複雜褶皺真三維建模方法
2023-08-22 11:17:56 1
專利名稱：複雜褶皺真三維建模方法
技術領域：
本發明屬於地質測繪領域，尤其涉及一種複雜褶皺真三維建模方法。
背景技術：
褶皺的結構複雜，類型多樣，對於直立褶曲和傾斜褶曲，由於不存在多值面的現 象，只是簡單的背斜與向斜，在三維地質建模中，可以不需單獨處理，而對複雜的褶皺易出 現巖性序列倒轉及巖性重複的現象，如不考慮褶皺因素，由於數據局部重複和衝突，可能引 起三維地質建模過程的混亂而使地質建模失敗。因此對含褶皺地質的三維建模的研究仍然 處於初級階段，目前對於含褶皺地質體三維建模總結起來，主要有斷面法、多層TIN法、三 維柵格法三種方法。但是，這三種方法還存在以下不足(l)斷面法，雖然可以實現對含褶 皺地質體構模，但構模過程很繁瑣，構模的結果具有不確定性，並沒有指出斷面之間交互過 程；(2)多層TIN法，沒有指出輪廓線控制點如何確定，還有相鄰層之間拓撲關系統一維護 存在很大的難度；(3)柵格法，一個顯著的問題就是所佔用的內存較大，尤其是用不同的顏 色來表示不同的成分變化時，更為突出，這是制約柵格方法運用的重要原因之一。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提出了一種巖柱體分區建模法(RPBP)，其相關定義如 下 定義1 :廣義三稜柱(GTP):是一種三維地質構模的數據模型，它由上、下不一定平 行的兩個三角形和3個側面空間四邊形圍成，幾何要素包含結點、邊、頂底面三角形、側面 三角形、GTP。 定義2 :巖柱體(rock pillar body, RPB)，設鑽孔口形成的地表面CD-TIN中的任 一三角形為I,由構成1\的3個鑽孔點沿著鑽孔跡線向下擴展到鑽孔的末端而形成一個柱 體空間Ri，稱為巖柱體。巖柱體包含所有內含在柱體空間範圍內的地層、斷層、褶皺、工程體 等自然或人工實體。 定義3 :界限三角形，根據斷層三維建模的需要，巖柱體被鑽孔孔口形成的地表面 CD-TIN中的三角形、相應鑽孔的末端點所構成的三角形、斷層面上三角形、褶皺軸面三角形
等分成多個封閉區域，這些三角形在三維地質建模中起到界限的作用，稱作界限三角形。
定義4 :巖柱體分區建模法(RPBP)，巖體按照一定的規則被界限三角形分區成多 個封閉的區域，然後對這些區域進行建模，進而完成整個建模區的建模，這種建模的方法稱 為巖柱體分區建模法。 基於上述方法，本發明的技術方案為 運用RPBP法，在巖柱體相鄰兩個界限三角形內，首先進行是否含有複雜褶皺構造 的檢測，如果有複雜褶皺則進行自動交互構建複雜褶皺軸面界限三角形，如沒有褶皺則按 照多尺度構模的方法構建三維地質模型，如含有複雜褶皺構造需要首選構建褶皺軸面界限 三角形後，按照多尺度構模的方法構建三維地質模型。這個過程中含複雜褶皺構造的檢測及複雜褶皺軸面界限三角形的構建是關鍵。
其主要步驟如下 1.地質體含複雜褶皺構造的檢測 St印l :在地表面CD-TIN中任取一個三角形設為cdtin—tiangle，此時在cdtin_ tiangle的存貯界限三角形的動態數組adjTriangle順序取兩個界限三角形，存貯的是以 組為尺度的界限三角形，設一個布爾型變量bfolds = fals ; St印2 :在三角形cdtin—tiangle的動態數組adjTriangle中順序取兩個三角形設 為uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，從uplimit—tiangle至lj downlimit_tiangle表不 的是一個組，uplimit_tiangle的三維頂點設為up_n0、 uo_nl、 up_n2， dwonlimit_tiangle 的三維頂點設為dowm_n0、downn_l、dow_n2，由點up_n0沿鑽孔可以追蹤到點downui0，其它 兩個點也是如此； St印3 :由點up_nO沿鑽孔到點doWm_nO，搜索是否存在巖性的重複，如有則bfolds =true。轉到St印5，否則繼續檢測點up_nl到點dowm_nl和up_n2到點dowm_n2 ;
