基于tin的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于TIN的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法，包括以勘探線(xiàn)剖面圖上斷層數(shù)據(jù)建立斷層的TIN模型，提取已經(jīng)建立的斷層TIN模型的相交線(xiàn)視為斷層復(fù)原建模的標(biāo)志線(xiàn)，微分標(biāo)志線(xiàn)得到微分點(diǎn)并計(jì)算其復(fù)原向量，構(gòu)造衰減函數(shù)模擬因待復(fù)原點(diǎn)遠(yuǎn)離標(biāo)志線(xiàn)而距離增大造成復(fù)原向量模減小的衰減，計(jì)算TIN模型的所有頂點(diǎn)復(fù)原后的坐標(biāo)，并將斷層TIN模型的三角形表和更新后的頂點(diǎn)表導(dǎo)入軟件進(jìn)行可視化，完成復(fù)原建模。本發(fā)明能夠?qū)⒈缓笃跀鄬?成礦后斷層)錯(cuò)斷或破壞的成礦期斷層TIN模型進(jìn)行復(fù)原，消除在被破壞空間下所獲得的斷層TIN模型存在的撕裂、扭曲等空間形變影響，更準(zhǔn)確地表達(dá)成礦期斷層的原始形態(tài)，為成礦期的斷層三維形態(tài)分析和成礦信息提取提供正確的模型支撐。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于TIN的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)領(lǐng)域中斷層三維建模方法，尤其涉及一種被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]三維地質(zhì)建模理論日趨完善，因TIN(Triangulated Irregular Network,不規(guī)則三角網(wǎng))模型的優(yōu)點(diǎn)，基于TIN的地質(zhì)體三維建模應(yīng)用廣泛。但在構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，多期斷層先后活動(dòng)，成礦后斷層常常錯(cuò)斷成礦期斷層進(jìn)而破壞成礦期斷層形態(tài)及其周?chē)h(huán)境(即成礦空間)，使當(dāng)前即成礦后觀(guān)測(cè)到的成礦期斷層、成礦空間以及獲取的成礦規(guī)律等存在一定程度的扭曲。顯然，被錯(cuò)斷的成礦期斷層模型無(wú)法表現(xiàn)其原始形態(tài)，因此，直接利用被錯(cuò)斷的成礦期斷層模型，無(wú)法準(zhǔn)確提取其成礦信息，這將影響隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)模型的建立。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域出現(xiàn)成礦后斷層錯(cuò)斷成礦期斷層(被錯(cuò)斷了的成礦期斷層，簡(jiǎn)稱(chēng)為被錯(cuò)斷斷層；相應(yīng)地，錯(cuò)斷了成礦期斷層的成礦后斷層，簡(jiǎn)稱(chēng)為錯(cuò)斷斷層)，造成無(wú)法準(zhǔn)確提取成礦信息的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可有效準(zhǔn)確的恢復(fù)成礦空間模型的基于TIN的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于TIN的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法，包括以下步驟:
[0005]步驟一:對(duì)全部勘探線(xiàn)剖面圖上的被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層進(jìn)行數(shù)字化，獲得被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的軌跡數(shù)據(jù)，然后在三維地質(zhì)建模軟件中，以軌跡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將剖面之間的軌跡線(xiàn)連接起來(lái)，即建立被錯(cuò)斷斷層的TIN模型和錯(cuò)斷斷層的TIN模型，并導(dǎo)出這兩個(gè)模型的數(shù)據(jù)，得到三角形表和頂點(diǎn)表；
