CN111383336A - 三维地质模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于冲积平原城市区域的三维地质模型构建方法，包括：针对不同的三维地质模型构建区域，利用获取的钻孔点数据构建初始的地层界面；利用几何自适应方法对构建的地层界面进行光滑处理，生成构建完成的地层界面；利用构建完成的地层界面构建三维地层实体；利用生成的三维地质实体和构建完成的地质界面整合生成三维地质模型。本发明能够准确建立三维地层界面，并且对于钻孔点数据稀疏的区域采用数据插值的方法增加点密度，并结合离散光滑插值修正数据插值过程中产生的几何畸变，生成了平滑且符合实际情况的三维地质模型。

Description

三维地质模型构建方法

技术领域

本发明涉及地理信息***技术领域，特别涉及一种应用于冲积平原城市区域的三维地质模型构建方法。

背景技术

冲积平原是由河流沉积作用形成的平原地貌。在河流的下游水流没有上游般急速，从上游侵蚀了大量泥沙到了下游后因流速不再足以携带泥沙，结果这些泥沙便沉积在下游。尤其当河流发生水浸时，泥沙在河的两岸沉积，冲积平原便逐渐形成。现在，对冲积平原形成的城市区域进行地质模型的构建已是当务之急。

然而，发明人经研究发现，地质信息众多,面对大量的二维图件资料，普通地质工作者难以全面、准确地理解整体地质情况，难免为工程设计与施工带来困难与失误。而且，地质信息和地质现象本质上是三维的,需要借助三维地质建模和可视化，才可能更加直观地分析并解决真实地质问题。

三维地质模型以各种原始数据，包括钻孔、剖面、地震数据、等深图、地质图、地形图、物探数据、化探数据、工程勘察数据、水文监测数据等为基础,建立能够反映地质构造形态、构造关系及地质体内部属性变化规律的数字化模型。通过适当的可视化方,该数字化模型能够展现虚拟的真实地质环境，基于模型的数值模拟和空间分析，能够辅助用户进行科学决策和规避风险。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的技术问题，特提出了一种三维地质模型构建方法，包括以下步骤：

步骤1，针对不同的三维地质模型构建区域，利用获取的钻孔点数据构建初始的地层界面；

步骤2，利用几何自适应方法对构建的地层界面进行光滑处理，生成构建完成的地层界面；

步骤3，利用构建完成的地层界面构建三维地层实体；

步骤4，利用生成的三维地质实体和构建完成的地质界面整合生成三维地质模型。

在一种实施例中，针对小面积且地层情况简单的三维地质模型构建区域，首先根据钻孔点数据建立钻孔模型，然后利用钻孔模型中的分层标记数据相互连接生成地层界面；

针对大面积且地层情况的三维地质模型构建区域，首先人工划分好地层界面，然后利用已经划分完地层界面的钻孔点数据生成网格，并且在地层界面起伏大且钻孔数量少的区域采用数据插值方法增加原始的钻孔点密度，从而增加生成的网格的密度.

在一种实施例中，数据插值方法采用科利格插值法或者距离反比加权插值法；

根据钻孔点的地层分层信息提取出高程数据，从而生成原始钻孔点分布图；对原始钻孔点分布图进行数据插值，生成加密后的钻孔点分布图。

在一种实施例中，利用原始钻孔点确定地层初始边界线；将地层初始界线变换为模糊控制点，引出离散光滑插值的插值方向；利用模糊控制点在选定的插值方向上进行离散光滑插值处理，利用离散光滑插值对数据插值产生的几何畸变进行修正，从而生成光滑的地层界面。

在一种实施例中，在地层尖的灭、缺失处获得交线；形成三角网格化的地层界面，利用离散光滑插值算法优化各个初始地层界面，用交线约束修改初始地层尖灭、缺失的地层界面，从而构建生成最终的地层界面。

在一种实施例中，将构建完成的上层地层界面及下层地层界面的层面相交处作为交线，并生成带有栅格的三维地层实体。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明能够准确建立三维地层界面，并且对于钻孔点数据稀疏的区域采用数据插值的方法增加点密度，并结合离散光滑插值修正数据插值过程中产生的几何畸变，生成了平滑且符合实际情况的三维地质模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明公开的三维地质模型构建方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在城市地质研究中,三维地质模型可以辅助研究城市区域地下地层展布和断裂构造的分布规律。结合三维地质模型,可以辅助城市区域建设规划，在研究地下水资源情况、潜在地质灾害危险的前提下，合理开发利用城市区域地下空间、开采地下水资源、规避不利地质条件，科学布置城市功能区划。

在构建三维地质模型之前，进行空间数据处理，即对原始的地质数据进行加工处理，并转换为三维地质建模所需要的数据格式，为三维地质建模奠定基础。样性、不确定性和复杂性等特点.因此，首先对通过地表地质调查、遥感、地震勘测、摄影测量等技术手段获得的原始数据进行预处理，然后通过2DGIS、CAD及其他辅助软件完成编译所有有效数据的工作，同时，对复杂的地层、矿体及地质结构进行识别、解释、描述、定位等处理，最后把所有有效的编译数据通过数据转换接口变成三维地质建模可接受的输入数据格式，实现地质数据的融合，以保证地质体空间几何形状表达的准确性和对各种复杂空间对象间关系描述的一致性。

