專利名稱：不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法。

背景技術(shù)：
在石油地質(zhì)勘探領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到地震、測井、巖芯圖像分析、數(shù)據(jù)管理等各個(gè)方面。隨著勘探技術(shù)的發(fā)展和勘探范圍的不斷擴(kuò)大，油氣勘探面臨著地表?xiàng)l件多樣、地下構(gòu)造復(fù)雜的困難。面對復(fù)雜、隱蔽的勘探目標(biāo)，地球物理科學(xué)需要盡可能地綜合所有相關(guān)學(xué)科的技術(shù)，進(jìn)行多次反饋、交叉研究，而許多油田專家隊(duì)伍之間的工作方式是流水線式的。這種工作方式雖然使各學(xué)科的職能非常明確，但不利于學(xué)科之間信息交流與反饋，一旦有新的資料加入時(shí)，很難返回重新工作。因此，地球科學(xué)界的專家隊(duì)伍一直呼吁重視軟件通訊、公共數(shù)據(jù)通道和三維可視化，這樣三維地質(zhì)建模技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維地質(zhì)建模技術(shù)越來越受到人們的重視，并成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
三維地質(zhì)建模技術(shù)是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，在三維環(huán)境下，將地質(zhì)空間信息管理、分析和預(yù)測、地質(zhì)解譯、地學(xué)統(tǒng)計(jì)、實(shí)體內(nèi)容分析及圖形可視化等工具結(jié)合起來，應(yīng)用于地質(zhì)分析的技術(shù)。這方面的研究在國外開展得較早，到目前，已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，各類軟件層出不窮，比如，GOCAD、Landmark、EarthVision、GeoQuest、GRISYS等，而國內(nèi)在這方面的研究進(jìn)行得較晚，很多工作才剛剛起步，典型的軟件主要有Gristation和GIVE等。
傳統(tǒng)的基于物體表面表示的面元圖形學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于三維地質(zhì)建模軟件中，雖然面元圖形學(xué)技術(shù)能夠表示物體的外部形狀和相互之間的拓?fù)潢P(guān)系，但是，它無法表示物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而三維地質(zhì)建模中很重要的一項(xiàng)就是三維空間中地質(zhì)屬性的計(jì)算與分析。隨著體元(構(gòu)成三維形體的單位，一般使用單位立方體、四面體、三棱柱、球體等描述)圖形學(xué)技術(shù)(1993年由科學(xué)家Kaufman首次正式提出)的出現(xiàn)，它為解決三維空間屬性的表示與計(jì)算提供了新的可能，目前，基于體元的三維地質(zhì)建模方法已經(jīng)成為了三維地質(zhì)建模技術(shù)研究的重點(diǎn)。
體數(shù)據(jù)是體元的集合表示，可以認(rèn)為體數(shù)據(jù)是體元模型的實(shí)際表現(xiàn)形式。在體元圖形技術(shù)中，使用0或1代表當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)上是否存在物體。在實(shí)際應(yīng)用中，體元上的數(shù)據(jù)是該點(diǎn)所具有的屬性值，如地質(zhì)勘探中的地震數(shù)據(jù)。所以，一般意義上的體數(shù)據(jù)指帶有該體元屬性值的體元模型。由于體數(shù)據(jù)是實(shí)體數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)空間中的每一個(gè)點(diǎn)都有其對應(yīng)的屬性值。將屬性體按某個(gè)切面獲取數(shù)據(jù)，并按屬性值進(jìn)行顯示，就可以得到對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。
在三維地質(zhì)幾何體(如圖1)建模中，規(guī)則幾何體的建模方法已經(jīng)比較成熟，而不規(guī)則幾何體的建模是一個(gè)技術(shù)研究的難點(diǎn)?，F(xiàn)有的不規(guī)則地質(zhì)幾何塊體主要是通過在三維地震數(shù)據(jù)場(其數(shù)據(jù)都是地震數(shù)據(jù)，記錄了勘探結(jié)果，可以用來分析和解釋地質(zhì)曲面位置與形態(tài)，可以通過水平和垂直切面的方法，得到對應(yīng)的二維圖像數(shù)據(jù)，其常用的顯示方法是基于振幅的波形顯示，如圖2所示)中，把地質(zhì)曲面(共有兩種層面，由一系列離散點(diǎn)表示的地質(zhì)曲面，曲面的走向接近于水平方向；斷層，由一系列離散點(diǎn)表示的地質(zhì)曲面，曲面的走向接近于垂直方向，如圖3、4所示)映射到體數(shù)據(jù)空間中，再通過層面和斷層相交將體數(shù)據(jù)空間的區(qū)域劃分，從而獲得體數(shù)據(jù)幾何模型的。這種不規(guī)則幾何體的建模方法存在一定的問題，其中最為突出的是當(dāng)曲面相交時(shí)有時(shí)會出現(xiàn)“洞”的現(xiàn)象，而無法構(gòu)成封閉的三維地質(zhì)幾何體，為解決這一問題，采用了一些諸如曲線、曲面逼近和近似的方法，但效果不佳，且易出錯(cuò)。


