CN1797030A - 一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法 - Google Patents

一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法 Download PDF

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一种涉及地球物理勘探解释成图技术，尤其是可实现矩形网格自动追踪的一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法，离散数据经过网格化得到网格文件，按照用户设定的等值线起始值，在网格的四条边和网格内部的边上寻找等值点，然后在当前网格单元的其它三条边上计算出下一个等值点的坐标，根据等值线经过的前后两个单元的行号和列号总是一个相等而另一个必然不相等，设定追踪程序，自动追踪下去，直到完成这个等值线值得全部等值线，比边追踪边加密程序简单、速度快。

Description

一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探解释成图技术，尤其是可实现矩形网格自动追踪的一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法。
背景技术
由于等值图在很多行业(如石油、地质、水利、化工、气象、林业等)中都有重要应用，如在进行地震解释工作时，需要绘制地质构造图，要求具备对于带有复杂断层组合线(多边形)的数据进行网格化并自动追踪并绘制等值线的功能。目前国内外已有研究成果但都不能实现断层数据的网格化以及等值线追踪。
原有的等值线追踪算法技术存在以下问题：运算速度慢；等值线不够光滑；等值线与断层的接触关系不好，等值线在断层附近有时会产生交叉现象；处理函数调用时要传送多达数十个参数。
在普通的等值线追踪技术中，一般首先假定每个网格节点上都有有效值并且没有断层线(多边形)，此种情况下的等值线简单地分为两种类型，即：从边界出发到边界结束的开放型等值线和在内部开始、在内部结束的封闭等值线。而在地学系统的网格中，由于有断层多边形作阻断且边界附近有的网格节点是无效值，所以上述简单分类的前提条件不成立，多数情况下在内部起始的等值线并不封闭，需要延伸到断层多边形上，而且还需要沿一个方向追踪完毕后再沿着反向追踪，并将两个方向的追踪的等值线段连接起来合并成为一条完整的等值线，因此满足实际需要的等值线追踪技术较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种运算速度快、等值线光滑、能够在含有任意正断层数据的矩形网格上进行绘制复杂正断层等值线构造图的方法。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，离散数据经过网格化得到网格文件，按照用户设定的等值线起始值，在网格的四条边和网格内部的边上寻找等值点，然后在当前网格单元的其它三条边上计算出下一个等值点的坐标，根据等值线经过的前后两个单元的行号和列号总是一个相等而另一个必然不相等，设定追踪程序，实现自动追踪，直到得到全部等值线。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，追踪的顺序是先在网格的四条边上追踪，直至追踪到断层或网格边界，再在网格内部单元的边上追踪。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，采用线性内插法计算下一个等值点的坐标。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，当等值线追踪到断层边界时，临时计算出断层线另一侧网格节点的z值，然后追踪出新的等值点并连接成等值线段，用新的等值线段与相应断层线计算交点，此交点就是等值线的终点。此方法有效地解决了等值线与断层线的接触关系问题。
如果某一个网格节点的值恰好等于等值线的值，这样的节点称为退化点。本发明所述的等值线自动追踪方法，追踪退化点时，给退化点的值加上一个很小的正数。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，对于在一个单元中有四个等值点z1、z2、z3、z4的情况，不能使对边上的点z1和z3、z2和z4相连，如此将会造成交叉，违反了等值线追踪原则。本发明的等值线自动追踪技术，在局部网格上建立一阶导数连续的双元双三次函数，求出网格单元对角线中点o的值。这时如果等值点的值在点o和点a之间，说明z1和z4在一条等值线上，z1和z4相连、z2和z3相连，否则z1和z2相连、z3和z4相连。经过这样处理，等值线将会自然合理而且避免了重复追踪。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，对于每个追踪过的单元，都要作标记，追踪下一条同值的等值线时将不再在这个单元中寻找起始等值点，这样可以避免重复追踪；另外也可以知道当前等值线是否追踪到了起始位置即它是不是封闭等值线，防止无休止重复追踪。这种方法比起通常使用的将起始点与已经存放进表里的等值线数据进行比较避免重复追踪的方法速度要快得多。
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，当等值线棱折分明、不够光顺时则对网格加密，在追踪等值线之前对网格进行全局加密，加密方法采用的是在局部16个网格节点上采用双元双三次一阶导数连续的函数进行插值，由此得到的细网格上再进行等值线追踪就会得到光滑顺畅的等值线，而且网格加密后也有利于处理等值线与断层多边形的接触关系。此种处理办法比边追踪边加密程序简单、速度快。
网格加密原理如下。
利用局部坐标系来建立“覆盖”在网格单元(i，j)上的曲面函数，它在单元(i，j)的四个节点上等于网格点值，在四个边上函数值和一阶导数均连续。
以网格节点(i，j)为坐标原点，以网格步长dx和dy分别为X、Y方向的单位长度，利用节点(i，j)周围的16个网格节点值，作双元双三次一阶导数连续的函数：
F(x，y)＝a00+a10x+a20x2+a30x3
        +(a01+a11x+a21x2+a31x3)y
        +(a02+a12x+a22x2+a32x3)y2
        +(a03+a13x+a23x2+a33x3)y3
附图说明
图1是等值线判别方向图
图2是遇到退化点的示意图
图3是一个单元中有四个等值点的示意图
图3(a)为等值线错误连接图
图3(b1)、(b2)为等值线可能的两个连接方案
图3(c)为计算网格单元中心点示意图
图4是单位(i，j)周围16个网格节点图
图5是网格加密后的光顺美观的等值线
具体实施方式
本发明所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，离散数据经过网格化后得到网格文件，按照用户指定的等值线最小值、最大值以及等值线间隔逐条追踪等值线，具体步骤为：
初始化网格单元上等值点未计算，则标志为0；
对于一条待追踪的等值线，首先在网格的四个边上寻找等值点，如果找到就调用追踪程序实现等值线追踪；然后在网格内部单元边上寻找等值点，找到后沿着缺省方向调用追踪程序将等值线追踪，然后沿着相反的方向调用追踪程序追踪另一半等值线，合并这两段等值线即得到一条完整的等值线。
在等值线经过的网格单元上等值点已经计算，则标志记为1。如果该标志已经为1，则不在当前网格单元的边上寻找等值点。
最后，将等值线数据存入用户指定的文件中。
具体追踪原理和过程简述如下：
由于等值线经过的前后两个单元的行号和列号总是一个相等而另一个必然不相等，等值线的追踪方向即下一个单元的位置就可以完全依靠比较下一个等值点所在单元的行列号与当前单元的行列号来决定。
如图1(b)所示从左向右追踪，在剩余的三条边上计算等值点，如果在网格单元的上边有一个等值点，则下一个单元的行列号为：
           nextcolumn＝curcolumn；nextrow＝currow+1
每计算完一个单元，就令：
      lastcolumn＝curcolumn；lastrow＝currow；
       curcolumn＝nextcolumn；currow＝nextrow；
由于lastrow＜currow，所以变成了从下向上追踪。
图1为全部四个方向追踪情况的示意图。
具体的追踪步骤是：
先在网格的四个边上按线性内插的方法找到起始等值点，比如在底边上找到一个等值点，此时要假设等值线的前一个网格单元的行号lastrow＝-1，而当前网格单元的行号currow＝0，由于lastrow＜currow，所以是从下向上追踪；又比如在网格的左边上找到一个等值点，此时要假设等值线的前一个网格单元的列号lastcolumn＝-1，而当前网格单元的列号curcolumn＝0，由于lastcolumn＜curcolumn，所以是从左向右追踪。将等值点的坐标、正在追踪的等值线值、上一单元和当前单元的行列号代入追踪函数中，便可以实现自动追踪，直至追踪到网格边界或者断裂线，就完成了一条等值线的追踪。
追踪完从边界出发的等值线后再在网格内部单元的左边和底边上寻找等值点，只在每个单元的左边和底边上寻找等值点，上边和右边归属于上面的单元和右面的单元。如果在某单元的左边上有等值点，可以令：
       curcolumn＝n，currow＝m，
       lastcolumn＝n-1，lastrow＝m，
由于lastcolumn＜curcolumn，所以是从左向右追踪。进入下一个单元，直至追踪到断层或网格边界。
图2为等值线追踪遇到退化点时，即网格节点A1的值恰好等于等值线的值，给退化点A1的值加上一个很小的正数。
图3所示，一个单元中有四个等值点z1、z2、z3、z4的情况，不能使对边上的点z1和z3、z2和z4相连，如此将会造成交叉，违反了等值线追踪原则。本发明的等值线自动追踪方法，在局部网格上建立一阶导数连续的双元双三次函数，求出网格单元对角线中点o的值。这时如果等值点的值在点o和点a之间，说明z1和z4在一条等值线上，z1和z4相连、z2和z3相连，否则z1和z2相连、z3和z4相连。经过这样处理，等值线将会自然合理而且避免了重复追踪。
图4所示，为单位(i，j)周围16个网格节点图，当等值线棱折分明、不够光顺时对网格加密，在追踪等值线之前对网格进行全局加密，加密方法是在局部16个网格节点上采用双元双三次一阶导数连续的函数进行插值，在这样得到的细网格上再追踪等值线就会得到光滑顺畅的等值线，而且网格加密后也有利于处理等值线与断层多边形的接触关系。这种处理办法比边追踪边加密程序简单、速度快。

