CN102879820A - 基于三角网格的三维表层模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三角网格的三维表层模型构建方法，所述方法包括如下步骤：对某区域的表层调查点进行测量，以直接或间接获得每个表层调查点的地理位置信息和表层模型参数；获取所述区域所有炮点检波点的地理位置信息；对由表层调查点的地理位置信息构成的二维点集进行三角剖分，以获得Delaunay三角网格；找到每个炮点检波点所在的三角形，并以该三角形的三个顶点位置的表层调查点作为控制点，并基于面积加权插值法计算每个炮点检波点的表层模型参数Vp，由此获得所述区域的三维表层模型。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术，更具体地讲，涉及一种能够近乎准确反映近地表结构的基于三角网格的三维表层模型构建方法。
背景技术
目前，我国地震勘探的主战场主要集中在山地、沙漠、黄土塬等复杂地表区，所面临的地表条件异常复杂，不同区域有不同的表层特点，大量存在高速层顶界不平坦和表层速度横向变化大的情况，表层问题是地震勘探的首要问题。
地震勘探解释的理论都假定激发点与接收点是在一个水平面上，并且地层速度是均匀的。但实际上地面常常不平坦，各个激发点深度也可能不同，低速带中的波速与地层中的波速又相差悬殊，所以必将影响实测的时距曲线形状。为了消除这些影响，对原始地震数据要进行地形校正、激发深度校正、低速带校正等，这些校正对同一观测点的不同地震界面都是不变的，因此统称静校正。
另外，随着各油田勘探程度的提高，勘探目标向低幅度、小断块和岩性圈闭的勘探方向转移，勘探难度不断加大，精度要求不断提高。为了准确地分辨出地下复杂圈闭，静校正的问题日显突出。许多专家认为，静校正已经成为制约勘探的一个瓶颈，要想获得地震勘探的进一步突破，首先要解决静校正问题。
此外，由静校正引起的闭合问题是复杂的，它是由基准面、高速层顶界面、表层调查点、交点、表层模型、时深曲线、替换速度和计算方法等多种因素综合形成的，在静校正计算中，如果上述因素不可靠或使用不当，就会造成剖面闭合问题或构造形态失真问题。这是勘探中长期存在的问题，特别是对低幅度构造的勘探尤为突出。所以，必需努力解决静校正计算的基础控制问题，从而保证在控制点、交点上各种数据的受控和闭合，进而保证剖面的闭合。要完成上述工作，建立准确的表层模型是后续数据处理的基础。
利用建立近地表模型来计算静校正量的方法从原理上来讲是非常可靠和真实的，能够反映近地表地质的变化规律。只是如何求取到符合表层地质规律的模型是非常困难的工作，控制点数量的多少、对该地区沉积规律的了解，均影响表层点的解释成果。另外表层控制点处的模型即便可以真实的确定，但表层点间低降速界面形态，往往得不到准确的确认，这样就会使模型造成偏差，进而影响校正量精度和处理精度。
以往建模的方法多采用距离加权厚度线性内插法，然后将逐段进行调整厚度，这种工作不但繁琐，效率低，且不容易反应在整个面上的表层模型变化规律，受人为因素影响较大，所解释的结果带有不确定性。由于地震采集与处理技术的迅速发展，人们对如何准确求取表层结构的重视程度越来越高，这些均推动了建模技术的发展同时又对表层结构的建模准确性提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高建模准确性的基于三角网格的三维表层模型构建方法。
为了实现上述目的，提供一种基于三角网格的三维表层模型构建方法，所述方法包括如下步骤：对某区域的表层调查点进行测量，以直接或间接获得每个表层调查点的地理位置信息和表层模型参数；获取所述区域所有炮点检波点的地理位置信息；对由表层调查点的地理位置信息构成的二维点集进行三角剖分，以获得Delaunay三角网格；找到每个炮点检波点所在的三角形，并以该三角形的三个顶点位置的表层调查点作为控制点，并基于面积加权插值法计算每个炮点检波点的表层模型参数Vp，由此获得所述区域的三维表层模型。
在所述方法中，利用Bowyer-Watson算法对由表层调查点构成的二维点集进行三角剖分。
所述面积加权插值法的计算公式为：
其中，At表示由所三个控制点的地理位置构成的三角形的面积；
An表示被计算的炮点检波点的地理位置与所述三个控制点形成的第n个小三角形的面积；
Vn表示所述三角形的第n个控制点处的表层调查点的表层模型参数，
p表示被计算的炮点检波点序号或地理位置。
所述表层模型参数Vp可包括表层的速度、厚度、高程和层间相关系数。
通过将三角形网格引入近地表模型的建立过程中，可以在横向上使表层模型变化更加符合规律，可以更加准确地描述近地表模型，有助于提高精校正量的长波长精度。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1a至1d是示出根据本发明的实施例的对表层调查点进行三角剖分的过程的示意图；
图2是示出面积加权插值法的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