發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，針對現(xiàn)有的不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體建模方法所存在的缺陷，本發(fā)明的主要目的是提供一種借助三維地震數(shù)據(jù)場的信息，通過連續(xù)的二維封閉塊體窗口構(gòu)建三維幾何體的不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體自動(dòng)建模方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，它包括以下步驟 1、利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式，在當(dāng)前觀測的二維地震波形剖面(序號為i(i＞＝1))上，新建一個(gè)初始塊體窗口； 2、利用瀏覽工具進(jìn)行二維地震波形剖面的單向、連續(xù)、單間隔瀏覽，在緊接著的下一個(gè)剖面(i+1)上，拷貝上一個(gè)剖面(i)的塊體窗口到此剖面上作為此剖面的初始塊體窗口；采用自動(dòng)追蹤算法，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口中的所有關(guān)鍵點(diǎn)，并保存調(diào)整結(jié)果作為本剖面(i+1)的塊體窗口和下一個(gè)剖面(i+2)的初始塊體窗口； 3、以此類推，瀏覽每一個(gè)二維地震波形剖面，為每一個(gè)二維地震波形剖面建立塊體窗口；依次保存瀏覽過程中生成的塊體窗口序列，構(gòu)成一系列封閉的塊體窗口集合； 4、通過這些塊體窗口集合在體數(shù)據(jù)空間內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建三維地質(zhì)幾何體； 5、最終得到的結(jié)果是不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體。
本發(fā)明提出的一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，采用了以“連續(xù)的二維封閉塊體窗口構(gòu)建三維幾何體”的方法，從而解決了現(xiàn)存方法中的缺陷，提出了一種解決問題的新途徑。該方法可“快速、簡潔、自動(dòng)”地生成復(fù)雜的不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體，為其它地質(zhì)工作的開展奠定了重要基礎(chǔ)。



