本發(fā)明涉及數(shù)學(xué)地質(zhì)、地理信息和計(jì)算機(jī)，尤其是指一種采用點(diǎn)位層厚網(wǎng)格模型實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的方法、裝置、設(shè)備和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)在構(gòu)建三維地質(zhì)模型時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)以下問(wèn)題：

2、薄地層結(jié)構(gòu)模型頂面與底面交叉：三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模過(guò)程中，由于地層界面網(wǎng)格生成方法的不足，薄地層的頂面與底面可能會(huì)出現(xiàn)交叉。

3、結(jié)構(gòu)模型在地層尖滅位置上下穿層：三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模過(guò)程中，將鄰接地層分別視為獨(dú)立地層開(kāi)展建模，缺少對(duì)地層分界面的處理或者對(duì)地層分界面的處理不當(dāng)，尤其缺少對(duì)地層分界面中地層缺失區(qū)域的適當(dāng)處理，導(dǎo)致上地層底面與下地層頂面出現(xiàn)交叉，從而形成上下地層相互穿插。

4、地質(zhì)屬性體模型內(nèi)部缺少地層界面、表面與結(jié)構(gòu)模型表面不重合：在三維地質(zhì)屬性建模過(guò)程中，將多個(gè)地層視為一個(gè)整體進(jìn)行處理，一次性獲取多個(gè)地層的整體外輪廓面，依據(jù)所述外輪廓面開(kāi)展體元剖分和屬性插值，忽視了不同地層之間界面劃分，導(dǎo)致生成的屬性體模型缺少地層界面信息；體元剖分過(guò)程中不使用地層頂面和底面對(duì)體元的頂面和底面進(jìn)行精確約束，導(dǎo)致生成的屬性體模型地層界面與結(jié)構(gòu)模型地層界面不重合，典型表現(xiàn)是屬性體模型表面與結(jié)構(gòu)模型表面不重合。

5、屬性體模型適應(yīng)地層厚度變化能力不足：在三維地質(zhì)屬性建模過(guò)程中，采用單一分辨率生成屬性體模型，如果分辨率過(guò)低，則薄地層豎向細(xì)分層數(shù)可能過(guò)少，甚至可能整體被剖分為一層，從而難以精確體現(xiàn)薄地層中屬性的豎向變化特征；如果為了處理薄地層而將分辨率設(shè)置過(guò)高，則厚地層豎向細(xì)分層數(shù)可能過(guò)多，從而增加了不必要的屬性空間插值計(jì)算量，甚至可能導(dǎo)致屬性插值算法計(jì)算過(guò)程不收斂。單一分辨率的三維地質(zhì)屬性體模型難以同時(shí)滿足薄地層和厚地層的數(shù)據(jù)處理需求。

6、綜上，如何構(gòu)建地層結(jié)構(gòu)正確、地層界面準(zhǔn)確并能適應(yīng)地層厚度變化的三維地質(zhì)模型是目前待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)建三維地質(zhì)模型存在的地層結(jié)構(gòu)不正確、地層界面不準(zhǔn)確和地層厚度變化適應(yīng)能力不足問(wèn)題。

2、為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的方法，包括：

3、采用基于多邊形網(wǎng)格和廣義棱柱體元的點(diǎn)位層厚網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，表達(dá)三維地質(zhì)模型；

4、采用點(diǎn)位層厚插值計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層界面網(wǎng)格生成與組合成模，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型；

5、采用點(diǎn)位層厚劃分計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層廣義棱柱體元剖分與屬性插值，構(gòu)建三維地質(zhì)屬性體模型。

6、優(yōu)選地，所述采用基于多邊形網(wǎng)格和廣義棱柱體元的點(diǎn)位層厚網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，表達(dá)三維地質(zhì)模型，包括：

7、采用多邊形網(wǎng)格表達(dá)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型：針對(duì)建模區(qū)域內(nèi)存在的m個(gè)自上而下疊置的地層，采用m+1個(gè)自上而下分布的多邊形網(wǎng)格，表達(dá)所述地層中存在的m+1個(gè)地層界面，

8、任意上下位置相鄰的第i個(gè)和第i+1個(gè)多邊形網(wǎng)格分別表達(dá)第i個(gè)地層的頂面和底面，

9、所有多邊形網(wǎng)格的頂點(diǎn)數(shù)量相同、多邊形數(shù)量相同、多邊形的邊數(shù)相同、頂點(diǎn)組成多邊形的方式相同；

10、采用廣義棱柱體元柵格模型表達(dá)三維地質(zhì)屬性體模型：針對(duì)m個(gè)地層中的任意一個(gè)地層li，采用n層自上而下疊置的廣義棱柱體元層表達(dá)所述地層頂面和底面之間的空間，所有廣義棱柱的棱數(shù)相同，每一個(gè)廣義棱柱體元具有0個(gè)或一個(gè)或多個(gè)屬性值，