[0006]步驟二:對(duì)被錯(cuò)斷斷層的TIN模型和錯(cuò)斷斷層的TIN模型進(jìn)行布爾求交運(yùn)算，提取被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的2條相交線(xiàn)，即為被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模的2條標(biāo)志線(xiàn)；
[0007]步驟三:將標(biāo)志線(xiàn)穿過(guò)所有勘探線(xiàn)剖面形成的交點(diǎn)作為該標(biāo)志線(xiàn)的特征點(diǎn)，設(shè)勘探線(xiàn)剖面的數(shù)量為M個(gè)，則交點(diǎn)同樣為M個(gè)，而2條標(biāo)志線(xiàn)上在同一勘探線(xiàn)剖面上有2個(gè)特征點(diǎn)，這2個(gè)特征點(diǎn)構(gòu)成特征點(diǎn)對(duì)，共有M對(duì)，所有的特征點(diǎn)對(duì)構(gòu)成特征點(diǎn)對(duì)集合；
[0008]步驟四:以每條標(biāo)志線(xiàn)上的每個(gè)特征點(diǎn)為分段標(biāo)志，將兩個(gè)相鄰特征點(diǎn)之間的線(xiàn)段按照等長(zhǎng)微分的方式微分成多段，得到微分點(diǎn)對(duì)集合；
[0009]步驟五:對(duì)于被錯(cuò)斷斷層的TIN模型所有頂點(diǎn)，以2條標(biāo)志線(xiàn)上相對(duì)應(yīng)的微分點(diǎn)組成的矢量作為復(fù)原向量；
[0010]步驟六:構(gòu)造衰減函數(shù)來(lái)模擬因待復(fù)原點(diǎn)遠(yuǎn)離標(biāo)志線(xiàn)而距離增大造成復(fù)原向量模減小的衰減，并求出衰減系數(shù)；
[0011]步驟七:根據(jù)步驟五中得到的復(fù)原向量和步驟六中得到的衰減系數(shù)求取TIN模型所有頂點(diǎn)的復(fù)原后坐標(biāo)，并更新頂點(diǎn)表，原始的三角形表和更新后的頂點(diǎn)表聯(lián)合組成的TIN模型為被錯(cuò)斷斷層的復(fù)原模型。
[0012]所述的方法，所述的步驟二中，通過(guò)TIN模型布爾求交運(yùn)算，提取被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的2條相交線(xiàn)，即被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模的2條標(biāo)志線(xiàn)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
[0013]L = TniHTc
[0014]式中，Tn^P T。分別代表以TIN模型離散表達(dá)的被錯(cuò)斷斷層即主裂面和錯(cuò)斷斷層即切割面的TIN模型曲面，L為T(mén)n^P T。的相交線(xiàn)即標(biāo)志線(xiàn)，這樣求得的標(biāo)志線(xiàn)L有2條，用L1和L2分別表不。
[0015]所述的方法，所述的步驟三中，在每一勘探線(xiàn)剖面圖上提取2條標(biāo)志線(xiàn)的所有拐點(diǎn)組成有序的特征點(diǎn)，2條標(biāo)志線(xiàn)上的特征點(diǎn)兩兩配對(duì)組成特征點(diǎn)對(duì)集合ApA2:
[0016]A1 = (Qm I m = O, I, 2，...，M-l}, A2 = {Qn | η = O, I, 2，..., M-l}
[0017]式中，A1和A2為特征點(diǎn)集合，m和η為特征點(diǎn)序號(hào)，M為標(biāo)志線(xiàn)段數(shù)，Qffl和Qn為特征點(diǎn)。
[0018]所述的方法，所述的步驟四中，將標(biāo)志線(xiàn)L1和L2的M段微分成N小段得到ΜΝ+1個(gè)微分點(diǎn)，得到微分點(diǎn)集合B1、B2:
[0019]B1 = (P1Jk = O, 1,2,...，MN}，B2 = {P2k | k = O, 1,2,...,MN}
[0020]式中，B1和B2為微分點(diǎn)集合，k為微分點(diǎn)序號(hào)，M為標(biāo)志線(xiàn)段數(shù)，N為標(biāo)志線(xiàn)每一段微分段數(shù)，Plk和P2k為微分點(diǎn)，且特征點(diǎn)集A1 e B1, A2 e B2。
[0021]所述的方法，所述的步驟五中，平移所有組成標(biāo)志線(xiàn)的微分點(diǎn)來(lái)進(jìn)行標(biāo)志線(xiàn)的復(fù)原，平移的方向和距離即為復(fù)原向量R，標(biāo)志線(xiàn)上微分APlk、P2k的復(fù)原后坐標(biāo)用下面的等式來(lái)表示:
