CN117635829A - 一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，包括：收集地质勘探数据；地质勘探数据包括物探信息、钻探信息、露头勘察信息、地震信息和地质年代数据；对地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集；对勘探样本集进行预处理，得到预处理数据；预处理的过程包括数据清洗、格式统一和噪声去除；基于三维建模技术，根据预处理数据构建多尺度的地质结构模型；采用多尺度分析方法，对地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示；利用三维图形处理技术，将模型表示转化为三维可视化图像。本发明能够有效提升地质模型的表达能力和用户的使用体验，对于地质勘探和资源评估具有重要的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及三维可视化设计领域，特别是涉及一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法。
背景技术
随着科技的发展，地质勘探对于可视化技术的需求日益增加。现有的地质模型可视化方法往往在处理大规模复杂数据时存在局限性，如分辨率低、处理速度慢、难以表达多尺度地质特征等问题，这限制了地质模型在实际应用中的效果。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，包括：
收集地质勘探数据；所述地质勘探数据包括物探信息、钻探信息、露头勘察信息、地震信息和地质年代数据；
对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集；
对所述勘探样本集进行预处理，得到预处理数据；所述预处理的过程包括数据清洗、格式统一和噪声去除；
基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型；
采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示；
利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像。
优选地，对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集，包括：
基于变异函数分析方法，对所述地质勘探数据进行空间分析，以评估所述地质勘探数据中各个数据的空间相关性；
根据所述地质勘探数据中各个数据的类型和所述空间相关性，选择对应的地质数据插值方法对所述地质勘探数据中各个数据进行插值，得到所述勘探样本集。
优选地，所述地质数据插值方法包括Kriging插值、反距离权重插值、径向基函数插值、三角剖分法和光滑曲面法。
优选地，所述数据清洗包括：数据缺失值填补和数据异常值删除。
优选地，基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型，包括：
根据所述预处理数据构建微相比例模型、结构模型以及初始地质模型；
基于所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型，根据预设的尺度提升策略构建出在符合真实地质环境中的流动模拟过程；
根据所述流动模拟过程对所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型进行更新，得到所述地质结构模型。
优选地，采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示，包括：
获取目标分析区域；
对所述目标分析区域对应的所述地质结构模型的部分构建高分辨率子模型；所述高分辨率子模型用于捕捉设定尺度的地质特征；所述地质特征包括岩层、断层和孔隙结构；
对各个所述高分辨率子模型进行模型集成，得到大尺度模型；
基于所述大尺度模型对所述目标分析区域进行多尺度模拟，以展示不同尺度下的所述模型表示。
优选地，利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像，包括：
根据所述模型表示构建地质模型库和BIM构件库；
基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型；
根据所述三维可视化信息模型进行可视化显示，得到所述三维可视化图像。
优选地，基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型，包括：
制作参数化族；
提取模型构件的定位信息；
提取模型构件的参数信息；
整理汇总模型构件的定位信息与参数信息，形成格式规范并且可供Dynamo工具读取的输入数据表格；
