CN117784243B - 基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，本申请的方法将断层连通性从定性研究转换为定量研究。借助亚地震断裂系统的拓扑结构，本申请的方法实现了亚地震断裂系统拓扑结构分析与连通性评价，可以将断层连通性从抽象的感官特征转化为带有定量数字的图像。借助研究结果，可以从连通性评价图中轻易获取具体区块的连通性数据，实现断裂系统图像从定性研究转化为定量研究的跨越。本发明完成了对低级序断层的连通情况定量研究，为亚地震数据定量评价提供新方法。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开发的数字图像处理技术领域，尤其涉及一种基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法。
背景技术
近年来，页岩气开采量逐渐增加，已经成为主要能源之一。页岩气是一种裂缝性油气藏，除常规断裂发育油气之外，地层内小微裂缝的发育是也决定油气藏是否具有经济开采价值的关键因素，因此，亚地震断裂系统连通性分析对油气勘探意义重大。
常规的被广泛使用的断裂系统连通性分析主要是通过定性描述，通过感性判断研究区大尺度断裂的密度分布情况，获得井区连通性的基本定性评价。这种方法缺乏数据支撑，靠主观感受确定连通性情况，准确性较低。而且断裂之间的交接关系复杂，难以仅凭断裂密度判断连通情况，不够客观。因此，科学界引入拓扑学到地质断裂系统连通性评价领域，通过识别断裂之间的交接关系，获得研究区连通性的定量评价。拓扑学研究裂缝主要基于其在连续几何变形中保持空间关系不变的特性。引用拓扑特学研究断裂系统的连通情况有利于识别断层之间交接关系的类型，并对特定构造域进行归纳统计，从而指示油气藏富集区。但是，目前国内外学者主要采用野外露头数据，对其中的大尺度断裂进行连通性分析，对于深层断裂系统研究缺乏典型实例，因此，对基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法在实际应用中还存在空白。在国内外学者的研究中，大多数借助拓扑学分析断层连通性的方法是人工识别断层交点类型，或者通过计算机编程实现断裂网络拓扑结构分析与统计。前者工作量巨大且费时费力，后者需要一定的计算机开发基础，普适性不高。 传统的对断裂系统批量处理方法使用的是NetworkGT工具箱，但是由于其基于的Python2.7已经停止服务，NetworkGT工具箱的大部分功能无法被使用，因此，目前，在计算机批量自动化对断裂网络连通性进行分析领域，没有合适的方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，包括如下步骤：
（1）数据准备
准备断裂系统数据和研究区轮廓数据；
（2）研究区网格化
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，使用步骤（1）准备的研究区轮廓数据，输出研究区采样网格的存储路径和名称；
（3）节点和分支识别
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，利用步骤（1）准备的断裂系统数据和步骤（2）得到的研究区采样网格数据，分别输出分支数据的路径及名称和节点数据的路径及名称；
（4）节点、分支与断裂网格空间连接
使用ArcGIS工具箱Analysis Tools选项对步骤（3）获得的节点数据和分支数据进行空间连接，分别输出节点空间连接数据的路径和名称和分支空间连接数据的路径和名称，并分别在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains；
（5）断裂网格聚类处理
对步骤（4）准备的节点空间连接数据在属性表中按照节点类型属性（X、Y、I）对节点分别进行提取为X、Y、I类型数据，保存为Table数据类型；
对步骤（4）准备的分支空间连接数据在属性表中按照分支类型属性（C-C、C-I、I-I）对分支分别进行提取为C-C、C-I、I-I类型数据，保存为Table数据类型；
对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分别进行分类统计；分别得到节点X、Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表；
（6）断裂网格赋值
对步骤（2）得到的研究区采样网格进行数据连接Join操作，选择Join will bebased on字段为FID，选择连接字段表为步骤（5）得到的节点X类型数据统计表，选择Thetable to base the join on字段为TARGET_FID；选择连接选项为保持所有记录Keep allrecords；按照上述方法分别对Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表进行连接操作；