[0022]Clk2k — Plk+ (P2k_Pik) /2
[0023]C2klk — P2k+ (Pik_P2k) /2
[0024]式中，Clk2k表示集合B1中的點(diǎn)往L2 —側(cè)平移后的坐標(biāo)；(P2k-Plk) /2為集合B1中的點(diǎn)的復(fù)原向量；C2klk表示集合B2中的點(diǎn)往L1 一側(cè)平移后的坐標(biāo)；(Plk-P2k)/2為集合B2中的點(diǎn)的復(fù)原向量；
[0025]然后將TIN模型中三角形的任意頂點(diǎn)稱(chēng)之為待復(fù)原點(diǎn)，對(duì)于任意一待復(fù)原點(diǎn)P。，在搜索半徑r范圍之內(nèi)，在集合B1或集合B2中找到η個(gè)微分點(diǎn)作為其復(fù)原的參照點(diǎn)即代表點(diǎn)，采用距離平方反比法加權(quán)η個(gè)代表點(diǎn)的復(fù)原向量，從而得到Ptl的復(fù)原向量互:

【權(quán)利要求】
1.一種基于TIN的被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:對(duì)全部勘探線(xiàn)剖面圖上的被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層進(jìn)行數(shù)字化，獲得被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的軌跡數(shù)據(jù)，然后在三維地質(zhì)建模軟件中，以軌跡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將剖面之間的軌跡線(xiàn)連接起來(lái)，即建立被錯(cuò)斷斷層的TIN模型和錯(cuò)斷斷層的TIN模型，并導(dǎo)出這兩個(gè)模型的數(shù)據(jù)，得到三角形表和頂點(diǎn)表； 步驟二:對(duì)被錯(cuò)斷斷層的TIN模型和錯(cuò)斷斷層的TIN模型進(jìn)行布爾求交運(yùn)算，提取被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的2條相交線(xiàn)，即為被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模的2條標(biāo)志線(xiàn)； 步驟三:將標(biāo)志線(xiàn)穿過(guò)所有勘探線(xiàn)剖面形成的交點(diǎn)作為該標(biāo)志線(xiàn)的特征點(diǎn)，設(shè)勘探線(xiàn)剖面的數(shù)量為M個(gè)，則交點(diǎn)同樣為M個(gè)，而2條標(biāo)志線(xiàn)上在同一勘探線(xiàn)剖面上有2個(gè)特征點(diǎn)，這2個(gè)特征點(diǎn)構(gòu)成特征點(diǎn)對(duì)，共有M對(duì)，所有的特征點(diǎn)對(duì)構(gòu)成特征點(diǎn)對(duì)集合； 步驟四:以每條標(biāo)志線(xiàn)上的每個(gè)特征點(diǎn)為分段標(biāo)志，將兩個(gè)相鄰特征點(diǎn)之間的線(xiàn)段按照等長(zhǎng)微分的方式微分成多段，得到微分點(diǎn)對(duì)集合； 步驟五:對(duì)于被錯(cuò)斷斷層的TIN模型所有頂點(diǎn)，以2條標(biāo)志線(xiàn)上相對(duì)應(yīng)的微分點(diǎn)組成的矢量作為復(fù)原向量； 步驟六:構(gòu)造衰減函數(shù)來(lái)模擬因待復(fù)原點(diǎn)遠(yuǎn)離標(biāo)志線(xiàn)而距離增大造成復(fù)原向量模減小的衰減，并求出衰減系 數(shù)； 步驟七:根據(jù)步驟五中得到的復(fù)原向量和步驟六中得到的衰減系數(shù)求取TIN模型所有頂點(diǎn)的復(fù)原后坐標(biāo)，并更新頂點(diǎn)表，原始的三角形表和更新后的頂點(diǎn)表聯(lián)合組成的TIN模型為被錯(cuò)斷斷層的復(fù)原模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟二中，通過(guò)TIN模型布爾求交運(yùn)算，提取被錯(cuò)斷斷層和錯(cuò)斷斷層的2條相交線(xiàn)，即被錯(cuò)斷斷層復(fù)原建模的2條標(biāo)志線(xiàn)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
