再在两处坑道测得花岗岩边界面的产状数据作为四级约束数据1，再基于二级约束数据2根据四级约束数据1对二级约束数据2进行延伸，构建浅部岩体的局部曲面，具体如图3所示。

通过多个钻孔揭露岩体深部的边界面数据，本实施例中是6个钻孔，将边界面数据作为二级约束数据3，此处将钻孔建模法作为一级约束数据，在一级约束数据的基础上根据二级约束数据3构建深部岩体的局部曲面模型，如图4所示，再将该曲面中的产状作为四级约束数据2。

从图2-4中可以知晓的是，虽然四级约束数据1、2都源于真实的勘查揭露，但是它们在浅部和深部的倾角相差很大，按照任意一处的四级产状约束数据构建的整体岩性面都会和至少一处的二级约束数据产生冲突，由于缺乏足够的勘查数据或无法获取更多的勘查数据，那么此时需要加入专业的地质解译信息，即通过构建辅助剖面、辅助线和\或辅助点来使深部与浅部平滑过渡，如图5所示，此时辅助剖面、辅助线和辅助点均为三级约束数据。

进而如图6-7所示，再将表面与浅-深部子区域模型的数据连接起来，并在勘查揭露数据的驱动下对曲面进一步重构与优化，实现最终的建模。

需要说明的是，每个子区域模型的构建都具有多种情况，本实施例中以构建过程为主，具体子区域模型的选择根据专业人员经验选择即可。

本申请将多源数据根据对建模的约束效力进行分级，在建模的过程中建模约束从低级向高级发展，使模型再越来越多的约束下由概念化向具体化完善，由粗糙的轮廓模型发展到精细的曲面和实体模型，通过多级约束实现更精确的地址建模。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，其特征在于，首先获取多种用于地质建模的数据，并根据表达精度将各种数据对建模的约束进行分级，再根据约束分级进行三维地质建模；其中，地质界面几何模型的构建方法作为一级约束数据，勘查揭露数据中的非产状数据作为二级约束数据，基于地质建模知识添加的辅助点、线、面作为三级约束数据，地质界面的产状数据作为四级约束数据；

三维地质建模包括如下步骤：

S1.将建模区域划分为多个子区域，通过反映数据驱动的勘查揭露数据和反映知识驱动的辅助线及辅助面数据混合使用，模拟出多个子区域地质模型；所述子区域地质模型的建模包括如下步骤：A.首先确定一级约束数据，根据地质情况选择地质界面几何模型的构建方法，并构建初始子区域地质模型；B.在初始子区域地质模型中表达二级约束数据和四级约束数据；当二级约束数据和四级约束数据在数据重叠部分发生冲突时，引入三级约束数据实现二级约束数据与四级约束数据间的过渡；C.在各级约束数据的驱动下对曲面进行重构与优化，完成子区域地质建模；

S2.根据多级约束数据确定最合理的子区域地质模型，再将各个子区域地质模型进行融合，形成最终的三维地质模型。

2.根据权利要求1所述的基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，其特征在于，一级约束数据到四级约束数据的模型控制效力逐级下降，一级约束数据到四级约束数据的表达精度逐级下降。

3.根据权利要求1所述的基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，其特征在于，各级约束数据之间具有信息冲突权重值，一级约束数据到四级约束数据的信息冲突权重值逐级减小，信息冲突权重值表示出现信息冲突时，信息冲突权重值越高则可靠度越高。

4.根据权利要求1所述的基于分级约束的水平勘查系统用三维地质建模方法，其特征在于，所述勘查揭露数据中的非产状数据包括岩体的出露面数据、岩体间的分界面数据和岩体深部的边界面数据。