对步骤（2）得到的研究区采样网格属性表添加字段，分别命名为X、Y、I类型节点和C-C、C-I、I-I类型分支，通过字段计算器将连接后的X、Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表的Sum_Join_Count字段数据复制到新建字段中；
（7）断裂网络连通性计算
对步骤（6）得到的赋值后的研究区采样网格新建连通性参数字段，通过字段计算器实现断裂网络连通性计算。
在上述方案的基础上，步骤（1）中的断裂系统数据是基于segy格式地震数据，在MOVE软件中对其进行蚂蚁体计算和边缘检测分析获得断裂系统数据，随后对断裂系统数据在MOVE软件中人工清绘，导出为shape格式的数据。
在上述方案的基础上，步骤（1）中的研究区轮廓数据，是在ArcGIS软件中绘制，在软件自带的Catalog窗口中新建面数据，对新建的面数据进行编辑绘制操作，新建的面数据是涵盖所有断裂系统数据的规则多边形。
在上述方案的基础上，步骤（2）的具体方法如下：打开NetworkGT工具箱，在下方Network Sampling选项中选择Network Grid Sampling选项操作，在其中InterpretationBoundary选项中输入步骤（1）准备的研究区轮廓数据，在Width x Height选项中输入采样方格的边长，在Output中输出研究区采样网格的存储路径和名称。
在上述方案的基础上，步骤（3）的具体方法如下：打开NetworkGT工具箱，在下方Topology选项中选择Branches and Nodes选项，打开后在Network选项中填入步骤（1）准备的断裂系统数据，在Sample Areas选项中填入步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在Output Branches选项中填入输出分支数据的路径及名称，在Output Nodes选项中填入输出节点数据的路径及名称。
在上述方案的基础上，步骤（4）对节点数据进行空间连接的具体方法如下：
打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在JoinFeature Class选项中选择步骤（3）得到的节点数据，在Output Feature Class选项中选择输出节点空间连接数据的路径和名称；在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
在上述方案的基础上，步骤（4）对分支数据进行空间连接的具体方法如下：
打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在JoinFeature Class选项中选择步骤（3）得到的分支数据，在Output Feature Class选项中选择输出分支空间连接数据的路径和名称；在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
在上述方案的基础上，步骤（5）中对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据进行分类统计的方法如下：
打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Statistics选项下面的SummaryStatistics选项，在Input Table中，选择X型数据，在Output Table选项中输入节点X类型数据统计表的文件位置和名称，在Statistics Field选项卡中选择Join_Count字段，Statistic Type选择Sum，Case field选择TARGET_FID；按照上述的方法对Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分类统计分别获得Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表。
本申请提出了一种定量评价断裂系统的方法，为研究断层连通性定量评价提供了具体的操作方法，将断层连通性从定性研究转换为定量研究。本申请对于亚地震数据进行连通性分析，提供了探究地下油气储藏的新思路，提出了新的参考指标，对于油气勘探与开发具有重要意义。本申请提出了一种适合无编程基础且操作简单的拓扑学分析连通性方法，具有普适性，入门门槛低，有助于大量展开断裂系统定量评价。借助亚地震断裂系统的拓扑结构，本申请结合NetworkGT工具箱的部分功能，并基于ArcGIS软件自带的基础操作，实现了亚地震断裂系统拓扑结构分析与连通性评价，可以将断层连通性从抽象的感官特征转化为带有定量数字的图像。借助研究结果，可以从连通性评价图中轻易获取具体区块的连通性数据，实现断裂系统图像从定性研究转化为定量研究的跨越。本发明完成了对低级序断层的连通情况定量研究，为亚地震数据定量评价提供新方法。
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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例2步骤（1）得到的断裂系统数据(fracture.shp)；