11、最上層體元層中的各個(gè)廣義棱柱的頂面與地層li頂面多邊形網(wǎng)格中的多邊形一一重合，最下層體元層中的各個(gè)廣義棱柱的底面與地層li底面多邊形網(wǎng)格中的多邊形一一重合，

12、對(duì)于任意上下鄰接的2個(gè)體元層，上層體元層中的各個(gè)廣義棱柱的底面與下層體元層中的各個(gè)廣義棱柱的頂面一一重合；

13、其中，m為大于0的整數(shù)，n為大于1的整數(shù)，第i個(gè)和第i+1個(gè)多邊形網(wǎng)格動(dòng)態(tài)指代正在被使用的上下位置相鄰的2個(gè)多邊形網(wǎng)格，第i個(gè)地層動(dòng)態(tài)指代正在被使用的地層。

14、優(yōu)選地，所述地層按照預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行劃分，所述預(yù)設(shè)規(guī)則包括但不限于地質(zhì)年代、煤巖特征、巖體特征、巖土特征；所述廣義棱柱包括常規(guī)棱柱和變異棱柱，所述變異棱柱包括但不限于頂面與底面不平行、頂面與棱不垂直、底面與棱不垂直、棱的長(zhǎng)度為零中的一種情況或者多種情況。

15、優(yōu)選地，所述采用點(diǎn)位層厚插值計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層界面網(wǎng)格生成與組合成模，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，包括：

16、對(duì)于采用多邊形網(wǎng)格表達(dá)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)最上層地層頂面的一個(gè)或多個(gè)具有地層分界信息的樣本點(diǎn)三維坐標(biāo)，以及最上層地層頂面多邊形網(wǎng)格mit中任意第j個(gè)頂點(diǎn)vj的平面坐標(biāo)，采用空間插值計(jì)算方法，確定頂點(diǎn)vj的豎向坐標(biāo)，從而獲得多邊形網(wǎng)格mit每一個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

17、根據(jù)任意一個(gè)地層li頂面的一個(gè)或者多個(gè)具有地層分界信息的樣本點(diǎn)三維坐標(biāo)和在上述樣本點(diǎn)的平面坐標(biāo)位置地層li的厚度，以及地層li頂面多邊形網(wǎng)格mit中任意第j個(gè)頂點(diǎn)vj的平面坐標(biāo)，采用空間插值計(jì)算方法，確定頂點(diǎn)vj的平面坐標(biāo)位置地層li的厚度，從而獲得多邊形網(wǎng)格mit中每一個(gè)頂點(diǎn)的平面坐標(biāo)位置地層li的厚度；

18、采用所述頂點(diǎn)vj的豎向坐標(biāo)減去或者加上頂點(diǎn)vj的平面坐標(biāo)位置地層li的厚度，將所得數(shù)值作為地層li底面多邊形網(wǎng)格mib中第j個(gè)頂點(diǎn)vj的豎向坐標(biāo)，從而獲得多邊形網(wǎng)格mib中每一個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

19、其中，三維坐標(biāo)包括平面坐標(biāo)和豎向坐標(biāo)，第j個(gè)頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)指代所述多邊形網(wǎng)格中正在被使用的頂點(diǎn)。

20、優(yōu)選地，所述采用點(diǎn)位層厚插值計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層界面網(wǎng)格生成與組合成模，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，還包括：

21、對(duì)于采用多邊形網(wǎng)格表達(dá)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中的任意一個(gè)地層li，生成一個(gè)與地層li頂面多邊形網(wǎng)格的頂點(diǎn)和多邊形數(shù)據(jù)完全相同的多邊形網(wǎng)格mit，作為地層li的頂面繪圖數(shù)據(jù)；如果地層li中存在地層缺失區(qū)域，那么從多邊形網(wǎng)格mit中刪除所有頂點(diǎn)都位于所述地層缺失區(qū)域的多邊形，然后從多邊形網(wǎng)格mit中刪除不被任何多邊形使用的頂點(diǎn)；

22、生成一個(gè)與地層li底面多邊形網(wǎng)格的頂點(diǎn)和多邊形數(shù)據(jù)完全相同的多邊形網(wǎng)格mib，作為地層li的底面繪圖數(shù)據(jù)；如果地層li中存在地層缺失區(qū)域，那么從多邊形網(wǎng)格mib中刪除所有頂點(diǎn)都位于所述地層缺失區(qū)域的多邊形，然后從多邊形網(wǎng)格mib中刪除不被任何多邊形使用的頂點(diǎn)；

23、提取地層li頂面和底面繪圖數(shù)據(jù)多邊形網(wǎng)格mit和mib中的邊界線，依據(jù)所述邊界線生成表達(dá)地層li四周邊界面的多邊形網(wǎng)格；所述邊界線是由多邊形網(wǎng)格中的開(kāi)放邊，依據(jù)首尾之間頂點(diǎn)共用情況連接成的一條或者多條無(wú)重復(fù)頂點(diǎn)的折線；所述開(kāi)放邊是多邊形網(wǎng)格中只被一個(gè)多邊形使用的多邊形邊。