Claims (8)

1、一种绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：离散数据经过网格化后得到网格文件，按照用户设定的等值线起始值，在网格的四条边和网格内部的边上寻找等值点，然后在当前网格单元的其它三条边上计算出下一个等值点的坐标，根据等值线经过的前后两个单元的行号和列号总是一个相等而另一个必然不相等，设定追踪程序，实现自动追踪，直到追踪到与此值相等的所有等值点得到一条等值线。
2、根据权利要求1所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：追踪的顺序是先在网格的四条边上追踪，直至追踪到断层或网格边界，再到网格内部单元的边上追踪。
3、根据权利要求1所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：采用线性内插法计算下一个等值点的坐标。
4、根据权利要求1所述绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：等值线追踪到断层边界时，临时计算出断层线另一侧网格节点的z值，然后追踪出新的等值点并连接成等值线段，用新的等值线段与相应断层线计算交点，此交点就是等值线的终点。
5、根据权利要求1所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：追踪至网格节点的值恰好等于等值线的值，即退化点时，给退化点的值加上一个很小的正数。
6、根据权利要求1所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：一个单元中有四个等值点z1，z2，z3，z4，在网格上建立一阶导数连续的双元双三次函数，求出网格单元对角线中点O的值，比较点O的值、点a的值和等值线的值，若等值线的值在点O的值和点a的值之间，则，z1和z4相连，z2和z3相连；否则，z1和z2相连，z3和z4相连。
7、根据权利要求1所述的绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：对追踪过的单元作标记，避免重复，并判断是否是封闭等值线。
8、根据权利要求1所述绘制复杂正断层等值线构造图的方法，其特征在于：等值线棱折分明、不够光顺时对网格加密，在16个网格节点建立局部坐标系，采用双元双三次一阶导数连续的曲面函数进行插值，实现全局网格加密技术。
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