L = Tni n Tc 式中，Tn^P Τ。分別代表以TIN模型離散表達(dá)的被錯(cuò)斷斷層即主裂面和錯(cuò)斷斷層即切割面的TIN模型曲面，LS Tm和Τ。的相交線(xiàn)即標(biāo)志線(xiàn)，這樣求得的標(biāo)志線(xiàn)L有2條，用L1和L2分別表不。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步驟三中，在每一勘探線(xiàn)剖面圖上提取2條標(biāo)志線(xiàn)的所有拐點(diǎn)組成有序的特征點(diǎn)，2條標(biāo)志線(xiàn)上的特征點(diǎn)兩兩配對(duì)組成特征點(diǎn)對(duì)集合A、A2:
A1= (QmIm = O, I, 2,..., M-l}, A2 = {Qn| η = O, 1，2，...，M-1} 式中，A1和A2為特征點(diǎn)集合，m和η為特征點(diǎn)序號(hào)，M為標(biāo)志線(xiàn)段數(shù)，Qm和Qn為特征點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步驟四中，將標(biāo)志線(xiàn)L1和L2的M段微分成N小段得到ΜΝ+1個(gè)微分點(diǎn)，得到微分點(diǎn)集合B2:
B1= {Plk|k = 0，l，2，...，MN}，B2= {P2k|k = O，1，2，...，MN} 式中，B1和B2為微分點(diǎn)集合，k為微分點(diǎn)序號(hào),M為標(biāo)志線(xiàn)段數(shù),N為標(biāo)志線(xiàn)每一段微分段數(shù)，Plk和P2k為微分點(diǎn)，且特征點(diǎn)集A1 e B1, A2 e B20
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步驟五中，平移所有組成標(biāo)志線(xiàn)的微分點(diǎn)來(lái)進(jìn)行標(biāo)志線(xiàn)的復(fù)原，平移的方向和距離即為復(fù)原向量R，標(biāo)志線(xiàn)上微分APlk、P2k的復(fù)原后坐標(biāo)用下面的等式來(lái)表示:Clk2k — Plk+ (P2k_Plk) /2
Gklk — P2k+ (Plk_P2k) /2 式中，Clk2k表示集合B1中的點(diǎn)往L2—側(cè)平移后的坐標(biāo)；(P2k-Plk)/2為集合B1中的點(diǎn)的復(fù)原向量；C2klk表示集合B2中的點(diǎn)往L1 一側(cè)平移后的坐標(biāo)；(Plk-P2k)/2為集合B2中的點(diǎn)的復(fù)原向量； 然后將TIN模型中三角形的任意頂點(diǎn)稱(chēng)之為待復(fù)原點(diǎn)，對(duì)于任意一待復(fù)原點(diǎn)Ptl,在搜索半徑r范圍之內(nèi)，在集合B1或集合B2中找到η個(gè)微分點(diǎn)作為其復(fù)原的參照點(diǎn)即代表點(diǎn)，采用距離平方反比法加權(quán)η個(gè)代表點(diǎn)的復(fù)原向量，從而得到Ptl的復(fù)原向量R:
式中，Cli為Ptl到集合B1或集合B2中微分點(diǎn)Pli或P2i的歐氏距離，Ri為代表點(diǎn)的復(fù)原向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟六中，通過(guò)距離平方反比法加權(quán)離代表點(diǎn)的距離來(lái)計(jì)算待衰減距離dw:
式中，di為Pci到集合B1或集合B2中代表點(diǎn)Pli或P2i的歐氏距離，η為代表點(diǎn)的個(gè)數(shù)； 然后計(jì)算距離衰減系數(shù)w:
式中，dr為裳減半徑，dw為待裳減距尚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步驟七中，通過(guò)下列公式計(jì)算待復(fù)原點(diǎn)復(fù)原后坐標(biāo)C1:
式中，Ctl為待復(fù)原點(diǎn)的復(fù)原前的坐標(biāo)，R為對(duì)代表點(diǎn)進(jìn)行距離平方反比加權(quán)得到的復(fù)原向量，w為距離衰減系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06T17/05GK104077810SQ201410298258
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】毛先成, 陳進(jìn), 吳澤權(quán) 申請(qǐng)人:中南大學(xué)