图2为本申请实施例2步骤（1）得到的研究区轮廓数据(poly.shp)；
图3为本申请实施例2步骤（2）得到的研究区采样网格(grid12km.shp)；
图4为本申请实施例2步骤（3）得到的节点数据(nodes.shp)；
图5为本申请实施例2步骤（3）得到的分支数据（branches.shp）；
图6为本申请实施例2步骤（4）得到的节点空间连接数据（nodesjoin.shp）；
图7为本申请实施例2步骤（4）得到的节点空间连接数据（nodesjoin.shp）属性表；
图8为本申请实施例2步骤（4）得到的分支空间连接数据（branchesjoin.shp）；
图9为本申请实施例2步骤（4）得到的分支空间连接数据（branchesjoin.shp）属性表；
图10为本申请实施例2步骤（5）得到的X类型数据（x.dbf）；
图11为本申请实施例2步骤（5）得到的Y类型数据（y.dbf）；
图12为本申请实施例2步骤（5）得到的I类型数据（i.dbf）；
图13为本申请实施例2步骤（5）得到的C-C类型数据(cc.dbf)
图14为本申请实施例2步骤（5）得到的C-I类型数据(ci.dbf)
图15为本申请实施例2步骤（5）得到的I-I类型数据(ii.dbf)
图16为本申请实施例2步骤（5）得到的X类型数据统计表(x_Statistics.dbf)；
图17为本申请实施例2步骤（5）得到的Y类型数据统计表(y_Statistics.dbf)；
图18为本申请实施例2步骤（5）得到的I类型数据统计表(i_Statistics.dbf)；
图19为本申请实施例2步骤（5）得到的C-C类型数据统计表(cc_Statistics.dbf)；
图20为本申请实施例2步骤（5）得到的C-I类型数据统计表(ci_Statistics.dbf)；
图21为本申请实施例2步骤（5）得到的I-I类型数据统计表(ii_Statistics.dbf)；
图22为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NC/NB代表每条分支的连接节点数；
图23为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NC/NL代表每条断层线的连接节点数；
图24为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NB/NL代表每条断层线的分支数；
图25为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NC/A代表单位面积连接节点数；
图26为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NB/A代表单位面积断层分支数；
图27为本申请实施例2步骤（7）得到的自贡地区连通情况效果图，图中NL/A代表单位面积断层线数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
本申请提供一种亚地震断裂系统拓扑结构分析及连通性评价的方法，具体方法如下：
（1）数据制备
在进行亚地震断裂系统拓扑结构分析及连通性评价时，需要两种基础数据。一个是断裂系统数据，断裂系统数据(fracture.shp)是基于segy格式地震数据（SEGY是地震数据一般以地震道为单位进行组织，采用SEG-Y文件格式存储。SEG-Y格式是由SEG （Societyof Exploration Geophysicists）提出的标准磁带数据格式之一，它是石油勘探行业地震数据的最为普遍的格式之一。），在MOVE软件中对其进行蚂蚁体计算和边缘检测分析获得断裂系统数据，随后对断裂系统数据在MOVE软件中人工清绘（导出为shape格式数据），具体的方法属于本领域技术人员的常规技术手段，在此不再赘述。另一个是研究区轮廓数据，主要在ArcGIS软件中绘制，需要在软件自带的Catalog窗口中新建面数据（shapefile类型）,对新建的面数据进行编辑绘制操作，新建的面数据是涵盖所有断裂系统数据的规则多边形。
（2）研究区网格化（借助NetworkGT工具箱实现）
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，打开NetworkGT工具箱，在下方Network Sampling选项中选择Network Grid Sampling选项操作，在其中InterpretationBoundary选项中输入研究区轮廓数据（由（1）步骤制备完成），在Width x Height选项中输入采样方格的边长，在Output中输出研究区采样网格的存储路径和名称。
（3）节点和分支识别（借助NetworkGT工具箱实现）
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，打开NetworkGT工具箱，在下方Topology选项中选择Branches and Nodes选项，打开后在Network选项中填入断裂系统数据（由（1）步骤制备完成），在Sample Areas选项中填入研究区采样网格数据（由（2）步骤制备完成），在Output Branches选项中填入输出分支数据的路径及名称，在Output Nodes选项中填入输出节点数据的路径及名称。