St印4 :如果bflds仍為false,則表明界限三角形uplimit_tiangle和 downlimit—tiangle之間不存在褶皺現象，按照上文所述的巖性為尺度的構模方法構建地 質模型。轉入St印2繼續檢測，直到所有的界限三角形都檢測結束； St印5 :如果bflds為true,貝U，則表明界限三角形uplimit_tiangle和 downlimit—tiangle之間不存在褶皺現象，需要交互插入界限三角形， 一般是插入的界限三 角形在褶曲的軸面上，轉入St印2繼續檢測，直到所有的界限三角形都檢測結束；
2.構建複雜褶皺的軸面界限三角形
其主要步驟如下 St印l :運用下文介紹的三維空間交互技術的方法構建交互操作集，交互操作集包 含要操作的巖柱體的鑽孔與已構建好的全部界限三角形； St印2 :運用三維交互操作各種觀察方式，如放大、平移、旋轉、線框、關閉顯示等， 來觀察需要交互構建界限三角形的三個孔， 一般來說，要從上向下逐步構建，經過觀察分 析，依次選取鑽孔上的相應節點，構建界限三角形按扭，構建出界限三角形，該界限三角形 搜尋到相應巖柱體內的界限三角形內，將上面相應區域的被新建的界限三角形一分為二 ；
St印3 :重複St印l、St印2，直到處理完所有相鄰界限三角形區域。
通過本發明很好解決了複雜褶皺真三維建模的問題。
附圖為基於RPBP法的含褶皺地質體三維建模的基本流程示意圖
具體實施例方式
如附圖所示運用RPBP法，在巖柱體相鄰兩個界限三角形內，首先進行是否含有 複雜褶皺構造的檢測，如果有複雜褶皺則進行自動交互構建複雜褶皺軸面界限三角形，如 沒有褶皺則按照多尺度構模的方法構建三維地質模型，如含有複雜褶皺構造需要首選構建 褶皺軸面界限三角形後，按照多尺度構模的方法構建三維地質模型。這個過程中含複雜褶 皺構造的檢測及複雜褶皺軸面界限三角形的構建是關鍵。
其主要步驟如下 1.地質體含複雜褶皺構造的檢測 St印l :在地表面CD-TIN中任取一個三角形設為cdtin_tiangle，此時在cdtin_ tiangle的存貯界限三角形的動態數組adjTriangle順序取兩個界限三角形，存貯的是以 組為尺度的界限三角形，設一個布爾型變量bfolds = false,如圖4. 20 (a)所示。
St印2 :在三角形cdtin—tiangle的動態數組adjTriangle中順序取兩個三角形設 為uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，從uplimit_tiangle至lj downlimt_tiangle表不 的是一個組，uplimit_tiangle的三維頂點設為up_n0、 up_nl、 up_n2， dwonlimit_tiangle 的三維頂點設為dowm_n0、 down_nl、 down_n2，由點up_n0沿鑽孔可以追蹤到點downui0，其 它兩個點也是如此。 St印3 :由點up_nO沿鑽孔到點doWm_nO，搜索是否存在巖性的重複，如有則bfolds =true。轉到St印5，否則繼續檢測點up_nl到點dowm_nl和up_n2到點dowm_n2。
St印4 :如果bfolds仍為false,則表明界限三角形uplimit—tiangle和 downlimit—tiangle之間不存在褶皺現象，按照上文所述的巖性為尺度的構模方法構建地 質模型。轉入St印2繼續檢測，直到所有的界限三角形都檢測結束。 St印5 :如果bfolds為true,貝U，則表明界限三角形uplimit_tiangle和 downlimit—tiangle之間不存在褶皺現象，需要交互插入界限三角形， 一般是插入的界限三 角形在褶曲的軸面上，具體交互插入界限三角形的方法將在下文介紹。轉入St印2繼續檢 測，直到所有的界限三角形都檢測結束。
2.構建複雜褶皺的軸面界限三角形
其主要步驟如下 St印l :運用下文介紹的三維空間交互技術的方法構建交互操作集，交互操作集包 含要操作的巖柱體的鑽孔與已構建好的全部界限三角形。
St印2 :運用三維交互操作各種觀察方式，如放大、平移、旋轉、線框、關閉顯示等，
來觀察需要交互構建界限三角形的三個孔， 一般來說，要從上向下逐步構建，經過觀察分
析，依次選取鑽孔上的相應節點，構建界限三角形按扭，構建出界限三角形，該界限三角形