圖1為不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體示意圖 圖2為含層面和斷層標(biāo)記的二維波形顯示的地震剖面示意圖 圖3為地質(zhì)層面示意圖 圖4為地質(zhì)斷層示意圖 圖5為本發(fā)明波形顯示方式下的塊體窗口示意圖 圖6為本發(fā)明不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體建模方法流程圖 圖7為本發(fā)明關(guān)鍵點(diǎn)及其前驅(qū)和后繼的8種情況以及對應(yīng)的調(diào)整策略示意圖 圖8為本發(fā)明圖7細(xì)的8種情況中的最后3種情況細(xì)化示意圖
具體實(shí)施例方式 為了準(zhǔn)確描述本發(fā)明不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體自動(dòng)建模方法，首先給出三個(gè)基本概念 ●塊體窗口按一定順序(依次順時(shí)針或逆時(shí)針)的二維層面(層面在二維圖像上的投影)關(guān)鍵點(diǎn)序列(折線的離散點(diǎn)序列，能反映折線的形態(tài)和走勢)和二維斷層(斷層在二維圖像上的投影)關(guān)鍵點(diǎn)序列(折線的離散點(diǎn)序列，能反映折線的形態(tài)和走勢)的封閉體，如圖5所示。特別地，若當(dāng)前關(guān)鍵點(diǎn)是層面和斷層的交點(diǎn)或者是層面的兩個(gè)端點(diǎn)，本文默認(rèn)把它們算作斷層關(guān)鍵點(diǎn)，方便表示。
●塊體窗口集由一系列單獨(dú)剖面合成的封閉塊體窗口形成的集合體。
●地質(zhì)幾何體由一系列離散點(diǎn)，在三維地質(zhì)空間表示的封閉幾何體。圖1所示為一個(gè)不規(guī)則的地質(zhì)幾何體。
此外，所謂“連續(xù)”的含義是指在三維地震數(shù)據(jù)場中，沿著某一個(gè)方向(如水平或垂直方向)，按照一定的距離間隔，依次做切面獲取二維地震圖像數(shù)據(jù)。
基于上面的基本概念，本發(fā)明公開的不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法包括以下步驟，如圖6所示 1、利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式，在當(dāng)前觀測的二維地震波形剖面(序號為i(i＞＝1))上，新建一個(gè)初始塊體窗口； 2、利用瀏覽工具進(jìn)行二維地震波形剖面的單向、連續(xù)、單間隔瀏覽，在緊接著的下一個(gè)剖面(i+1)上，拷貝上一個(gè)剖面(i)的塊體窗口到此剖面上作為此剖面的初始塊體窗口；采用自動(dòng)追蹤算法，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口中的所有關(guān)鍵點(diǎn)，并保存調(diào)整結(jié)果作為本剖面(i+1)的塊體窗口和下一個(gè)剖面(i+2)的初始塊體窗口； 3、以此類推，瀏覽每一個(gè)二維地震波形剖面，為每一個(gè)二維地震波形剖面建立塊體窗口；依次保存瀏覽過程中生成的塊體窗口序列，構(gòu)成一系列封閉的塊體窗口集合； 4、通過這些塊體窗口集合在體數(shù)據(jù)空間內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建三維地質(zhì)幾何體； 在形成了封閉的塊體窗口集后，需要在其所處的地質(zhì)三維數(shù)據(jù)工區(qū)內(nèi)，構(gòu)建這些塊體窗口集，并最終得到地質(zhì)幾何體。封閉的塊體窗口集只表示了塊體的邊界數(shù)據(jù)，并沒有包含塊體內(nèi)部的數(shù)據(jù)。而地質(zhì)幾何體，既包括邊界數(shù)據(jù)，也包括塊體窗口內(nèi)部的數(shù)據(jù)。所以，需要根據(jù)對應(yīng)剖面的逐個(gè)塊體窗口來提取需要的數(shù)據(jù)，并把每個(gè)剖面提取的數(shù)據(jù)按照提取的順序組織起來，形成地質(zhì)幾何體的最終數(shù)據(jù)。
5、最終得到的結(jié)果是不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體。
從上不難看出，自動(dòng)追蹤算法是本建模方法的關(guān)鍵，下面具體介紹一下該方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案 1、首先，定義塊體窗口Block-Window(以下簡寫為BW)的描述方式 BW＝(V，E) 其中V＝{δi，j|δi，j∈ξ，i＝i0，j＝1，2，...，n，n≥0}， E＝{<δi，j，δi，j+1>|δi，j，δi，j+1∈ξ，i＝i0，j＝1，...，n-1，n≥0，}U{<δi，n，δi，1>}。
在上面的描述中，定義了一個(gè)含有n個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、剖面序號為i0的塊體窗口BW。在定義中，ξ為關(guān)鍵點(diǎn)類型元素的集合，V是塊體窗口中層面/斷層關(guān)鍵點(diǎn)的有窮非空集合，E是兩個(gè)相鄰關(guān)鍵點(diǎn)之間邊的集合；δi，j表示BW中序號為j的關(guān)鍵點(diǎn)元素，可以由三元組來表示δi，j＝(Xj，Yj，λj)，其中點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xj，Yj)；若λj＝0表示此關(guān)鍵點(diǎn)為層面關(guān)鍵點(diǎn)，若λj＝1表示此關(guān)鍵點(diǎn)為斷層關(guān)鍵點(diǎn)。特別地，由于塊體窗口是封閉體，所以<δi，n，δi，1>∈E；且每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)有且僅有一個(gè)前驅(qū)節(jié)點(diǎn)元素和一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)元素，如序號為n的關(guān)鍵點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)為序號為1的關(guān)鍵點(diǎn)，如序號為1的關(guān)鍵點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)為序號為n的關(guān)鍵點(diǎn)。并且關(guān)鍵點(diǎn)和其前驅(qū)和后繼的橫坐標(biāo)均不同，即Xj-1≠Xj≠Xj+1。