在Revit软件中运行Dynamo工具进行可视化编程，调用所述参数化构件族，并读取所述输入数据表格，批量化调整构件族参数，搭建所述三维可视化信息模型。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，包括：收集地质勘探数据；所述地质勘探数据包括物探信息、钻探信息、露头勘察信息、地震信息和地质年代数据；对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集；对所述勘探样本集进行预处理，得到预处理数据；所述预处理的过程包括数据清洗、格式统一和噪声去除；基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型；采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示；利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像。本发明能够有效提升地质模型的表达能力和用户的使用体验，对于地质勘探和资源评估具有重要的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的方法流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，能够有效提升地质模型的表达能力和用户的使用体验，对于地质勘探和资源评估具有重要的实际应用价值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，包括：
步骤100：收集地质勘探数据；所述地质勘探数据包括物探信息、钻探信息、露头勘察信息、地震信息和地质年代数据；
步骤200：对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集；
步骤300：对所述勘探样本集进行预处理，得到预处理数据；所述预处理的过程包括数据清洗、格式统一和噪声去除；
步骤400：基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型；
步骤500：采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示；
步骤600：利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像。
具体的，本实施例旨在提高地质结构模型的表达清晰度和可视化效果，以便更好地进行地质勘探和资源评估。该方法包括地质数据的收集、模型的构建、多尺度处理和三维可视化展示。
优选地，对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集，包括：
基于变异函数分析方法，对所述地质勘探数据进行空间分析，以评估所述地质勘探数据中各个数据的空间相关性；
根据所述地质勘探数据中各个数据的类型和所述空间相关性，选择对应的地质数据插值方法对所述地质勘探数据中各个数据进行插值，得到所述勘探样本集。
进一步地，本实施例基于物探、钻探、露头勘察等获取的数据，按照由粗略到精细、由低分辨率到高分辨率、由点-线-面-体的思路，借助插值方法和随机模拟算法等，分别构建不同尺度的几何模型、属性模型等，实现对地质数据的三维可视化、数字化表达。
优选地，所述地质数据插值方法包括Kriging插值、反距离权重插值、径向基函数插值、三角剖分法和光滑曲面法。
可选地，Kriging插值是一种基于最佳线性无偏估计的地统计方法，能够考虑数据的空间相关性和方向性。反距离权重(IDW)插值是一种简单的确定性方法，根据距离的倒数进行权重分配。径向基函数(RBF)插值是一种使用径向基函数作为权重的方法，常用的函数包括高斯函数、多项式函数等。三角剖分法(TIN)和光滑曲面是通过连接数据点以形成三角网格，并在这些网格上进行插值的方法。
优选地，所述数据清洗包括：数据缺失值填补和数据异常值删除。
优选地，基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型，包括：
根据所述预处理数据构建微相比例模型、结构模型以及初始地质模型；
基于所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型，根据预设的尺度提升策略构建出在符合真实地质环境中的流动模拟过程；
根据所述流动模拟过程对所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型进行更新，得到所述地质结构模型。
具体的，本实施例中还可以实时获取4D地震数据，并通过所述4D地震数据进行地质结构模型的实时更新和优化。
优选地，采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示，包括：
获取目标分析区域；
对所述目标分析区域对应的所述地质结构模型的部分构建高分辨率子模型；所述高分辨率子模型用于捕捉设定尺度的地质特征；所述地质特征包括岩层、断层和孔隙结构；
对各个所述高分辨率子模型进行模型集成，得到大尺度模型；
基于所述大尺度模型对所述目标分析区域进行多尺度模拟，以展示不同尺度下的所述模型表示。
具体的，本实施例中的模型表示的具体技术路线如下：
1)理解大尺度模型：分析现有的大尺度地质模型，理解其基本构造和主要地质特征。确定模型中的关键地质单元和界面。
2)确定目标区域：选择需要进行尺度分解的目标区域。这些区域通常是对于整体模型有特殊意义的部分，如具有复杂地质结构或高经济价值的地区。
3)收集详细数据：对目标区域进行更详细的数据收集，包括钻井数据、地震资料、岩心分析、地球物理测量等。数据越详细，分解后的模型越可靠。
4)创建高分辨率子模型：使用收集到的详细数据，创建目标区域的高分辨率地质模型。子模型应该能够捕捉到更小尺度上的地质特征，如细小的岩层、断层、孔隙结构等。
5)校准和验证：根据实际现场数据或其他可用信息，对子模型进行校准。验证模型的准确性，确保它能够反映真实的地质情况。
6)集成到大尺度模型：将高分辨率的子模型集成回大尺度模型中。确保在不同尺度模型之间的接口处，地质特征和属性的连续性。
7)多尺度模拟：使用集成后的模型进行多尺度模拟，以研究不同尺度下的地质过程，即得到各个模型的模型表示。
8)分析结果：评估在更细尺度上的地质特征对整体模型的影响。