本发明公开了一种应用于冲积平原城市区域的三维地质模型构建方法，包括：

步骤1，针对不同的三维地质模型构建区域，利用获取的钻孔点数据构建初始的地层界面；

具体地，针对小面积且地层情况简单的三维地质模型构建区域，首先建立钻孔模型，然后利用钻孔模型中的分层标记数据相互连接生成地层界面；

针对大面积且地层情况的三维地质模型构建区域，首先人工划分好地层界面，然后利用已经划分完地层界面的钻孔点数据生成网格，并且在地层界面起伏大且钻孔数量少的区域采用数据插值方法增加原始的钻孔点密度，从而增加生成的网格的密度；

其中，数据插值方法采用科利格(Kriging)插值法或者距离反比加权插值法；

具体地，根据钻孔点的地层分层信息，提取出高程数据，从而生成原始钻孔点分布图；对原始钻孔点分布图进行数据插值，生成加密后的钻孔点分布图；

所述距离反比加权插值法是一种比较简单且方便的插值方法，计算速度快效率高，所需要的存储空间小，构建模型的速度快；

所述科利格插值法在计算的同时也对空间场进行了结构分析，插值所得的数据具有很高的准确性；

步骤2，利用几何自适应方法对构建的地层界面进行光滑处理，生成构建完成的地层界面；

具体地，利用原始钻孔点确定地层初始边界线；将地层初始界线变换为模糊控制点，引出离散光滑插值的插值方向；利用模糊控制点在选定的插值方向上进行离散光滑插值处理，利用离散光滑插值对数据插值产生的几何畸变进行修正，生成光滑的地层界面；

所述利用离散光滑插值对科利格插值产生的几何畸变进行修正的方法即为几何自适应方法；

具体地，在地层尖灭、缺失处获得交线；形成三角网格化的地层界面，利用离散光滑插值算法优化各个初始地层界面，用交线约束修改初始地层尖灭、缺失的地层界面，从而构建完成最终的地层界面；

步骤3，利用构建完成的地层界面构建三维地层实体；

具体地，将构建完成的上层地层界面及下层地层界面的层面相交处作为交线，并生成带有栅格的三维地层实体；

步骤4，利用生成的三维地质实体和构建完成的地质界面整合生成三维地质模型。

在完成三维地质模型的构建后，对该三维地质模型进行应用。模型应用主要包括属性建模、空间数据分析、统计与查询等。属性模型反映地质体的属性特征，如矿床内品位分布、储油构造中油、气、水及压力分布、富水性、质量级别等。通常在空间几何模型建立的基础上来构建属性模型，通过建立属性数据库与图形库间的对应关系，将属性数据库中的属性值附加在几何模型中网格单元上，属性值可以覆盖整个模型，以反映属性的空间变化特征.空间地质数据的多样性为空间数据分析与查询提供了丰富的信息，空间数据分析主要包括趋势面分析、坡度计算、剖面计算、等值线分析、空间统计分析等；基于数据挖掘和知识库可以实现空间数据查询、数据仓库查询及查询输出的分层查询结构，其能够有效地描述、组织、管理和利用空间地质数据。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种三维地质模型构建方法，其特征在于，包括：

步骤1，针对不同的三维地质模型构建区域，利用获取的钻孔点数据构建初始的地层界面；

步骤2，利用几何自适应方法对构建的地层界面进行光滑处理，生成构建完成的地层界面；

步骤3，利用构建完成的地层界面构建三维地层实体；

步骤4，利用生成的三维地质实体和构建完成的地质界面整合生成三维地质模型。

2.根据权利要求1所述的三维地质模型构建方法，其特征在于，

针对小面积且地层情况简单的三维地质模型构建区域，首先根据钻孔点数据建立钻孔模型，然后利用钻孔模型中的分层标记数据相互连接生成地层界面；

针对大面积且地层情况的三维地质模型构建区域，首先人工划分好地层界面，然后利用已经划分完地层界面的钻孔点数据生成网格，并且在地层界面起伏大且钻孔数量少的区域采用数据插值方法增加原始的钻孔点密度，从而增加生成的网格的密度。

3.根据权利要求2所述的三维地质模型构建方法，其特征在于，

其中，数据插值方法采用科利格插值法或者距离反比加权插值法；

根据钻孔点的地层分层信息提取出高程数据，从而生成原始钻孔点分布图；对原始钻孔点分布图进行数据插值，生成加密后的钻孔点分布图。

4.根据权利要求3所述的三维地质模型构建方法，其特征在于，

其中，利用原始钻孔点确定地层初始边界线；将地层初始界线变换为模糊控制点，引出离散光滑插值的插值方向；利用模糊控制点在选定的插值方向上进行离散光滑插值处理，利用离散光滑插值对数据插值产生的几何畸变进行修正，从而生成光滑的地层界面。

5.根据权利要求4所述的三维地质模型构建方法，其特征在于，

在地层尖的灭、缺失处获得交线；形成三角网格化的地层界面，利用离散光滑插值算法优化各个初始地层界面，用交线约束修改初始地层尖灭、缺失的地层界面，从而构建生成最终的地层界面。

6.根据权利要求1所述的三维地质模型构建方法，其特征在于，

将构建完成的上层地层界面及下层地层界面的层面相交处作为交线，并生成带有栅格的三维地层实体。

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