在此定義的基礎(chǔ)上，定義對塊體窗口的十個(gè)基本操作 ①INITIATE(BW)初始化操作，設(shè)定一個(gè)空的塊體窗口BW； ②COUNT(BW)統(tǒng)計(jì)塊體窗口中的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)目函數(shù)，函數(shù)值為關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)目； ③GET(BW，k)取關(guān)鍵點(diǎn)元素函數(shù)，若1≤k≤COUNT(BW)，則函數(shù)值為BW中序號為k的關(guān)鍵點(diǎn)元素δi，k，否則為空元素NULL； ④PRIOR(BW，k)求前驅(qū)函數(shù)，若1＜k≤COUNT(BW)，則函數(shù)值為BW中序號為k-1的元素δi，k-1，否則為空元素NULL；由于BW的封閉性，第一個(gè)元素的前驅(qū)指定為最后一個(gè)元素；即δi，COUNT(BW)＝PRIOR(BW，1)； ⑤NEXT(BW，k)求后繼函數(shù)，若1≤k＜COUNT(BW)，則函數(shù)值為BW中序號為k+1的元素δi，k+1，否則為空元素NULL；由于BW的封閉性，最后一個(gè)元素的后繼指定為第一個(gè)元素，即δi，l＝NEXT(BW，COUNT(BW))； ⑥LOCATE(BW，δ)定位函數(shù)，若BW中存在和δ完全一致的元素，則函數(shù)值為該元素在BW中的序號，否則為零； ⑦INSERT(BW，k，δ)前插操作，在BW中序號為k的元素之前插入一個(gè)新的元素δ，此操作僅在1≤k≤COUNT(BW)+1時(shí)可行，BW的元素總數(shù)目加1； ⑧DELETE(BW，k)刪除操作，刪除BW中序號為k的元素，此操作僅在1≤k≤COUNT(BW)時(shí)可行，BW的元素總數(shù)目減1； ⑨EMPTY(BW)判空函數(shù)，若BW為空，則返回布爾值TRUE，否則返回布爾值FALSE； ⑩CLEAR(BW)BW置空操作，無返回值。
利用以上的形式化定義和這些基本操作，可以組合形成多種復(fù)雜的操作和算法，具有良好的可擴(kuò)展性。
2、根據(jù)調(diào)整策略，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口(此剖面的初始塊體窗口)中的所有關(guān)鍵點(diǎn) 調(diào)整策略也是自動(dòng)追蹤算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵依據(jù)，因?yàn)樗鼪Q定著相鄰剖面塊體窗口之間的對應(yīng)關(guān)系。
由于塊體窗口是由一系列關(guān)鍵點(diǎn)組成的，所以塊體窗口之間的對應(yīng)關(guān)系就轉(zhuǎn)化為相鄰剖面關(guān)鍵點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系集合。逐個(gè)解決塊體窗口之間每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，也就實(shí)現(xiàn)了塊體窗口之間的對應(yīng)關(guān)系。由于關(guān)鍵點(diǎn)可以分為兩類層面關(guān)鍵點(diǎn)和斷層關(guān)鍵點(diǎn)，所以針對這兩類關(guān)鍵點(diǎn)分別制定調(diào)整策略。由于需要逐個(gè)對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，所以要找出其與前驅(qū)和后繼的關(guān)系；這種關(guān)系的情況總共有種，如圖7所示 ①地質(zhì)層面的形態(tài)在相鄰剖面間具有局部相似性，變化浮動(dòng)很小，且層面關(guān)鍵點(diǎn)反映了當(dāng)前坐標(biāo)局部范圍內(nèi)振幅的最大值；基于以上兩點(diǎn)原因，相鄰剖面間層面關(guān)鍵點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系主要依據(jù)前一個(gè)剖面的坐標(biāo)信息和當(dāng)前剖面的振幅信息來制定，層面關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整與其前驅(qū)和后繼點(diǎn)無關(guān)，所以圖6中前3種情況可以統(tǒng)一用一種調(diào)整策略，即“針對層面關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略”。
②圖7的第4、5種情況是塊體窗口中所不可能出現(xiàn)的情況，地質(zhì)形態(tài)不可能出現(xiàn)層面和斷層的跳變，只有漸變過程，所以在塊體窗口中某一種類型的關(guān)鍵點(diǎn)一旦出現(xiàn)，就至少連續(xù)出現(xiàn)2次。
③地質(zhì)斷層的形態(tài)在相鄰剖面之間不具有局部相似性，且變化浮動(dòng)很大，所以其調(diào)整策略與層面關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整策略無法統(tǒng)一。斷層關(guān)鍵點(diǎn)與其前驅(qū)和后繼的關(guān)鍵點(diǎn)有關(guān)，相鄰剖面間斷層關(guān)鍵點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系主要依據(jù)其前驅(qū)和后繼關(guān)鍵點(diǎn)來制定。根據(jù)前驅(qū)和后繼關(guān)鍵點(diǎn)的類型對應(yīng)為圖7的最后3種情況，其調(diào)整策略為“針對斷層關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略”。
●針對層面關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略(Auto-Tracing-Bedding-Surface) 設(shè)第i個(gè)剖面的層面關(guān)鍵點(diǎn)為δi，j，其坐標(biāo)為(Xj，Yj)，則其在第i+1個(gè)剖面所對應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)為δi+1，j，其坐標(biāo)(Xj′，Yj′)滿足以下2個(gè)約束條件 ①Xj′∈[Xj-θ，Xj+θ]，