如本领域所公知的，首先，对某区域的表层调查点进行测量，以直接或间接获得每个表层调查点的地理位置信息和表层模型参数，并获取所述区域所有炮点检波点的地理位置信息。表层模型参数可以是表层的速度、厚度、高程、层间相关系数等。其中，将表层调查点的层界面高程数据依次作为两组变量，然后利用统计学相关公式，即可求得表层调查点的层间相关系数。根据勘探情况的不同，表层调查点也可能是炮点检波点中的一部分。
下文中，将详细描述基于三角网格的三维表层模型建立方法。
1)在取得表层调查点成果后，将表层调查点的地理位置按三角剖分原则生成Delaunay三角网格。三角剖分的剖分准则是：对于给定二维点集中的N个点，用不相交的直线连接他们，使该N个点的凸壳内的每个区域都是一个三角形，其每个三角形的外接圆不包含点集中其他任何点。
这种Delaunay三角网格有许多特性：所有三角形中最小的内角的值最大；三角剖分边的总长度最小；任一三角形的外接圆范围内不会有其它点存在并与其通视，即空圆特性；不论从区域何处开始构网，最终都将得到一致的结果，即构建的网格具有唯一性。用这种方法建立的三角型网格比较均匀，插值结果最能反映地表变化的真实情况，且插值结果具有唯一性。
在本发明的实施例中，采用Bowyer-Watson算法来完成对表层调查点的三角网格构建，具体方法如下：
①构造一个超级三角形，以使该超级三角形包含所有散点(即，表层调查点)，并将该超级三角形放入三角形链表。
②将点集中的散点依次***，在三角形链表中找出其外接圆包含***点的三角形(称为该点的影响三角形)，删除影响三角形的公共边(如果存在)，将***点同影响三角形的全部顶点连接起来，从而完成一个点在Delaunay三角形链表中的***。图2示出了***表层调查点P以生成三角形网格的过程。具体地讲，假如需要被***的表层调查点P与包含表层调查点A、B、C、D的已生成的三角网格的二维关系如图1a所示，首先找出其外接圆包含表层调查点P的三角形，即ABD和ABC，如图1b所示。然后，如图1c所示，删除两个三角形的公共边AB，最后，将表层调查点P与各个表层调查点A、B、C、D分别连接，以完成表层调查点P的***，从而获得进一步剖分的三角形网格，如图1d所示。
③根据优化准则对局部新形成的三角形进行优化。将形成的三角形放入三角形链表。
循环执行上述第2步，直到所有散点***完毕。
2)针对每一个炮点检波点，找到其所在的三角形，利用位于三角形三个顶点的表层调查点的地理位置插值得到炮点检波点的表层模型参数Vp，例如速度、厚度、海拔、层间相关系数等，并由此最终建立完整的表层模型。
在计算每个炮点检波点的表层模型参数时采用面积加权插值方式，如下式所示：
其中，At表示由三个控制点的地理位置构成的大三角形的面积；
An表示被内插点P的地理位置与上述三个控制点的地理位置构成的第n个小三角形的面积；
Vn表示三角形的第n个控制点处的表层调查点的表层模型参数，
P表示被内插点(炮点检波点)的地理位置或序号。
为了方便理解，图2中示出了插值计算方法的示意图。例如，当P点位于三角形EFG中时，A1、A2和A3分别表示内插点P与三个控制点E、F、G构成的小三角形的面积。
在完成对每个炮点检波点的插值计算之后，即可获得所述区域的三维表层模型。
Delaunay三角网格被应用于近地表表层结构模型建立，可有效解决以往建模出现的条带装、画圆等技术问题。此外，通过将三角形网格引入近地表模型的建立过程中，可以在横向上使表层模型变化更加符合规律，可以更加准确地描述近地表模型，有助于提高精校正量的长波长精度。
虽然已经示出并描述了实施例的示例，但是本领域技术人员应该理解的是，实施例不限于此，在不脱离如权利要求的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
Claims (4)
1.一种基于三角网格的三维表层模型构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对某区域的表层调查点进行测量，以直接或间接获得每个表层调查点的地理位置信息和表层模型参数；
获取所述区域所有炮点检波点的地理位置信息；
对由表层调查点的地理位置信息构成的二维点集进行三角剖分，以获得Delaunay三角网格；
找到每个炮点检波点所在的三角形，并以该三角形的三个顶点位置的表层调查点作为控制点，并基于面积加权插值法计算每个炮点检波点的表层模型参数Vp，由此获得所述区域的三维表层模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用Bowyer-Watson算法对由表层调查点构成的二维点集进行三角剖分。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述面积加权插值法的计算公式为：
其中，At表示由所三个控制点的地理位置构成的三角形的面积；
An表示被计算的炮点检波点的地理位置与所述三个控制点的地理位置形成的第n个小三角形的面积；
Vn表示所述三角形的第n个控制点处的表层调查点的表层模型参数，
p表示被计算的炮点检波点序号或地理位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表层模型参数Vp包括表层的速度、厚度、高程和层间相关系数。
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