（4）节点、分支与断裂网格空间连接
对获得的节点数据（由（3）步骤制备完成）进行空间连接，打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择研究区采样网格数据（由（2）步骤制备完成），在Join Feature Class选项中选择节点数据（由（3）步骤制备完成），在Output Feature Class选项中选择输出节点空间连接数据的路径和名称。在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
对获得的分支数据（由（3）步骤制备完成）进行空间连接，打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择研究区采样网格数据（由（2）步骤制备完成），在Join Feature Class选项中选择分支数据（由（3）步骤制备完成），在Output Feature Class选项中选择输出分支空间连接数据的路径和名称。在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
（5）断裂网格聚类处理
对节点空间连接数据（由（4）步骤制备完成）在属性表中按照节点类型属性（X、Y、I）对节点分别进行提取为X、Y、I类型数据，保存为Table数据类型。
对分支空间连接数据（由（4）步骤制备完成）在属性表中按照分支类型属性（C-C、C-I、I-I）对分支分别进行提取为C-C、C-I、I-I类型数据，保存为Table数据类型。
对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分别进行分类统计。打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Statistics选项下面的Summary Statistics选项，在Input Table中，选择X型数据，在Output Table选项中输入节点X类型数据统计表的文件位置和名称，在Statistics Field选项卡中选择Join_Count字段，Statistic Type选择Sum，Case field选择TARGET_FID。对Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分类统计获得Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表同上。
（6）断裂网格赋值
对研究区采样网格（由（2）步骤制备完成）进行数据连接Join操作，选择Join willbe based on字段为FID，选择连接字段表为节点X类型数据统计表（由（5）步骤制备完成），选择The table to base the join on字段为TARGET_FID。选择连接选项为保持所有记录Keep all records。对Y、I类型数据统计表（由（5）步骤制备完成）和C-C、C-I、I-I类型数据统计表（由（5）步骤制备完成）连接操作同上。
对研究区采样网格（由（2）步骤制备完成）属性表添加字段，分别命名为X、Y、I类型节点和C-C、C-I、I-I类型分支，通过字段计算器将连接后的X、Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表的Sum_Join_Count字段数据（由（5）步骤制备获得）复制到新建字段中。
此步骤实现对断裂网格单个网格三种节点类型和三种分支类型的分别汇总统计并赋值到断裂网格数据中。
（7）断裂网络连通性计算
对赋值后的研究区采样网格（由（6）步骤制备完成）属性表中新建连通性参数字段（比如NC/NB（每条分支的连接节点数）、NC/NL（每条断层线的连接节点数）、NB/NL（每条断层线的分支数）、NC/A（单位面积连接节点数）、NB/A（单位面积断层分支数）、NL/A（单位面积断层线数）），通过属性表中字段计算器选项输入公式实现断裂网络连通性计算。
实施例2
基于实施例1的一种亚地震断裂系统拓扑结构分析及连通性评价的方法，本申请以四川自贡地区数据为实例，展开连通性定量评价，具体方法如下：
（1）数据制备
在进行亚地震断裂系统拓扑结构分析及连通性评价时，需要两种基础数据。一个是断裂系统数据(fracture.shp)，本实施例的断裂系统数据(fracture.shp)是基于四川自贡地区的segy格式地震数据，在MOVE软件中对其进行蚂蚁体计算和边缘检测分析获得断裂系统数据，随后对断裂系统数据在MOVE软件中人工清绘（导出为shape格式数据），具体的方法属于本领域技术人员的常规技术手段，在此不再赘述。另一个是研究区轮廓数据(poly.shp)，主要在ArcGIS软件中绘制，需要在软件自带的Catalog窗口中新建面数据（shapefile类型），对新建的面数据进行编辑绘制操作，新建的面数据是涵盖所有断裂系统数据的规则多边形。
（2）研究区网格化（借助NetworkGT工具箱实现）