參數(shù)θ，

的取值由交互方式指定，一般取值比較小，在常數(shù)3～6之間； ②A(Xj′，Yj′)＝Max{A(x，y)，x∈[Xj-θ，Xj+θ]，

其中A(x，y)表示取坐標(biāo)為(x，y)的點(diǎn)的振幅值(參數(shù)θ，

取值方法同①)。
●針對斷層關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略(Auto-Tracing-Fault) 設(shè)當(dāng)前處理的斷層關(guān)鍵點(diǎn)為δi，j，其前驅(qū)和后繼分別為δi，j-1和δi，j+1，它們的關(guān)系有如圖7的最后3種情況，結(jié)合δi，j-1和δi，j+1的橫坐標(biāo)比較，進(jìn)一步細(xì)化為圖8的3種情況，相應(yīng)的調(diào)整策略如下(其中參數(shù)

取值方法同層面關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略) ■情況1即圖7的第1種情況，前驅(qū)為層面關(guān)鍵點(diǎn)，后繼為斷層關(guān)鍵點(diǎn)，即(λj-1＝0)∧(λj+1＝1)，則調(diào)整策略由δi，j-1決定 ①若Xi-1＜Xi 判斷A(Xj+1，Y′)是否大于“0”？其中，
1.若成立則向X增大方向以X遞增1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中調(diào)整Y′值，使每個(gè)中途移動(dòng)點(diǎn)在

內(nèi)振幅取得MAX值，移動(dòng)直到振幅值為0或X＝Xj+1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可； 2.若不成立若A(Xj，Y′)＞0，

則(Xi，Yj)移動(dòng)到(Xj，Y′)即可； 若A(Xj，Y′)≤0，

則向X減小方向以X遞減1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中在

內(nèi)調(diào)整Y′值，移動(dòng)直到振幅值大于0或X＝Xj-1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
②若Xi-1＞Xi 判斷A(Xj-1，Y′)是否大于“0”？其中，
1.若成立則向X減小方向以X遞減1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中調(diào)整Y′值，使每個(gè)中途移動(dòng)點(diǎn)在

內(nèi)振幅取得MAX值，移動(dòng)直到振幅值為0或X＝Xj+1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xi，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可； 2.若不成立若A(Xj，Y′)＞0，