优选地，利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像，包括：
根据所述模型表示构建地质模型库和BIM构件库；
基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型；
根据所述三维可视化信息模型进行可视化显示，得到所述三维可视化图像。
具体的，本实施例采用Dynamo+Revit的参数化建模方式，实现减少建模工作量、缩短建模花费的时间、提高模型的精细度、减少误差等目标。采用Dynamo+Revit的参数化建模方式，达到了统一控制地质模型的流动模拟过程的目的。实现减少建模工作量、缩短建模时间、提高模型精细度、避免误差等目标。
优选地，基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型，包括：
制作参数化族；
提取模型构件的定位信息；
提取模型构件的参数信息；
整理汇总模型构件的定位信息与参数信息，形成格式规范并且可供Dynamo工具读取的输入数据表格；
在Revit软件中运行Dynamo工具进行可视化编程，调用所述参数化构件族，并读取所述输入数据表格，批量化调整构件族参数，搭建所述三维可视化信息模型。
进一步地，本实施例中还采用了GPU加速的体渲染技术来实现复杂地质结构的实时可视化，同时结合多尺度分析技术，通过细节层次控制，允许用户在不同的细节级别之间无缝切换，以适应不同的勘探和分析需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，包括：
收集地质勘探数据；所述地质勘探数据包括物探信息、钻探信息、露头勘察信息、地震信息和地质年代数据；
对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集；
对所述勘探样本集进行预处理，得到预处理数据；所述预处理的过程包括数据清洗、格式统一和噪声去除；
基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型；
采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示；
利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像。
2.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，对所述地质勘探数据进行插值模拟，得到勘探样本集，包括：
基于变异函数分析方法，对所述地质勘探数据进行空间分析，以评估所述地质勘探数据中各个数据的空间相关性；
根据所述地质勘探数据中各个数据的类型和所述空间相关性，选择对应的地质数据插值方法对所述地质勘探数据中各个数据进行插值，得到所述勘探样本集。
3.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，所述地质数据插值方法包括Kriging插值、反距离权重插值、径向基函数插值、三角剖分法和光滑曲面法。
4.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，所述数据清洗包括：数据缺失值填补和数据异常值删除。
5.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，基于三维建模技术，根据所述预处理数据构建多尺度的地质结构模型，包括：
根据所述预处理数据构建微相比例模型、结构模型以及初始地质模型；
基于所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型，根据预设的尺度提升策略构建出在符合真实地质环境中的流动模拟过程；
根据所述流动模拟过程对所述微相比例模型、所述结构模型以及所述初始地质模型进行更新，得到所述地质结构模型。
6.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，采用多尺度分析方法，对所述地质结构模型进行尺度分解，以形成不同尺度层次的模型表示，包括：
获取目标分析区域；
对所述目标分析区域对应的所述地质结构模型的部分构建高分辨率子模型；所述高分辨率子模型用于捕捉设定尺度的地质特征；所述地质特征包括岩层、断层和孔隙结构；
对各个所述高分辨率子模型进行模型集成，得到大尺度模型；
基于所述大尺度模型对所述目标分析区域进行多尺度模拟，以展示不同尺度下的所述模型表示。
7.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，利用三维图形处理技术，将所述模型表示转化为三维可视化图像，包括：
根据所述模型表示构建地质模型库和BIM构件库；
基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型；
根据所述三维可视化信息模型进行可视化显示，得到所述三维可视化图像。
8.根据权利要求1所述的多尺度地质结构模型的三维可视化表达方法，其特征在于，基于Dynamo可视化编程和Revit参数化建模方法，根据所述地质模型库和BIM构件库建立三维可视化信息模型，包括：
制作参数化族；
提取模型构件的定位信息；
提取模型构件的参数信息；
整理汇总模型构件的定位信息与参数信息，形成格式规范并且可供Dynamo工具读取的输入数据表格；
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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