24、優(yōu)選地，采用點(diǎn)位層厚劃分計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層廣義棱柱體元剖分與屬性插值，構(gòu)建三維地質(zhì)屬性體模型，包括：

25、對(duì)于采用多邊形網(wǎng)格表達(dá)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中的任意一個(gè)地層li,確定需要剖分的體元層數(shù)n；

26、在地層li頂面繪圖數(shù)據(jù)多邊形網(wǎng)格mit中的任意第k個(gè)多邊形和地層li底面繪圖數(shù)據(jù)多邊形網(wǎng)格mib中的第k個(gè)多邊形之間的空間位置，生成從上至下逐層排列的n-1個(gè)細(xì)分多邊形；

27、將多邊形網(wǎng)格mit中的第k個(gè)多邊形和位于最上層的細(xì)分多邊形分別作為廣義棱柱的頂面和底面，生成一個(gè)廣義棱柱體元；將網(wǎng)格多邊形mib中的第k個(gè)多邊形和位于最下層的細(xì)分多邊形分別作為廣義棱柱的頂面和底面，生成一個(gè)廣義棱柱體元；將細(xì)分多邊形中每一對(duì)處于上下相鄰位置的2個(gè)多

28、邊形分別形作為廣義棱柱的頂面和底面，生成一個(gè)廣義棱柱體元；

29、其中，n為大于1的整數(shù)，k動(dòng)態(tài)指代所述多邊形網(wǎng)格中正在被使用的多邊形。

30、優(yōu)選地，采用點(diǎn)位層厚劃分計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層廣義棱柱體元剖分與屬性插值，構(gòu)建三維地質(zhì)屬性體模型，還包括：

31、對(duì)于采用廣義棱柱體元柵格模型表達(dá)的三維地質(zhì)屬性體模型中的任意一個(gè)廣義棱柱體元pk，根據(jù)建模區(qū)域內(nèi)具有屬性信息的樣本點(diǎn)的三維坐標(biāo)和屬性值，以及體元pk內(nèi)部空間或表面的任意一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，采用空間插值計(jì)算方法，確定體元pk具有的屬性值。

32、本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的裝置，包括：

33、三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)表達(dá)模塊，用于采用基于多邊形網(wǎng)格和廣義棱柱體元的點(diǎn)位層厚網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，表達(dá)三維地質(zhì)模型；

34、三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模模塊，用于采用點(diǎn)位層厚插值計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層界面網(wǎng)格生成與組合成模，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型；

35、三維地質(zhì)屬性建模模塊，用于采用點(diǎn)位層厚劃分計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層廣義棱柱體元剖分與屬性插值，構(gòu)建三維地質(zhì)屬性體模型。

36、本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的設(shè)備，包括：

37、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；

38、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述一種實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的方法步驟。

39、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被使用器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述一種實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的方法的步驟。

40、本發(fā)明的所述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

41、本發(fā)明所述的采用點(diǎn)位層厚網(wǎng)格模型實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)建模的方法和裝置，能夠一次性正確生成三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和/或三維地質(zhì)屬性體模型，在整個(gè)模型生成過(guò)程中不需要人工干預(yù)。這項(xiàng)技術(shù)的核心在于采用基于多邊形網(wǎng)格和廣義棱柱體元的點(diǎn)位層厚網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，表達(dá)三維地質(zhì)模型，精確展現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造和屬性特征分布的三維空間形態(tài)；采用點(diǎn)位層厚插值計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層界面網(wǎng)格生成與組合成模，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)了地層厚度對(duì)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型頂面和/或底面豎向坐標(biāo)的約束，解決了薄地層結(jié)構(gòu)模型頂?shù)酌孀韵嘟坏膯?wèn)題；實(shí)現(xiàn)了鄰接地層中上地層底面與下底層頂面同數(shù)不同模，解決了多地層三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型上下穿層的問(wèn)題；采用點(diǎn)位層厚劃分計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)地層廣義棱柱體元剖分與屬性插值，構(gòu)建三維地質(zhì)屬性體模型，實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)屬性體模型中含有精確的地層界面信息，解決了三維地質(zhì)屬性體模型內(nèi)部缺少地層界面和/或三維地質(zhì)屬性體模型與三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型二者地層界面不重合的問(wèn)題；將三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中的不同地層按需剖分為分辨率相同或者不同的體元柵格模型，解決了單一分辨三維地質(zhì)屬性體模型對(duì)地層厚度變化適應(yīng)能力不足的問(wèn)題。

42、綜上所述，本發(fā)明提供的技術(shù)通過(guò)一系列創(chuàng)新的方法和步驟，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)建三維地質(zhì)模型存在的地層結(jié)構(gòu)不正確、地層界面不準(zhǔn)確和對(duì)地層厚度變化適應(yīng)能力不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的多地層多分辨率高精度三維地質(zhì)建模過(guò)程，有效提高了模型成果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、模型生成過(guò)程的高效性以及人機(jī)交互操作的便捷性。