，則(Xi，Yj)移動(dòng)到(Xj，Y′)即可； 若A(Xj，Y′)≤0，

則向X增大方向以X遞增1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中在

內(nèi)調(diào)整Y′值，移動(dòng)直到振幅值大于0或X＝Xj-1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
■情況2即圖8的第2種情況，(λj-1＝1)∧(λj+1＝0)，調(diào)整策略由δi，j+1決定 也分Xj+1＜Xj和Xj+1＞Xj的2個(gè)分支考慮，內(nèi)部處理與情況1相同，此處不再重復(fù)。
■情況3即圖8的第3種情況，(λj-1＝1)∧(λj+1＝1)，調(diào)整策略由δi，j-1和δi，j+1共同決定 令，將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
結(jié)合塊體窗口(Block-Window)的定義、操作和調(diào)整策略，自動(dòng)追蹤算法可以表示為 Function Auto-Tracing {//初始化塊體窗口i，分配內(nèi)存空間，人工調(diào)整INITIATE(BWi)；Manual-Adjust(BWi)；integer iIDBW＝i+1；while(bBrowse＝＝1)//只要未停止就一直執(zhí)行{ INITIATE(BWiIDBW)； //若分配空間失敗則跳出循環(huán) if(TRUE＝＝EMPTY(BWiIDBW))then break； //拷貝前一個(gè)剖面的塊體窗口到當(dāng)前剖面上 Copy(BWiIDBW，BWiIDBW-I)； integer iNum＝COUNT(BWiIDBW)，iLoop；ξδB，δC，δN； for(iLoop＝1；iLoop＜＝iNum；iLoop++) { //由于斷層關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整依賴于其前驅(qū)和后繼的層面關(guān)鍵點(diǎn)，所以要首先調(diào)整所 //有層面關(guān)鍵點(diǎn) if(δCλC＝＝0)Auto-Tracing-Bedding-Surface(δC)；//層面關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整策略 } for(iLoop＝1；iLoop＜＝iNum；iLoop++)//再調(diào)整所有斷層關(guān)鍵點(diǎn) { if(δCλC＝＝1){δB＝PRIOR(BWiIDBW，iLoop)；δC＝GET(BWiIDBW，iLoop)；δN＝NEXT(BWiIDBW，iLoop)；Auto-Tracing-Fault(δB，δC，δN)；//斷層關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整策略}SET(BW，iLoop，δC)；//將調(diào)整結(jié)果保存到BW中 } iIDBW＝iIDBW+1；//進(jìn)入下一輪循環(huán) } Save(BWi，BWi+1，…，BWiIDBW)；//保存所有塊體窗口到文件中 CLEAR(BWi)；…；CLEAR(BWiIDBW)；//釋放所有塊體窗口所占內(nèi)存空間} 算法中一個(gè)while循環(huán)中含有兩個(gè)并列的for循環(huán)，由于單個(gè)地質(zhì)幾何體所對應(yīng)的塊體窗口的數(shù)量和單個(gè)塊體窗口關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)目差不多，且層面移動(dòng)策略和斷移動(dòng)策略中涉及的關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)范圍近似于常數(shù)C，所以，算法的時(shí)間和空間復(fù)雜性均為O(n*n)＝O(n2)。
算法目的是確保建模過程的自動(dòng)性；在準(zhǔn)確性得以保障的前提下，自動(dòng)性帶來了實(shí)際應(yīng)用中的快速性。此外，算法基于制定的調(diào)整策略來實(shí)現(xiàn)，而策略本身具有良好的可管理、可擴(kuò)充性，因而算法具有很大的拓展空間和實(shí)際價(jià)值。
在形成了封閉的塊體窗口集后，需要在其所處的地質(zhì)三維數(shù)據(jù)工區(qū)內(nèi)，構(gòu)建這些塊體窗口集，并最終得到地質(zhì)幾何體。封閉的塊體窗口集只表示了塊體的邊界數(shù)據(jù)，并沒有包含塊體內(nèi)部的數(shù)據(jù)。而地質(zhì)幾何體，既包括邊界數(shù)據(jù)，也包括塊體窗口內(nèi)部的數(shù)據(jù)。所以，需要根據(jù)對應(yīng)剖面的逐個(gè)塊體窗口來提取需要的數(shù)據(jù)，并把每個(gè)剖面提取的數(shù)據(jù)按照提取的順序組織起來，形成地質(zhì)幾何體的最終數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提出的一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，采用了以“連續(xù)的二維封閉塊體窗口構(gòu)建三維幾何體”的方法，從而解決了現(xiàn)存方法中的缺陷，提出了一種解決問題的新途徑。該方法可“快速、簡潔、自動(dòng)”地生成復(fù)雜的不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體，為其它地質(zhì)工作的開展奠定了重要基礎(chǔ)。