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，打开NetworkGT工具箱，在下方Network Sampling选项中选择Network Grid Sampling选项操作，在其中InterpretationBoundary选项中输入研究区轮廓数据(poly.shp)（由（1）步骤制备完成），在Width xHeight选项中输入采样方格的边长12，在Output中输出研究区采样网格(grid12km.shp)的存储路径和名称。
（3）节点和分支识别（借助NetworkGT工具箱实现）
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，打开NetworkGT工具箱，在下方Topology选项中选择Branches and Nodes选项，打开后在Network选项中填入断裂系统数据(fracture.shp)（由（1）步骤制备完成），在Sample Areas选项中填入研究区采样网格数据(grid12km.shp)（由（2）步骤制备完成），在Output Branches选项中填入输出分支数据（branches.shp）的路径及名称，在Output Nodes选项中填入输出节点数据(nodes.shp)的路径及名称。
（4）节点、分支与断裂网格空间连接
对获得的节点数据(nodes.shp)（由（3）步骤制备完成）进行空间连接，打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在TargetFeatures选项卡中选择研究区采样网格数据(grid1000km.shp)（由（2）步骤制备完成），在Join Feature Class选项中选择节点数据 (nodes.shp)（（由（3）步骤制备完成），在OutputFeature Class选项中选择输出节点空间连接数据（nodesjoin.shp）的路径和名称。在JoinOperation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
对获得的分支数据（branches.shp）（由（3）步骤制备完成）进行空间连接，打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择研究区采样网格数据(grid1000km.shp)（由（2）步骤制备完成），在Join Feature Class选项中选择分支数据（branches.shp）（由（3）步骤制备完成），在Output Feature Class选项中选择输出分支空间连接数据（branchesjoin.shp）的路径和名称。在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
（5）断裂网格聚类处理
对节点空间连接数据（nodesjoin.shp）（由（4）步骤制备完成）在属性表中按照节点类型属性（X、Y、I）对节点分别进行提取为X、Y、I类型数据（x.dbf、y.dbf、i.dbf），保存为Table数据类型。
对分支空间连接数据（branchesjoin.shp）（由（4）步骤制备完成）在属性表中按照分支类型属性（C-C、C-I、I-I）对分支分别进行提取为C-C、C-I、I-I类型数据(cc.dbf、ci.dbf、ii.dbf)，保存为Table数据类型。
对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分别进行分类统计。打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Statistics选项下面的Summary Statistics选项，在Input Table中，选择X型数据，在Output Table选项中输入节点X类型数据统计表(x_Statistics.dbf)的文件位置和名称，在Statistics Field选项卡中选择Join_Count字段，Statistic Type选择Sum，Case field选择TARGET_FID。对Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分类统计获得Y、I类型数据统计表(y_Statistics.dbf、i_Statistics.dbf)和C-C、C-I、I-I类型数据统计表（cc_Statistics.dbf、 ci_Statistics.dbf 、ii_Statistics.dbf）同上。
（6）断裂网格赋值
对研究区采样网格（由（2）步骤制备完成）进行数据连接Join操作，选择Join willbe based on字段为FID，选择连接字段表为节点X型数据统计表(x_Statistics.dbf)（由（5）步骤制备完成），选择The table to base the join on字段为TARGET_FID。选择连接选项为保持所有记录Keep all records。对Y、I类型数据统计表(y_Statistics.dbf、i_Statistics.dbf)（由（5）步骤制备完成）和C-C、C-I、I-I类型数据统计表（cc_Statistics.dbf、 ci_Statistics.dbf 、ii_Statistics.dbf）（由（5）步骤制备完成）连接操作同上。