搜尋到相應巖柱體內的界限三角形內，將上面相應區域的被新建的界限三角形一分為二。 St印3 :重複St印l、St印2，直到處理完所有相鄰界限三角形區域。 複雜褶皺軸面界限三角形構建完成後，就可以根據多尺度構模的方法構建三維地
質模型。對於構建的地質模型需要進行模型的檢驗，不符合要求模型需要重新刪除相關的
GTP體元，重新返回複雜褶皺構建的檢測，再構建褶皺軸面三角形構建地質模型，或利用三
維空間交互技術通過選取、刪除、修改的方法編輯構建的GTP體元。按照上述步驟多次循環
直到建立的地質模型符合要求為止。
權利要求
一種複雜褶皺真三維建模方法，其特徵在於運用RPBP法，在巖柱體相鄰兩個界限三角形內，首先進行是否含有複雜褶皺構造的檢測，如果有複雜褶皺則進行自動交互構建複雜褶皺軸面界限三角形，如沒有褶皺則按照多尺度構模的方法構建三維地質模型，如含有複雜褶皺構造需要首選構建褶皺軸面界限三角形後，按照多尺度構模的方法構建三維地質模型，這個過程中含複雜褶皺構造的檢測及複雜褶皺軸面界限三角形的構建是關鍵，其主要步驟包括(1)地質體含複雜褶皺構造的檢測Step1在地表面CD-TIN中任取一個三角形設為cdtin_tiangle，此時在cdtin_tiangle的存貯界限三角形的動態數組adjTriangle順序取兩個界限三角形，存貯的是以組為尺度的界限三角形，設一個布爾型變量bfolds＝false；Step2在三角形cdtin_tiangle的動態數組adjTriangle中順序取兩個三角形設為uplimit_tiangle、downlimit_tiangle，從uplimit_tiangle到downlimit_tiangle表示的是一個組，uplimit_tiangle的三維頂點設為up_n0、up_n1、up_n2，dwonlimit_tiangle的三維頂點設為dowm_n0、down_n1、down_n2，由點up_n0沿鑽孔可以追蹤到點dowm_n0，其它兩個點也是如此；Step3由點up_n0沿鑽孔到點dowm_n0，搜索是否存在巖性的重複，如有則bfolds＝true。轉到Step5，否則繼續檢測點up_n1到點dowm_n1和up_n2到點dowm_n2；Step4如果bfolds仍為false，則表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之間不存在褶皺現象，按照上文所述的巖性為尺度的構模方法構建地質模型。轉入Step2繼續檢測，直到所有的界限三角形都檢測結束；Step5如果bfolds為true，則，則表明界限三角形uplimit_tiangle和downlimit_tiangle之間不存在褶皺現象，需要交互插入界限三角形，一般是插入的界限三角形在褶曲的軸面上，轉入Step2繼續檢測，直到所有的界限三角形都檢測結束；(2)構建複雜褶皺的軸面界限三角形其主要步驟如下Step1運用下文介紹的三維空間交互技術的方法構建交互操作集，交互操作集包含要操作的巖柱體的鑽孔與已構建好的全部界限三角形；Step2運用三維交互操作各種觀察方式，如放大、平移、旋轉、線框、關閉顯示等，來觀察需要交互構建界限三角形的三個孔，一般來說，要從上向下逐步構建，經過觀察分析，依次選取鑽孔上的相應節點，構建界限三角形按扭，構建出界限三角形，該界限三角形搜尋到相應巖柱體內的界限三角形內，將上面相應區域的被新建的界限三角形一分為二；Step3重複Step1、Step2，直到處理完所有相鄰界限三角形區域。
全文摘要
本發明屬於地質測繪領域，尤其涉及一種複雜褶皺真三維建模方法。其特徵在於運用RPBP法，在巖柱體相鄰兩個界限三角形內，首先進行是否含有複雜褶皺構造的檢測，如果有複雜褶皺則進行自動交互構建複雜褶皺軸面界限三角形，如沒有褶皺則按照多尺度構模的方法構建三維地質模型，如含有複雜褶皺構造需要首選構建褶皺軸面界限三角形後，按照多尺度構模的方法構建三維地質模型。通過本發明很好解決了複雜褶皺真三維建模的問題。
文檔編號G06T17/05GK101762263SQ200810051329
公開日2010年6月30日 申請日期2008年10月27日 優先權日2008年10月27日
發明者任凌雲, 林華, 羅衛華 申請人:任凌雲