本發(fā)明提出的一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法與其它建模方法相比，具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)1、方法本身帶來的自動(dòng)性，縮短了層面、斷層和不規(guī)則地質(zhì)幾何體的提取時(shí)間；2、減少人機(jī)交互的次數(shù)和頻率，提高了執(zhí)行效率；3、避免了現(xiàn)有的一些方法中無法實(shí)現(xiàn)的曲面相交后封閉的問題。
權(quán)利要求
1、一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，其特征在于它包括以下步驟
第一步利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式，在當(dāng)前觀測的二維地震波形剖面(序號為i(i＞＝1))上，新建一個(gè)初始塊體窗口；
第二步利用瀏覽工具進(jìn)行二維地震波形剖面的單向、連續(xù)、單間隔瀏覽，在緊接著的下一個(gè)剖面(i+1)上，拷貝上一個(gè)剖面(i)的塊體窗口到此剖面上作為此剖面的初始塊體窗口；采用自動(dòng)追蹤算法，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口中的所有關(guān)鍵點(diǎn)，并保存調(diào)整結(jié)果作為本剖面(i+1)的塊體窗口和下一個(gè)剖面(i+2)的初始塊體窗口；
第三步以此類推，瀏覽每一個(gè)二維地震波形剖面，為每一個(gè)二維地震波形剖面建立塊體窗口；依次保存瀏覽過程中生成的塊體窗口序列，構(gòu)成一系列封閉的塊體窗口集合；
第四步通過這些塊體窗口集合在體數(shù)據(jù)空間內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建三維地質(zhì)幾何體；
第五步最終得到的結(jié)果是不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，其特征在于所述塊體窗口簡寫為BW按照以下方式描述
BW＝(V，E)
其中
V＝{δi，j|δi，j∈ξ，i＝i0，j＝1，2，...，n，n≥0}，
E＝{＜δi，j，δi，j+1＞|δi，j，δi，j+1∈ξ，i＝i0，j＝1，...，n-1，n≥0，}U{＜δi，n，δi，l＞}
該塊體窗口含有n個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、剖面序號為i0，其中，ξ為關(guān)鍵點(diǎn)類型元素的集合，V是塊體窗口中層面/斷層關(guān)鍵點(diǎn)的有窮非空集合，E是兩個(gè)相鄰關(guān)鍵點(diǎn)之間邊的集合；δi，j表示BW中序號為j的關(guān)鍵點(diǎn)元素，可以由三元組來表示δi，j＝(Xj，Yj，λj)，其中點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xj，Yj)；若λj＝0表示此關(guān)鍵點(diǎn)為層面關(guān)鍵點(diǎn)，若λj＝1表示此關(guān)鍵點(diǎn)為斷層關(guān)鍵點(diǎn)；由于塊體窗口是封閉體，所以＜δi，n，δi，1＞∈E；且每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)有且僅有一個(gè)前驅(qū)節(jié)點(diǎn)元素和一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)元素，如序號為n的關(guān)鍵點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)為序號為1的關(guān)鍵點(diǎn)，如序號為1的關(guān)鍵點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)為序號為n的關(guān)鍵點(diǎn)，并且關(guān)鍵點(diǎn)和其前驅(qū)和后繼的橫坐標(biāo)均不同，即Xj-1≠Xj≠Xj+1。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，其特征在于所述自動(dòng)跟蹤算法是指根據(jù)調(diào)整策略，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口中的所有關(guān)鍵點(diǎn)；
所述調(diào)整策略分為層面關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整策略和斷層關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整策略