对研究区采样网格 (grid12km.shp)（由（2）步骤制备完成）属性表添加字段，分别命名为X、Y、I类型节点和C-C、C-I、I-I类型分支，通过字段计算器将连接后的X、Y、I类型数据统计表(x_Statistics.dbf、y_Statistics.dbf、i_Statistics.dbf)和C-C、C-I、I-I类型数据统计表（cc_Statistics.dbf、 ci_Statistics.dbf 、ii_Statistics.dbf）的Sum_Join_Count字段数据（由（5）步骤制备获得）复制到新建字段中。
此步骤实现对断裂网格单个网格三种节点类型和三种分支类型的分别汇总统计并赋值到断裂网格数据中。
（7）断裂网络连通性计算
对赋值后的研究区采样网格（由（6）步骤制备完成）属性表中新建连通性参数字段（如NC/NB（每条分支的连接节点数）、NC/NL（每条断层线的连接节点数）、NB/NL（每条断层线的分支数）、NC/A（单位面积连接节点数）、NB/A（单位面积断层分支数）、NL/A（单位面积断层线数）），通过属性表中字段计算器选项输入公式实现断裂网络连通性计算。本实施例使用如下的计算公式：
其中，NX为Y类型节点的个数，NY为Y类型节点的个数，NI为Y类型节点的个数。这三个参数均可以在赋值后的研究区采样网格（由（6）步骤制备完成）属性表中获取。（上述的计算公式是示例性的，本领域技术人员也可以自行选择其他的计算公式。）
通过每条分支的连接节点数（NC/NB）、每条断层线的连接节点数（NC/NL）、每条断层线的分支数（NB/NL）、单位面积连接节点数（NC/A）、单位面积断层分支数（NB/A）、单位面积断层线数（NL/A）等6个断层平面连通评价指标，编制形成四川自贡地区断层平面连通性评价组图（图22-图27）。
覆盖断裂网络的每个单独的最小单位的研究区采样网格属性表中均包括该网格X、Y、I类型节点的数量和C-C、C-I、I-I类型分支的数量，以及通过这些节点数量和分支数量计算获得的连通性评价参数（NC/NB、NC/NL、NB/NL、NC/A、NB/A、NL/A）。通过ArcGIS软件中的符号系统选项，可以对属性表中的参数进行颜色或者符号赋予，从图片上直观感受数值变化。以图22-图27中每条分支的连接节点数（NC/NB）平面连通性评价图举例，对NC/NB参数划分为6个范围，对从小到大的六个范围的数值赋予不同的颜色，颜色从浅到深，从白变红，NC/NB参数从小变大，连通程度从弱变强。从图中得出：背斜区域的网格大部分被赋予红色，向斜区域的网格大部分赋予白色，对应图例可以获得白色对应的NC/NB值为0，红色对应的NC/NB值为1.76-2.00，红色区域的连通性明显优于白色。基于拓扑结构的节点和分支的类型与数量，以及计算后的连通性评价参数均可以获得准确数据，并在图中用颜色或其他符号对数量进行直观标准，在传统的定性描述基础上增加了定量化参数。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）数据准备
准备断裂系统数据和研究区轮廓数据；
（2）研究区网格化
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，使用步骤（1）准备的研究区轮廓数据，输出研究区采样网格的存储路径和名称；
（3）节点和分支识别
在ArcGIS软件中加载NetworkGT工具箱插件，利用步骤（1）准备的断裂系统数据和步骤（2）得到的研究区采样网格数据，分别输出分支数据的路径及名称和节点数据的路径及名称；
（4）节点、分支与断裂网格空间连接
使用ArcGIS工具箱Analysis Tools选项对步骤（3）获得的节点数据和分支数据进行空间连接，分别输出节点空间连接数据的路径和名称和分支空间连接数据的路径和名称，并分别在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains；
（5）断裂网格聚类处理
对步骤（4）准备的节点空间连接数据在属性表中按照节点类型属性 X、Y、I 对节点分别进行提取为X、Y、I类型数据，保存为Table数据类型；
对步骤（4）准备的分支空间连接数据在属性表中按照分支类型属性 C-C、C-I、I-I 对分支分别进行提取为C-C、C-I、I-I类型数据，保存为Table数据类型；
对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分别进行分类统计；分别得到节点X、Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表；
（6）断裂网格赋值
对步骤（2）得到的研究区采样网格进行数据连接Join操作，选择Join will be basedon字段为FID，选择连接字段表为步骤（5）得到的节点X类型数据统计表，选择The table tobase the join on字段为TARGET_FID；选择连接选项为保持所有记录Keep all records；按照上述方法分别对Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表进行连接操作；
对步骤（2）得到的研究区采样网格属性表添加字段，分别命名为X、Y、I类型节点和C-C、C-I、I-I类型分支，通过字段计算器将连接后的X、Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表的Sum_Join_Count字段数据复制到新建字段中；
（7）断裂网络连通性计算
对步骤（6）得到的赋值后的研究区采样网格新建连通性参数字段，通过字段计算器实现断裂网络连通性计算。
2.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（1）中的断裂系统数据是基于segy格式地震数据，在MOVE软件中对其进行蚂蚁体计算和边缘检测分析获得断裂系统数据，随后对断裂系统数据在MOVE软件中人工清绘，导出为shape格式的数据。
3.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（1）中的研究区轮廓数据，是在ArcGIS软件中绘制，在软件自带的Catalog窗口中新建面数据，对新建的面数据进行编辑绘制操作，新建的面数据是涵盖所有断裂系统数据的规则多边形。
4.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（2）的具体方法如下：打开NetworkGT工具箱，在下方Network Sampling选项中选择Network Grid Sampling选项操作，在其中Interpretation Boundary选项中输入步骤（1）准备的研究区轮廓数据，在Width x Height选项中输入采样方格的边长，在Output中输出研究区采样网格的存储路径和名称。
5.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（3）的具体方法如下：打开NetworkGT工具箱，在下方Topology选项中选择Branches and Nodes选项，打开后在Network选项中填入步骤（1）准备的断裂系统数据，在Sample Areas选项中填入步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在Output Branches选项中填入输出分支数据的路径及名称，在Output Nodes选项中填入输出节点数据的路径及名称。
6.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（4）对节点数据进行空间连接的具体方法如下：打开ArcGIS工具箱AnalysisTools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在Join Feature Class选项中选择步骤（3）得到的节点数据，在Output Feature Class选项中选择输出节点空间连接数据的路径和名称；在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
7.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（4）对分支数据进行空间连接的具体方法如下：打开ArcGIS工具箱AnalysisTools选项，点击Overlay选项下面的Spatial Tools选项，在Target Features选项卡中选择步骤（2）得到的研究区采样网格数据，在Join Feature Class选项中选择步骤（3）得到的分支数据，在Output Feature Class选项中选择输出分支空间连接数据的路径和名称；在Join Operation选项中选择JOIN_ONE_TO_MANY，Match Option选项中选择Contains。
8.根据权利要求1所述的基于亚地震断裂系统拓扑结构的连通性评价方法，其特征在于，
步骤（5）中对提取的X、Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据进行分类统计的方法如下：打开ArcGIS工具箱Analysis Tools选项，点击Statistics选项下面的SummaryStatistics选项，在Input Table中，选择X型数据，在Output Table选项中输入节点X类型数据统计表的文件位置和名称，在Statistics Field选项卡中选择Join_Count字段，Statistic Type选择Sum，Case field选择TARGET_FID；按照上述的方法对Y、I类型数据和C-C、C-I、I-I类型数据分类统计分别获得Y、I类型数据统计表和C-C、C-I、I-I类型数据统计表。
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