所述層面關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略
設(shè)第i個(gè)剖面的層面關(guān)鍵點(diǎn)為δi，j，其坐標(biāo)為(Xj，Yj)，則其在第i+1個(gè)剖面所對應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)為δi+1，j，其坐標(biāo)(Xj′，Yj′)滿足以下2個(gè)約束條件
①Xj′∈[Xj-θ，Xj+θ]，
參數(shù)θ，
的取值由交互方式指定，一般取值比較小，在常數(shù)3～6之間；
②A(Xj′，Yj′)＝Max{A(x，y)，x∈[Xj-θ，Xj+θ]，
其中A(x，y)表示取坐標(biāo)為(x，y)的點(diǎn)的振幅值(參數(shù)θ，
取值方法同①)；
所述斷層關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整策略
設(shè)當(dāng)前處理的斷層關(guān)鍵點(diǎn)為δi，j，其前驅(qū)和后繼分別為δi，j-1和δi，j+1
■情況1前驅(qū)為層面關(guān)鍵點(diǎn)，后繼為斷層關(guān)鍵點(diǎn)，即(λj-1＝0)^(λj+1＝1)，則調(diào)整策略由δi，j-1決定
判斷A(Xj+1，Y′)是否大于“0”？其中，
若成立則向X增大方向以X遞增1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中調(diào)整Y′值，使每個(gè)中途移動(dòng)點(diǎn)在
內(nèi)振幅取得MAX值，移動(dòng)直到振幅值為O或X＝Xj+1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可；
若不成立若A(Xj，Y′)＞0，
則(Xj，Yj)移動(dòng)到(Xj，Y′)即可；若A(Xj，Y′)≤0，
則向X減小方向以X遞減1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中在
內(nèi)調(diào)整Y′值，移動(dòng)直到振幅值大于0或X＝Xj-1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
判斷A(Xj-1，Y′)是否大于“0”？其中，
若成立則向X減小方向以X遞減1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中調(diào)整Y′值，使每個(gè)中途移動(dòng)點(diǎn)在
內(nèi)振幅取得MAX值，移動(dòng)直到振幅值為0或X＝Xj+1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xl，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可；
若不成立若A(Xj，Y′)＞0，
則(Xj，Yj)移動(dòng)到(Xj，Y′)即可；若A(Xj，Y′)≤0，
則向X增大方向以X遞增1移動(dòng)，在移動(dòng)過程中在
內(nèi)調(diào)整Y′值，移動(dòng)直到振幅值大于0或X＝Xj-1為止，設(shè)此時(shí)坐標(biāo)為(X′，Y′)，則將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
■情況2(λj-1＝1)^(λj+1＝0)，調(diào)整策略由δi，j+1決定
也分Xj+1＜Xj和Xj+1＞Xj的2個(gè)分支考慮，內(nèi)部處理與情況1相同，此處不再重復(fù)。
■情況3(λj-1＝1)^(λj+1＝1)，調(diào)整策略由δi，j-1和δi，j+1共同決定
令將(Xj，Yj)移動(dòng)到(X′，Y′)即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不規(guī)則三維地質(zhì)幾何體的自動(dòng)建模方法，它包括以下步驟在當(dāng)前觀測的二維地震波形剖面上，新建一個(gè)初始塊體窗口；利用瀏覽工具進(jìn)行二維地震波形剖面的單向、連續(xù)、單間隔瀏覽，在緊接著的下一個(gè)剖面上，拷貝上一個(gè)剖面的塊體窗口到此剖面上作為此剖面的初始塊體窗口；采用自動(dòng)追蹤算法，自動(dòng)調(diào)整拷貝來的塊體窗口中的所有關(guān)鍵點(diǎn)，并保存調(diào)整結(jié)果作為本剖面的塊體窗口和下一個(gè)剖面的初始塊體窗口；以此類推，瀏覽每一個(gè)二維地震波形剖面，為每一個(gè)二維地震波形剖面建立塊體窗口；依次保存瀏覽過程中生成的塊體窗口序列，構(gòu)成一系列封閉的塊體窗口集合；通過這些塊體窗口集合在體數(shù)據(jù)空間內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建三維地質(zhì)幾何體。
文檔編號G06T17/05GK1956011SQ20051011456
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者馬殿富, 趙永望, 朱巖, 潘志華, 胡春陽, 顧博 申請人:北京航空航天大學(xué)